Erittäin liukas materiaali, joka regeneroi pintavarauksensa valaistuna, voisi tasoittaa tietä seuraavan sukupolven rajapintamateriaalille ja mikrofluidiikalle. Uusi materiaali on yhdistelmä kopolymeeriä, pieniä nestemäisiä metallihiukkasia ja voiteluainetta vangitsevia mikrorakenteita, ja sen kehittäjät sanovat, että se voisi löytää sovelluksia lab-on-a-chip-laitteissa, biologisessa diagnostiikassa ja kemiallisessa analyysissä.
Liukkaat voiteluaineilla täytetyt huokoiset pinnat (SLIPS) lupaavat paljon laitteille, jotka ovat itsepuhdistuvia, jäätymistä estäviä ja pystyvät vastustamaan mikro-organismien "likaamista", jotka muuten voisivat kerääntyä rakenteisiin, kuten veneen runkoon tai mikrofluidisiruihin. Tällaisilla voiteluaineilla on kuitenkin haittapuolensa. Ensinnäkin ne toimivat fyysisenä suojana alla olevalle materiaalille ja peittävät siten mahdolliset halutut ominaisuudet (kuten pintavarauksen). Tällainen seulonta ei ole hyvä sovelluksissa, joissa pisaroita ja nesteitä täytyy käsitellä ja kuljettaa liukaspinnan poikki hallitusti.
Vankka latausten regenerointikyky
Tutkijat johdolla Xuemin Du että Shenzhenin edistyneen teknologian instituutit, Kiinan tiedeakatemia, ovat nyt kehittäneet liukkaan materiaalin, joka ei kärsi näistä seulontavaikutuksista. Uusi valon aiheuttama varautunut liukaspinta (LICS), kuten sitä kutsutaan, koostuu kolmesta ydinkomponentista: mikrokokoisista Ga-In nestemäisistä metallihiukkasista absorboituneen valon muuntamiseksi tehokkaasti paikalliseksi lämmöksi; poly(vinylideenifluoridi)co-trifluorieteeni) kopolymeeri sen erinomaisen ferrosähköisen käyttäytymisen vuoksi; ja mikrorakenteet, jotka on päällystetty hydrofobisoidulla SiO-kerroksella2nanohiukkaset voiteluaineen vangitsemiseksi.
Koesarjassa, joka on kuvattu kohdassa Tiede ennakot, tiimi käytti valoa ohjaamaan uuteen LICS:ään asetettujen pisaroiden liikettä, liikuttaen niitä jopa noin 18.8 mm/s nopeudella ja jopa noin 100 mm:n etäisyyksillä. Nämä pisarat, jotka voivat olla joko mikroskooppisia tai makroskooppisia (niiden tilavuudet vaihtelivat 10-3 1.5 x 10: een3 µL) voi myös kiivetä tasaisille tai kaareville pinnoille LCIS:n latauksen ansiosta – mikä ei ole mahdollista nykyisille SLIPSeille.
"LICS voi nopeasti saavuttaa jopa 1280 pico-Coulombia neliömillimetriä kohti 0.5 sekunnissa, kun se altistetaan valolle", Du selittää. "Sen vankka varauksen regenerointikyky ei osoita näkyvää heikkenemistä edes sen jälkeen, kun se on altistettu 10 000 impulssilähes-infrapunasäteilytysjaksolle tai jopa upotettuna silikoniöljyyn kuudeksi kuukaudeksi."
Kvanttiefektit tekevät magneteenista yllättävän liukasta
Tiimin mukaan LICS:iä voitaisiin käyttää ohjattavien pisarapohjaisten robottien luomiseen ja kemiallisten reaktioiden suorittamiseen. Se voitaisiin myös integroida pumputtomaan mikrofluidisiruun, mikä mahdollistaa luotettavan biologisen diagnoosin ja analyysin suljetussa rakenteessa.
Tutkijat suunnittelevat nyt edelleen optimoivansa pisaroiden hallintaansa. "Laajennamme myös näiden älykkäiden polymeerien ja LICS-mikrofluidisirujen biokemiallisia sovelluksia", Du kertoo. Fysiikan maailma.
