The fascinating science of bubbles, from soap to champagne | Li Wei Tan

Traductor: Francisco Suarez Revisor: María Julia Galles de Rois

Some years ago, I was visiting Paris

Hace algunos años, estaba visitando París

and walking along the Seine River during a beautiful summer afternoon.

y caminando a lo largo del río Sena durante una hermosa tarde de verano.

I saw giant bubbles floating on the riverbank,

Vi burbujas gigantes flotando en la orilla del río,

like this one.

como esta.

The next moment, it popped and was gone.

Un momento después explotaron y ya no estaban.

Making them were two street performers surrounded by a crowd.

Dos artistas callejeros estaban haciéndolas, rodeados por un gentío.

They visibly make a living by asking for donations

Visiblemente, se ganan la vida con lo que la gente les da

and by selling pairs of sticks tied with two strings.

y vendiendo pares de varas atadas con dos cuerdas.

When I was there, a man bought a pair of sticks for 10 euros,

Mientras yo estaba allí, un hombre compró un par de varas por 10 euros,

which surprised me.

lo cual me sorprendió.

I am a scientist who is passionate about bubbles.

Soy una científica apasionada por las burbujas.

I know the right trick to make the giant bubbles

Conozco la clave correcta para hacer las burbujas gigantes;

is the right soapy water mixture itself --

es la mezcla correcta de agua jabonosa en sí misma...

not the sticks,

no las varas,

which may be needed,

que podrán ser necesarias,

but you can easily make them at home.

pero pueden hacerlas fácilmente en casa

Focusing on the sticks makes us not see that the real tool is the bubble itself.

Centrarnos en las varas evita que veamos que la herramienta real es la burbuja.

Bubbles might seem like something just children make while playing,

Las burbujas pueden verse como algo que solo los niños hacen mientras juegan,

but sometimes it can be really stunning.

pero algunas veces pueden ser realmente asombrosas.

However, there are more fascinating science to bubbles,

Sin embargo, hay una ciencia más fascinante en las burbujas,

such as problem-solving tools.

como herramientas para solucionar problemas.

So I would like to share with you

Así que me gustaría compartir Uds.

a few stories about the science of creating bubbles

una cuantas historias sobre la ciencia de crear burbujas

and the science of eliminating the microscopic ones.

y la ciencia de eliminar las microscópicas.

Since it's up on the screen, let's start with the soap bubble.

Ya que está en la pantalla, comencemos con la burbuja de jabón.

It is made from very common substances:

Está hecha de sustancias muy comunes:

air, water, soap, in the right mixture.

aire, agua, jabón, en la mezcla adecuada.

You can see soap bubbles constantly changing their colors.

Pueden ver que las burbujas de jabón cambian constantemente de color.

This is due to the interaction with light at various directions

Esto se debe a la interacción con la luz en varias direcciones

and the changes of their thickness.

y los cambios de su grosor.

One of the common substances, water molecules,

Una de las sustancias comunes, las moléculas de agua,

are formed by two atoms of hydrogen and one atom of oxygen -- H2O.

está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno: H2O.

On most surfaces, water droplets tend to curve inwards,

En la mayoría de las superficies, las gotas de agua

tienden a curvarse hacia adentro,

forming a semihemisphere shape.

formando una figura semiesférica.

This is because the water droplet's surface is like an elastic sheet.

Esto es porque la superficie de las gotas de agua es como una capa elástica.

The water molecule on the surface is constantly being pulled inwards

La molécula de agua en la superficie es constantemente atraída hacia adentro

by the molecule at the center.

por la molécula en el centro.

And the quality of the elasticity is what we call "surface tension."

Y la calidad de la elasticidad es lo que llamamos "tensión superficial".

Now by adding soap,

Ahora bien, al añadir jabón,

what happens is the soap molecule reduces the surface tension of water,

las moléculas de jabón reducen la tensión superficial del agua,

making it more elastic and easier to form bubbles.

haciéndola más elástica y más manejable para formar burbujas.

You can think of a bubble as a mathematical problem-solver.

Una burbuja es como una solucionadora de problemas matemáticos.

