Att styra enskilda droppar leder till effektivare självrengörande ytor och lab-on-a-chip-implementeringar. Universitetet i Groningen professor Patrick Onck och kollegor från Eindhoven tekniska universitet har visat att detta är möjligt genom att använda en teknik som heter mekanisk vätning. Forskarna rapporterar ett sätt att transportera droppar med hjälp av tvärgående ytvågor, som även fungerar på lutande eller vertikala ytor. Forskningen publicerades i Vetenskapliga framsteg den 14 juni.

Tanken med mekanisk vätning är enkel:En droppe på en tvärgående ytvåg kommer att röra sig med vågen. "En av egenskaperna hos vattendroppar är att de alltid försöker hålla sig ovanpå en våg. Om den toppen springer fram, droppen kommer att springa med den, "Onck förklarar. Det är möjligt att flytta dropparna med hjälp av mekanisk deformation för att skapa ytvågor." Det anmärkningsvärda med detta är att det också fungerar på lutande eller vertikala ytor - droppar kan till och med röra sig uppåt mot gravitationen. "

Edwin de Jong, Ph.D. kandidat i Oncks grupp och första författare till uppsatsen, testat begreppet mekanisk vätning med hjälp av en datormodell. "När det verkade fungera i teorin, våra kollegor från Eindhoven tekniska universitet utarbetade ett experiment för att testa det. Vår modell visade sig vara rätt. I praktiken, dropparna rörde sig precis som vi hade tänkt oss. "

Lab-on-a-chip

En av tillämpningarna för mekanisk vätning är i lab-on-a-chip-system, kompletta laboratorier i storlek på ett kreditkort, som används för att analysera biologiska vätskor som blod eller saliv. Detta tillåter testning av prover utanför labbet, t.ex., direkt vid sängen, med en mycket snabbare svarsfrekvens. "Om vi ​​kan styra varje droppe separat, det är möjligt att utföra många olika tester med hög hastighet med en mycket liten volym vätska, "säger Onck. Att transportera droppar separat var redan möjligt med hjälp av elektrowetting." Electrowetting är att transportera droppar genom att applicera elektriska fält. Dock, dessa fält kan ändra provets biokemiska egenskaper, och det är något du inte vill ha när du gör blodprov. "

Sålänge, Oncks grupp utforskar nya möjligheter. "Vi har utfört datorsimuleringar som visar att mekanisk vätning också fungerar genom att använda ljuskänsliga material för att skapa vågor. Ljus är särskilt intressant på grund av dess precision och dess förmåga att fjärrstyra droppens rörelse." Förutom lab-on-a-chip-system, mechanowetting har flera andra intressanta tillämpningar, som självrengörande ytor, där vattendroppar aktivt absorberar och tar bort smuts. Det erbjuder också möjligheter att skörda fukt från luften, genom att samla daggdroppar för användning som dricksvatten.