Una fórmula de patrones naturales complejos descifra la geometría de superficies como la coliflor

Un equipo de científicos, en el que participa la Universidad Pontificia Comillas, ha encontrado una fórmula que describe ciertos patrones naturales complejos, como los de la coliflor, y que también se encuentran en multitud de estructuras naturales.

   Uno de los autores de la investigación, Rodolfo Cuerno, ha explicado que «se ha encontrado un modelo que describe en detalle la evolución en el tiempo y en el espacio de morfologías fractales, tipo coliflor, para sistemas nanoscópicos».

   Este trabajo, publicado en ‘New Journal of Physics’, se enmarca en el campo de la geometría fractal, que se basa en la descripción matemática de muchas formas naturales, como las costas marítimas, las fronteras entre países, las nubes, los copos de nieve o, incluso, las redes de vasos sanguíneos.

   Un fractal se caracteriza porque sus partes son semejantes al todo. «En el caso de las coliflores, esta propiedad (auto-similaridad) resulta evidente si se mira atentamente una foto de ellas», ha explicado el profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ICAI), de Comillas, Mario Castro, quien ha añadido que, en estos casos, «en ausencia de más información, no se puede saber qué tamaño tiene el objeto».

   De esta forma, usando algoritmos relativamente simples, se pueden generar en la actualidad estructuras complejas casi indistinguibles de, por ejemplo, ciertos paisajes, hojas o árboles. «Sin embargo, pocas veces se han identificado los mecanismos generales que gobiernan la aparición y evolución temporal de dichas estructuras naturales, más allá de una mera reproducción meramente visual o geométrica», ha puntualizado el investigador.

DEL SUPERMERCADO AL LABORATORIO

   Las morfologías tipo coliflor eran conocidas en este ámbito de una forma empírica, pero no se había llegado a proporcionar un modelo como el que han desarrollado estos científicos. «En este caso la conexión surgió de forma natural al añadir cierto ingrediente (ruido) a un modelo relacionado en el que habíamos trabajado previamente», ha indicado.

   «Al hacerlo, en las simulaciones numéricas aparecían superficies que rápidamente identificamos como las que nuestros colegas experimentales eran capaces de obtener en su laboratorio en condiciones adecuadas», ha explicado.

   Basándose en las características de este modelo teórico, los investigadores han inferido mecanismos generales que pueden ser comunes y ayudar en la modelización de otros sistemas muy diferentes, como un frente de combustión o una coliflor como las que se pueden encontrar en el supermercado.

   Para los expertos, este tipo de fractales «son interesantes» porque son ubicuos, es decir, aparecen en sistemas muy diferentes por su naturaleza y dimensiones. En general, los fractales se pueden encontrar en cualquier rama de las ciencias naturales: matemáticas (tipos peculiares de funciones), geología (cuencas de los ríos o perfil de una costa), biología (formas de agregados celulares, de plantas, de la red de vasos sanguíneos), física (crecimiento de cristales sólidos amorfos o distribuciones de galaxias), o química (distribución en el espacio de los reactivos de reacciones químicas).

   Los autores del trabajo han señalado que este hallazgo puede ayudar a encontrar aplicaciones concretas para la mejora de las tecnologías que usan recubrimientos mediante películas delgadas, y entender así las condiciones en las que éstas son suaves o tienen rugosidades y asperezas».

   «Además, también resulta útil para la generación de texturas en las simulaciones por ordenador», señalan los investigadores, quienes han apuntado que, conceptualmente, puede dar pistas sobre los mecanismos generales que pueden intervenir en la formación de estructuras en ámbitos muy diferentes en los que han formulado el modelo, como aquellos en los que existe una competencia por los recursos para el crecimiento entre diversas partes del sistema.

ECOticias.com – ep

ARTÍCULOS RELACIONADOS

DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí

Otras noticias de interés

Lista Roja de la UICN

Meteoritos carbonáceos llenos de vida

Un roedor con mucha historia

Una tortuga gigante en los Pirineos