You see it relentlessly trying to achieve geometry perfection.

Es muy persistente para lograr la perfección geométrica.

For instance, a sphere is the shape with the least surface area

Por ejemplo, una esfera es la figura con la menor área superficial

for a given volume.

para un volumen dado.

That's why a single bubble is always in the shape of a sphere.

Por eso, cada burbuja tiene siempre una forma esférica.

Let me show you. Check it out.

Les mostraré. Miren esto.

This is a single bubble.

Esta es una sola burbuja.

When two bubbles touch each other,

Cuando dos burbujas se tocan,

they can save materials by sharing a common wall.

ahorran material al compartir una pared en común.

When more and more bubbles are added together,

Cuando unimos muchas burbujas,

their geometry changes.

su geometría cambia.

These four bubbles are added together.

Estas cuatro burbujas están juntas.

They meet at one point at the center.

Se encuentran en un punto en el centro.

When six bubbles are added together,

Cuando juntamos seis burbujas,

a magical cube appears at the center.

aparece un cubo mágico en el centro.

(Applause)

(Aplausos)

That is surface tension at work,

Esta es la tensión superficial en funcionamiento,

trying to find the most effective geometry arrangement.

que trata de encontrar la configuración geométrica más eficiente.

Now, let me give you another example.

Ahora les daré otro ejemplo.

This is a very simple prop.

Este es un objeto muy simple.

This is made from two layers of plastic

Está hecho de dos láminas de plástico

with four pins connected to each other.

unidas mediante cuatro pernos.

Imagine these four pins represent four cities that are equally apart,

Imaginen que estos pernos son ciudades que están separadas a igual distancia,

and we would like to make roads to connect these four cities.

y queremos hacer caminos para conectar estas cuatro ciudades.

My question is: What is the shortest length to connect these four cities?

Mi pregunta es: ¿Cuál es la menor longitud para conectar estas ciudades?

Let's find out the answer by dipping it into the soapy water.

Vamos a encontrar la respuesta sumergiéndolo en el agua jabonosa.

Remember, the soap bubble forms will always try to minimize

Recuerden, las formas de las burbujas siempre trataran de minimizar

their surface area

su área superficial

with a perfect geometry arrangement.

con una configuración geométrica perfecta.

So the solution might not be something you expected.

La solución puede ser algo que no esperaban.

The shortest length to connect these four cities

La longitud más corta para conectar estas cuatro ciudades

is 2.73 times the distance between these two cities.

es 2,73 veces la distancia entre estas dos ciudades.

(Applause)

(Aplausos)

Now you've got the idea.

Ahora ya tienen la idea.

The soap bubble forms will always try to minimize their surface area

Las figuras de las burbujas siempre tratarán de minimizar su área superficial

with a perfect geometry arrangement.

con una configuración geométrica perfecta.

Now, let us look at bubbles in another perspective.

Ahora vamos a mirar a las burbujas bajo otra perspectiva.

My daughter, Zoe, loves visiting zoos.

A mi hija, Zoe, le encanta visitar los zoológicos.

Her favorite spot is Penguin Cove at Marwell Zoo in Southern England,

Su sitio favorito es la cueva de los pingüinos

en el zoológico Marwell al sur de Inglaterra,

where she could see penguins swim at speed under the water.

donde se puede a los pingüinos nadando rápidamente bajo el agua.

One day, she noticed that the body of penguins

Un día, ella notó que el cuerpo de los pingüinos

leaves a trail of bubbles when they swim

deja una estela de burbujas cuando nadan

and asked why.

y preguntó por qué.

Animals and birds like penguins

Los animales y las aves, como los pingüinos,

that spend a lot of their time under the water

que pasan gran parte de su tiempo debajo del agua,

have evolved an ingenious way of utilizing the capability of bubbles

han evolucionado una forma ingeniosa de aprovechar la capacidad de las burbujas

to reduce the density of water.

para reducir la densidad del agua.

Emperor penguins are thought to be able to dive a few hundred meters

Se cree que los pingüinos emperadores pueden sumergirse cientos de metros

below the sea surface.

bajo la superficie marina.

