Brug af bølger til at flytte dråber

Kontrol af individuelle dråber fører til mere effektive selvrensende overflader og lab-on-a-chip implementeringer. University of Groningen professor Patrick Onck og kolleger fra Eindhoven University of Technology har vist, at dette er muligt ved at bruge en teknik, der hedder mechanowetting. Forskerne rapporterer en måde at transportere dråber ved hjælp af tværgående overfladebølger, som endda virker på skrå eller lodrette overflader. Undersøgelsen blev offentliggjort i Videnskab fremskridt den 14. juni.

Ideen med mekanisk befugtning er enkel:En dråbe på en tværgående overfladebølge vil bevæge sig med bølgen. "En af egenskaberne ved vanddråber er, at de altid forsøger at blive på toppen af ​​en bølge. Hvis toppen løber frem, dråben løber med den, " forklarer Onck. Det er muligt at flytte dråberne ved at bruge mekanisk deformation til at skabe overfladebølger. "Det bemærkelsesværdige ved dette er, at det også virker på skrå eller lodrette overflader - dråber kan endda bevæge sig opad mod tyngdekraften."

Edwin de Jong, Ph.d. kandidat i Oncks gruppe og første forfatter til papiret, testet begrebet mekanisk fugtning ved hjælp af en computermodel. "Da det så ud til at virke i teorien, vores kolleger fra Eindhoven University of Technology udtænkte et eksperiment for at teste det. Vores model viste sig at være rigtig. I praksis, dråberne bevægede sig nøjagtigt, som vi havde forestillet os. "

Lab-on-a-chip

En af anvendelserne af mekanisk befugtning er i lab-on-a-chip systemer, komplette laboratorier på størrelse med et kreditkort der bruges til at analysere biologiske væsker såsom blod eller spyt. Dette tillader test af prøver uden for laboratoriet, f.eks., direkte ved sengen, med en meget hurtigere svarprocent. "Hvis vi er i stand til at dirigere hver dråbe separat, det er muligt at udføre mange forskellige tests ved høj hastighed med et meget lille volumen væske, " siger Onck. Det var allerede muligt at transportere dråber separat ved hjælp af elektrobefugtning. "Elektrovædning er at transportere dråber ved at påføre elektriske felter. Imidlertid, disse felter kan ændre prøvens biokemiske egenskaber, og det er noget, du ikke vil have, når du laver blodprøver. "

I mellemtiden, Oncks gruppe undersøger nye muligheder. "Vi har udført computersimuleringer, der viser, at mekanisk fugtning også virker ved at bruge lysreagerende materialer til at skabe bølger. Lys er især interessant på grund af dets præcision og dets evne til at styre bevægelser af dråber eksternt." Ud over lab-on-a-chip-systemer, mechanowetting har flere andre interessante applikationer, såsom selvrensende overflader, hvor vanddråber aktivt absorberer og fjerner snavs. Det giver også muligheder for at høste fugt fra luften, ved at opsamle dugdråber til brug som drikkevand.