Resumen de Active nematic turbulence: an experimental study
Los fluidos activos, como las suspensiones de bacterias o los tejidos, son fluidos compuestos por muchas unidades capaces de propulsarse continuamente. Estos fluidos presentan propiedades muy interesantes y radicalmente opuestas a las que se observan cuando una de estas unidades activas se mueve individualmente. Un ejemplo es lo que se conoce como turbulencia activa, donde los fluidos activos se mueven caóticamente y que emerge incluso a números de Reynolds bajos, cuando la inercia es despreciable. Este fenómeno se llama así porque visualmente recuerda a la turbulencia inercial clásica. Sin embargo, existen diferencias fundamentales entre estos dos tipos de turbulencia, las cuales nos interesa discernir.
En esta tesis se presentan estudios experimentales, llevados a cabo con una suspensión de proteínas del citoesqueleto, y con los que abordamos algunas cuestiones todavía abiertas sobre la turbulencia activa y sus similitudes y diferencias con la turbulencia inercial. Más concretamente, como nuestro sistema experimental es 2D y presenta simetría nemática, nosotros estudiamos la turbulencia nemática activa.
En primer lugar, revelamos el camino que sigue el nemático activo alineado radialmente hasta llegar a su estado turbulento. Más concretamente, demostramos que la geometría de áster es inestable; en consecuencia, el fluido activo comienza a deformarse y entonces emerge una escala de longitud característica. Después llevamos a cabo estudios en los que el nemático activo ya se encuentra plenamente en su estado turbulento. En este sentido, demostramos la existencia de regímenes de escala en el espectro de energía cinética del nemático activo y abordamos la presencia o no presencia de cascadas de energía en el contexto de turbulencia nemática activa. Por último, describimos dos técnicas de polarimetría acopladas a fluorescencia con las que podemos medir simultáneamente la orientación y el campo de velocidades del nemático activo y que nos permiten llevar a cabo las medidas experimentales presentadas en esta tesis.
