¿Qué es y cómo funciona el efecto loto?

Hace unas semanas les hablé de camino tortuoso que a veces toman los descubrimientos, y que la sistemática y el conocimiento íntimo de la historia natural de las plantas puede inspirar toda una serie de aplicaciones técnicas. Y les prometí que les iba a explicar qué es y cómo funciona el efecto loto.

¿Qué es el efecto loto? 

Es una característica de las superficies de hojas de algunas especies, entre ellos el loto (Nelumbo nucifera), el mastuerzo (Tropaeolum majus) y la hoja elegante y sus parientes (Xanthosoma), que hace que a) repelen fuertemente el agua y otros líquidos (superhidroforía) y b) hacen que tampoco se ensucien con polvo, lodo, etc. La base de este efecto es la estructura de su superficie; ahorita lo veremos.

¿Cómo funciona el efecto loto?

Patinador de agua (fuente: Wikipedia)

Lo que hay que entender primero es una característica de los líquidos que se llama tensión superficial. Ésta hace que el agua y los demás líquidos formen gotas, que los patinadores de agua, unos insectos, puedan moverse sobre la superficie del agua y unos objetos ligeros y con superficie grande no se hundan. Se basa en fuerzas de atracción entre las moléculas del líquido.

Entonces, si uno tiene una superficie con surcos y lomos lo suficientemente pequeños, y con los ángulos correcto para que el agua no toque los fondos de los surcos, por esta tensión superficial, entonces reducimos fuertemente la superficie con la que tiene contacto la gota, y con esto la fricción:

Ilustración del principio del efecto loto.

En la naturaleza, no se tienen surcos, sino pequeñas elevaciones en forma de mammilitas, lo cual reduce todavía más la superficie:

Ahora, dado que estas superficies son tan hidrofóbicas, las gotas de agua además de caerse rápidamente, se llevan la suciedad y el polvo:

La ilustración a la izquierda les muestra lo que pasa durante el movimento de gotas de agua sobre una superficie normal, y a la izquierda en una superficie hidrofóbica.

Así se ve en vivo.

Y aquí un video que lo explica con todavía más detalle, incluyendo las fórmulas para calcular los efectos:




Los viejos asiáticos ya conocían este efecto: admiraban la capacidad del loto de crecer en sitios sumamente lodosos (el loto es una planta acuática) y siempre estar limpio - por esto el loto en estas culturas es un símbolo de limpieza y pureza, y sagrado. Se plasmó en varias obras de arte:

Esta estructura de superficie se puede imitar técnicamente en las superficies de objetos, pinturas u otros acabados:

Esta cuchara con una superficie superhidrofóbica deja caer la miel sin residuo. También se está proponiendo, por ejemplo, para el interior de botes de mayonesa o de catsup.

Esto es una pintura comercial para fachadas.

Aquí ven anuncios para acabados de coche, aplicando el efecto loto; tomé las fotos el año pasado en Alemania ("Lavado de loto con efecto escurrimiento").

Y si descubres algo de este tipo, de paso te puedes hacer famoso:

El título es: "Jamás volver a lavar el coche - El descubrimiento del Dr. Barthlott - Una nueva laca se autolimpia - como la flor de loto".

Quisiera mencionar que el efecto loto tiene una desventaja: las superficies con estas pequeñas elevaciones generalmente son algo susceptibles a daños por fricción.

Las fotos se tomaron con permiso del sitio http://www.lotus-salvinia.de/index.php/lotus-effect y de la página Flickr del Dr. Barthlott: https://www.flickr.com/photos/lotus-salvinia/sets/72157640870446734/


Finalmente, aquí un video divertido de una empresa que fabrica sustancias superhidrofóbicas:




Para leer más:

• El artículo en Wikipedia del efecto loto - inglés y español
• Este artículo web es una explicación relativamente detallada en inglés
• La primera patente sobre el efecto loto
• Barthlott, W. y C. Neinhuis (1997). Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces. Planta 202: 1-8. DOI 10.1007/s004250050096
• Neinhuis, C. y W. Barthlott (1997). Characterization and distribution of water-repellent, self-cleaning plant surfaces. Annals of Botany 79(6): 667-677. 
• El camino tortuoso de la ciencia básica a la aplicada: el efecto loto 
• Video del fin de semana: el globo de la diversidad vegetal (el Dr. Barthlott, quien fue mi asesor de tesis doctoral, también trabaja sobre biodiversidad) 
• El sitio web del Dr. Barthlott con enlaces a publicaciones, imagenes, videos, etc.