Självmontering är den process genom vilken enkla byggstenar interagerar och organiserar sig i ordnade strukturer. Naturen vimlar av fascinerande exempel på självmonterade strukturer. Inspirerad av naturen, forskare har länge försökt utnyttja självmontering som en "bottom-up" tillverkningsteknik för att konstruera komplexa material och enheter. För närvarande, självmontering av beställda emulsioner har väckt stort intresse för dess potentiella tillämpning inom flera områden som materialsyntes och analys med hög genomströmning.

Mikrofluidtekniker erbjuder möjligheten att generera och självmontera mycket monodispersa droppar till ordnade emulsioner i en enda enhet, men självmontering i mikrofluidiska flöden kräver vanligtvis hög dropptäthet. Ett team av forskare under ledning av assisterande professor Michinao Hashimoto från Singapore University of Technology and Design (SUTD) har upptäckt ett elegant sätt att uppnå självmontering av droppar med låg densitet i mikroflöden med hjälp av tredimensionella (3-D) mikrokanaler.

I motsats till tidigare studier som använde mikrokanaler utan variationer i höjd, forskarna vid SUTD använde en mikrokanal med en gradvis ökning av höjden. I sådana 3D-mikrokanaler, dropparna, obegränsad av de övre eller nedre väggarna och drivs av en densitetsskillnad med den omgivande vätskan, antingen sjunka till botten av mikrokanalen eller flyta till toppen av mikrokanalen. De samlas då, sylt och självmontera till ordnade strukturer. Forskargruppen visade att självmontering i 2D-gitter kunde uppnås när droppar upptog bara 5% av den totala volymen av vätska som injicerades i mikrokanalen; och genom att gradvis öka droppkoncentrationen utöver det, självmontering till 3-D gitter kan uppnås. För att ytterligare demonstrera potentialen i deras upptäckt använde forskarna självmonterade 2D-gitter av droppar som mall för att tillverka millimeter breda hydrogelfibrer med anisotropa porstrukturer.

"Enkelheten och mångsidigheten i konceptet - användningen av 3D-mikrofluidik för kontrollerad självmontering av droppar - borde vara av intresse för forskare som utforskar gränssnittet mellan mikrofluidik, självmontering, och mjuk materia" sa Dr Pravien Parthiban, en postdoktor vid SUTD och huvudförfattaren involverad i arbetet. Forskningsresultatet har nyligen publicerats i Mjuk materia där den har visats på baksidan.