Físicos de la Universidad de Barcelona han descubierto un nuevo escenario en el que se producen las denominadas 'transiciones de fase de primer orden', un cambio de estado como el que experimenta el agua al pasar de solido a liquido, o de este a gas. En concreto, han comprobado que este fenómeno se puede originar por una inversión del perfil de energía, como si el relieve de una montaña se convirtiera en su reflejo en un lago.
Muchos de los fenómenos que nos rodean, como el agua que hierve en una cacerola o el hielo que se derrite en un vaso de licor, consisten en un cambio del estado físico de las sustancias. En física, estas transformaciones se conocen como transiciones de fase de primer orden.
Ahora, un grupo de investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona (UB) ha descubierto un nuevo escenario en el que se producen transiciones de fase de primer orden, hallazgo que el equipo ha descrito en un artículo publicado en la revista Physical Review Letters.
Transición de fase por inversión de perfil de energía. / UB
"Si comparamos la energía de un sistema con la altura de un paisaje de montaña, el estado de equilibrio equivaldría a estar en el valle", explica Ricard Alert, primer autor del artículo e investigador del departamento de Estructuras y Constituyentes de la Materia de la UB, para señalar que el estado de equilibrio de una sustancia es siempre aquel que requiere menos energía.
Las transiciones de fase suelen producirse cuando una sustancia se desplaza hacia un valle más profundo. El artículo, sin embargo, "muestra que una transición de fase de primer orden puede ocurrir al producirse una inversión completa del perfil de energía, como si el relieve de las montañas se convirtiera de repente en su reflejo en un lago", afirma Jaume Casademunt, uno de los investigadores.
Experimentos sobre cristal de partículas magnéticas
Para demostrar las características poco usuales de este fenómeno, denominado transición de fase por inversión de perfil de energía, se han utilizado teorías, simulaciones y experimentos realizados sobre un cristal de partículas magnéticas.
"Este nuevo escenario de las transiciones de fase de primer orden que surge de una completa inversión del relieve de energía y presenta propiedades poco convencionales permite, por ejemplo, ajustar la simetría del cristal o controlar sus propiedades dinámicas", concluye Pietro Tierno, otro de los autores.
Refencia bibliográfica:
R. Alert, J. Casademunt, P. Tierno. "Landscape-inversion phase transition in dipolar colloids: tuning the structure and dynamics of 2D crystals". Physical Review Letters 4 de noviembre de 2014. Doi: 10.1103/PhysRevLett.113.198301.
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