They are thought to store the air under their feathers

Se cree que guardan el aire bajo sus plumas

before they dive

antes de sumergirse

and then progressively release it as a cloud of bubbles.

para luego liberarlo progresivamente como una nube de burbujas.

This reduces the density of water surrounding them,

Esto reduce la densidad del agua que los rodea,

making it easier to swim through

y así pueden nadar con más facilidad

and speed up their swimming speed at least 40 percent.

y acelerar su velocidad de natación al menos en un 40 %.

This feature has been noticed by the ship manufacturers.

Esta característica ha sido reconocida por los fabricantes de barcos.

I am talking about the big ships here,

Me refiero a los grandes barcos,

the ones that are used to transport thousands of containers across the ocean.

los que se usan para transportar miles de contenedores por el océano.

Recently, they developed a system called "air lubricating system,"

Recientemente, desarrollaron un sistema llamado "sistema de lubricación por aire",

inspired by the penguins.

inspirándose por los pingüinos.

In this system, they produce a lot of air bubbles

En este sistema, los barcos producen una gran cantidad de burbujas de aire

and redistribute them across the whole of the ship,

y las redistribuyen en todo su alrededor,

like an air carpet that reduces the water resistance

como una alfombra de aire que reduce la resistencia del agua

when a ship is moving.

cuando un barco se desplaza.

This feature cuts off the energy consumption for the ship

Esta característica reduce el consumo energético del barco

up to 15 percent.

hasta en un 15 %.

Bubbles can also be used for medicines.

Las burbujas también pueden usarse para las medicinas.

It can also play a role in medicines,

Pueden desempeñar un papel en las medicinas,

for instance, as a method for noninvasive delivery systems for drugs and genes

por ejemplo, como un método para sistemas no invasivos

de administración de medicamentos y genes

to a specific part of the body.

a una parte específica del cuerpo.

Imagine a microbubble

Imaginen una microburbuja

filled with a mixture of drugs and magnetic agents

llena de una mezcla de medicamentos y agentes magnéticos

being injected into our bloodstream.

que se inyectan en el torrente sanguíneo.

The bubbles will move to the target areas.

Las burbujas se dirigirán a zonas seleccionadas.

But how do they know where to go?

Pero, ¿cómo sabrán a dónde ir?

Because we placed a magnet there.

Pues porque colocamos un imán allí,

For instance, this part of my hand.

por ejemplo, en esta parte de mi mano.

When the microbubbles move to this part of my hand,

Cuando las microburbujas vayan a esta parte de mi mano,

we can pop it via ultrasound

podemos explotarlas usando ultrasonido

and release the drug exactly where it's needed.

y liberar la medicina exactamente donde se necesita.

Now, I mentioned about the science of creating bubbles.

Ahora bien, he hablado sobre la ciencia de crear burbujas.

But sometimes we also need to remove them.

Pero en algunas ocasiones también necesitamos quitarlas.

That's actually part of my job.

Eso es parte de mi trabajo.

My exact job title is "ink formulation scientist."

Mi cargo específico es "científica en formulación de tinta".

But I don't work on the ink that you use for your writing pens.

Pero no trabajo con la tinta que se usa en los bolígrafos.

I'm working on some cool applications

Trabajo en algunas aplicaciones geniales

such as organic photovoltaics, OPVs,

como los fotovoltaicos orgánicos, los FVO,

and organic light-emitting diodes, OLEDs.

y los diodos orgánicos de emisiónde luz, los OLED.

Part of my job is to figure out how and why we want to remove the bubbles

Parte de mi trabajo es determinar cómo y por qué queremos quitar las burbujas

from the ink that my company produces.

de la tinta que produce mi compañía.

During the formulation-mixing process,

Durante el proceso de formulación y mezcla,

or preparation process,

o proceso de preparación,

we mix active ingredients, solvents and additives

mezclamos ingredientes activos, solventes y aditivos

in order to achieve the formulations with the properties we want

a fin de lograr las formulaciones con las propiedades que queremos

when the ink is being used.

cuando usemos la tinta.

