Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak pohybovat kapkami kapaliny na pevném podkladu, zejména pokud chceme, aby pohyb byl rychlý a eventuálně překonal i gravitaci po svislém nebo stoupajícím povrchu? Jednou z možností je vytvořit na povrchu gradient. Dosud se takto využívala hlavně smáčitelnost – kapka se posouvala podle toho, jak byl povrch hydrofóbní/hydrofilní. Problém je hlavně v tom v tom, že tímto způsobem lze větší rychlosti dosáhnout pouze na krátké vzdálenosti.
Vědci z několika institucí (tisková zpráva City University of Hong Kong a Ústav Maxe Plancka) nyní uvádějí, že namísto gradientu smáčitelnosti by se mohl uplatnit i gradient hustoty elektrického náboje. Experimentátoři tímto způsobem dosáhli rychlosti až 1,1 m/s, přičemž tímto způsobem lze řídit pohyb kapek i na větší vzdálenosti.
Vědci navrhli speciální povrch, který současně odpuzuje kapalinu i nepolární olejové látky (tzv. superamfifobický povrch). Na něj pak nechaly kapat vodu. Kapičky se odrážejí a snaží se co nejrychleji z povrchu stéct, přitom ztrácejí elektrony a povrch se nabíjí záporně. To, z jaké výšky kapky dopadají, pak ovlivňuje velikost náboje, vytvořit na povrchu gradient elektrického náboje je proto celkem snadné.
Velkou výhodu má tento postup v tom, že zatímco s jednou vytvořeným gradientem smáčitelnosti nebo jiné chemické vlastnosti se těžko dále manipuluje, gradient hustoty elektrického náboje se snadno mění a programovat chování přepravovaných kapiček dle potřeby, materiál lze snadno „dobít“. Výhodou je i to, že transportovat se takto dají prakticky všechny kapaliny, včetně těch s nízkým povrchovým napětím nebo malou dielektrickou konstantou.
Autoři výzkumu speciálně zmiňují řízený transport krve nebo roztoků solí a využití technologie předpokládají hlavně v medicínských aplikacích. Tímto způsobem lze ovládat migrace buněk, provádět biotechnologickou analýzu, mikrofluidní zařízení se dobře uplatní v systémech typu laboratoře na čipu apod.
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0440-2, Surface charge printing for programmed droplet transport, Nature Material
Zdroj: Eurekalert.org
