Discovery vil tillade mere sofistikeret arbejde på nanoskala

Bevægelsen af ​​væsker gennem små kapillærer og kanaler er afgørende for processer lige fra blodgennemstrømning gennem hjernen til strømproduktion og elektroniske kølesystemer, men den bevægelse stopper ofte, når kanalen er mindre end 10 nanometer.

Forskere ledet af en ingeniør fra University of Houston har rapporteret om en ny forståelse af processen, og hvorfor nogle væsker stagnerer i disse små kanaler, samt en ny måde at stimulere væskestrømmen ved at bruge en lille stigning i temperatur eller spænding til at fremme masse- og iontransport.

Arbejdet, udgivet i ACS anvendte nanomaterialer , udforsker bevægelsen af ​​væsker med lavere overfladespænding, som tillader bindingerne mellem molekyler at bryde fra hinanden, når de tvinges ind i smalle kanaler, standse processen med væsketransport, kendt som kapillær wicking. Forskningen blev også omtalt på tidsskriftets forside.

Hadi Ghasemi, Cullen lektor i maskinteknik ved UH og tilsvarende forfatter til papiret, sagde, at denne kapillarkraft driver væskestrømmen i små kanaler og er den kritiske mekanisme for massetransport i naturen og teknologien - dvs. i situationer lige fra blodgennemstrømning i den menneskelige hjerne til bevægelse af vand og næringsstoffer fra jord til planterødder og blade, såvel som i industrielle processer.

Men forskelle i overfladespændingen af ​​nogle væsker forårsager vægeprocessen - og derfor væskens bevægelse - at stoppe, når disse kanaler er mindre end 10 nanometer, han sagde. Forskerne rapporterede, at det er muligt at tilskynde til fortsat strømning ved at manipulere overfladespændingen gennem små stimuli, såsom at hæve temperaturen eller bruge en lille mængde spænding.

Ghasemi sagde, at en selv en smule hævning af temperaturen kan aktivere bevægelse ved at ændre overfladespændingen, som de kaldte "nanogates". Afhængigt af væsken, at hæve temperaturen mellem 2 grader Celsius og 3 grader C er nok til at mobilisere væsken.

"Overfladespændingen kan ændres gennem forskellige variabler, " sagde han. "Den enkleste er temperatur. Hvis du ændrer væskens temperatur, du kan aktivere denne væskestrøm igen." Processen kan finjusteres for at flytte væsken, eller bare specifikke ioner i det, giver løfte om mere sofistikeret arbejde på nanoskala.

"Overfladespændingsnanogaterne lover platforme til at styre nanoskala funktionalitet af et bredt spektrum af systemer, og applikationer kan forudses i lægemiddellevering, energiomdannelse, elproduktion, afsaltning af havvand, og ionadskillelse, " skrev forskerne.