But just like you would make drinks

Pero, al igual que cuando preparamos una bebida

or bake cakes,

u hornean un pastel,

it is unavoidable that some air bubbles will be trapped inside that ink.

es inevitable que algunas burbujas de aire queden atrapadas dentro de esa tinta.

Here, we are talking about a different space

Aquí estamos hablando de un espacio diferente

from the bubbles I'd seen in Paris.

al de las burbujas que vi en París.

The bubbles that are trapped inside those inks

El tamaño de las burbujas atrapadas en la tinta

vary between a few millimeters,

varía de algunos milímetros,

a few microns

algunas micras,

or even a few nanometers in size.

o incluso algunos nanómetros.

And what we are concerned about

Y lo que nos preocupa

is the oxygen and the moisture that is trapped inside.

es el oxígeno y la humedad que están atrapadas adentro.

At this size scale, removing them is not easy.

A esta escala de tamaño, quitarlas no es sencillo.

But it matters,

Pero es importante,

for instance, for organic light-emitting diodes inks

por ejemplo, para las tintas de los diodos orgánicos de emisión de luz

that we can use to produce display for your smartphone, for example.

que usamos para fabricar la pantalla de los teléfono inteligentes.

It's supposed to last for many years,

Se supone que debe durar varios años,

but if the ink that we use has been absorbed with oxygen and moisture

pero si la tinta que usamos ha sido absorbida con oxígeno y humedad

[which] are not being removed,

y estos no se los quita,

then we can quickly see dark spots appear in the pixels.

enseguida aparecen manchas oscuras en los pixeles.

Now, one challenge we face in removing the microbubbles

Ahora bien, uno de los problemas de quitar las microburbujas

is that they are not very cooperative.

es que no son muy cooperativas.

They like to sit there,

Les gusta quedarse allí,

bathing in the ink without moving much.

bañándose en la tinta sin moverse mucho.

But how do we kick them out?

Pero, ¿cómo las echamos?

One technology we use

Una técnica que usamos

is to force the ink going through a thin, long and tiny tube

es hacer pasar la tinta a través de un tubo delgado, largo y pequeño

with a porous wall,

con una pared porosa,

and we place the tubes inside the vacuum chamber,

y colocar los tubos dentro de una cámara de vacío

so that the bubbles can be squeezed out from the ink

para extraer las burbujas de la tinta

and be removed.

y finalmente sacarlas.

Once we manage to remove the bubbles from the ink that we produce,

Una vez que logramos quitarlas de la tinta que producimos,

it is time for celebration.

es momento para celebrar.

Let's open a bubbling champagne.

Vamos a abrir una champaña burbujeante.

Ooh, this is going to be fun!

Oh, ¡esto va a ser divertido!

(Laughter)

(Risas)

Woooo!

¡Wuuuu!

(Applause)

(Aplausos)

You could see a lot of bubbles rushing out from the champagne bottle.

Habrán visto muchas burbujas que salían de la botella de champaña.

These are the bubbles filled with carbon dioxide,

Estas son burbujas llenas de dióxido de carbono,

a gas that's been produced during the fermentation process of the wine.

un gas que se produce durante el proceso de fermentación del vino.

Let me pour some out.

Serviré un poco.

I can't miss the chance.

No puedo perder la oportunidad.

I guess it's enough.

Supongo que es suficiente.

(Laughter)

(Risas)

Here, I can see a lot of microbubbles

Aquí, se ven muchas microburbujas

moving from the bottom of the glass to the top of the champagne.

que van desde el fondo de la copa hasta la parte superior de la champaña,

Before it pops,

Antes de explotar,

it will jet tiny droplets of aroma molecules

libera pequeñísimas gotas de moléculas aromáticas

and intensify the flavor of champagne,

e intensificará el sabor de la champaña,

making us enjoy much more the flavor of champagne.

haciéndonos disfrutar mucho más su sabor.

As a scientist who is passionate about bubbles,

Como científica apasionada por las burbujas,

I love to see them,

me encanta verlas,

I love to play with them,

me encanta jugar con ellas,

and I love to study them.

y me encanta estudiarlas.

And also, I love to drink them.

Y también me encanta beberlas.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)