Bevægelse af små vanddråber styret ved hjælp af en magnet

Dråbemanipulation vækker stor interesse på flere områder, herunder teknologiske anvendelser og grundlæggende studier i dynamiske systemer. Lab-on-a-chip og microfluidics samfundet er særligt interesseret i den præcise manipulation af små mængder væsker, dråbe mikrofluidik. Et stykke forskning udført af UPV/EHU's Microfluidics Cluster har fundet ud af, at en superparamagnetisk ring dannes spontant omkring en vanddråbe, når en oliebaseret ferrofluid er i kontakt med dråben under påvirkning af et magnetfelt og varierer alt efter styrken af det påførte magnetfelt.

Ringen består af en oliebaseret ferrofluid, en stabil suspension af ferromagnetiske partikler i en oliefase. Det opstår spontant på grund af olie-vand-grænsefladeinteraktionen under påvirkning af et magnetfelt. "Ferrofluid-vand-interaktionen ligner en cupcake, med den omgivende ring kun ved bunden af ​​dråben, " forklarede den Ikerbaskiske professor Lourdes Basabe, hvem leder klyngen. Ringen er analog med en blødstof ringmagnet, "som stabiliserer dråberne på en overflade, og forhindrer dem i at blande sig. Og disse vanddråber kan bevæge sig med præcision ved at forskyde det eksterne magnetfelt, " tilføjede hun.

UPV/EHU underviser Fernando Benito-López, klyngens ledende forsker, forklarede, at "under et magnetfelt kan vanddråberne indkapsles i ferrofluid, og fjernes ved at flytte en magnet, takket være ferrofluidens magnetiske egenskaber. Selv når to eller flere cupcakes er mekanisk sat sammen, vanddråberne blandes ikke, fordi deres ferrofluidringe smelter sammen for at danne en isolerende fysisk barriere. I øvrigt, da det er paramagnetisk, hvis magneten fjernes, hvis magnetfeltet fjernes, effekten forsvinder, med andre ord, det er en omskiftelig struktur, og disse dråber kan blandes ved at slukke for magnetfeltet. Ligeledes, denne samling kunne dannes oven på et substrat eller, som en hængende cupcake, på undersiden af ​​et substrat. "Disse er millimeterstore dråber, som indeholder volumener i mikroliter skala, og "så der åbnes flere muligheder for at håndtere så små mængder, " han tilføjede.

En ny, fordelagtig tilgang til åben-overflade dråbemikrofluidik

Begge forskere hævder, at dette fund "muliggør den robuste, kontrollerbar og programmerbar manipulation af de vedlagte vanddråber. Dette arbejde åbner døren til nye applikationer i inverteret eller åben overflade mikrofluidik, lægger grundlaget for nye undersøgelser af interaktioner mellem to ikke-blandbare væsker og kan føre til nye undersøgelser, et nyt stykke viden om væske-væske interaktion. De afslører også, at brugen af ​​denne ring til at manipulere en hængende dråbe er det første eksempel på magnetisk manipulation af dråber på en omvendt overflade, dermed åbner vejen for nye applikationer.

Dette er grundforskning, som muligvis har ukendte anvendelser, men indtil videre opregner de en række muligheder, såsom "udvikling af sensorenheder til væsker, kemiske reaktioner på mikroskala med små mængder reagenser, analyse af individuelle celler, påvisning af stoffer i aerosoler, etc."

Nu, "Vi vil gerne finde ud af, hvor små disse dråber kan være. Vi vil gerne udforske udviklingen af ​​nye mikrofluidteknologier, med andre ord, manipulation af meget små mængder, eller udvikle de systemer, der genereres gennem dette projekt, for at producere væskeanalyseudstyr baseret på magnetiske egenskaber, eller i det mindste udnytte disse egenskaber på en eller anden måde, " de sagde.

Forskerne er taknemmelige for den europæiske finansiering, der er opnået takket være det europæiske MAMI-projekt, "et internationalt træningsnetværk for ph.d.-studerende, dannet af et konsortium af forskningsgrupper og multidisciplinære virksomheder fra seks lande for at udvikle nye teknologier omkring brugen af ​​magnetiske materialer, hvilket har givet os mulighed for at rekruttere folk, der er meget motiverede." De er også glade for, at denne store opdagelse er blevet gjort "i en ung forskergruppe, som viser, at forskning på topniveau kan udføres på UPV/EHU. "