Forskere finder, at sæbefilms mikrokanalstørrelse kan indstilles med elektrisk ladning

(Phys.org)—Forskere med Institut Lumière Matière, ved University of Lyon har fundet ud af, at sæbefilmkanaler kan indstilles ved hjælp af en elektrisk ladning for at få dem til at vokse tykkere eller tyndere efter behov. I deres papir udgivet i Fysiske anmeldelsesbreve , holdet beskriver, hvordan de udskiftede en fysisk kanal med en lavet af en tynd sæbefilm og fandt ud af, at den kunne indstilles på grund af dens elastiske vægge.

Ved at studere, hvordan væsker opfører sig, videnskabsmænd har fundet ud af, at når de bevæger sig gennem en kanal, frie ioner i dem har en tendens til at klæbe til kanalvægge. Påføring af spænding til ionerne får dem til at bevæge sig. Den bevægelse gnider resten af ​​molekylerne, hvilket får dem til at bevæge sig også. Resultatet er bevægelse af en væske gennem en kanal på grund af en elektrisk ladning (elektro-osmose). Forskere har fundet ud af, at på mikroniveau, hvor forholdet mellem ioner, der klæber til vægge sammenlignet med den samlede mængde væske, er højt, processen er særlig stærk.

I denne nye forskning, holdet spekulerede på, hvad der kunne ske, hvis kanalvæggene var elastiske. At finde ud af, de skabte en sæbefilm (i det væsentlige en boble) mellem to elektroder adskilt med kun en halv centimeter. I dette scenarie, sæbefilmen eksisterede som to meget tynde, koncentriske cylindre af sæbeagtigt materiale (vand, overfladeaktivt stof og en lille mængde kaliumchlorid for at give de frie ioner) med ioner og vand, der bevæger sig frit. Uden gebyr, tyngdekraften ville få vandmolekylerne til at falde mod jorden, til sidst bryde filmen (eller sprænge boblen). Når der gives et lille gebyr, imidlertid, ionernes bevægelse var tilstrækkelig stærk til at holde væsken i bevægelse gennem hele filmen, og i nogle tilfælde var faktisk stærk nok til at skubbe den opad. Dette var ingen overraskelse, da andre forskere havde set det samme resultat. Hvad der dog var overraskende, var det, der skete, da spændingen blev øget.

Tidligere forskning havde antydet, at en forøgelse af spændingen ville få væskebevægelseshastigheden til at stige med en lineær hastighed. I stedet, de fandt, at hastigheden steg meget hurtigere end forudsagt. Ved nærmere eftersyn fandt de ud af, at dette skyldtes, at filmen blev tykkere, giver mulighed for bevægelse af mere væske. Dette fund tyder på, at det måske er muligt at skabe flydende mikroporte, der kan finjusteres ved at justere mængden af ​​elektrisk ladning og/eller frie ioner, resulterer i en type mikrodiode.

© 2013 Phys.org