A fény visszaállítja a töltést a csúszós felületeken

Egy rendkívül csúszós anyag, amely megvilágítva regenerálja felületi töltését, utat nyithat a következő generációs felületi anyagok és mikrofluidika előtt. Az új anyag kopolimerből, apró folyékony fémrészecskékből és kenőanyag-befogó mikrostruktúrákból áll, és fejlesztői szerint a chipen működő laboratóriumi eszközökben, a biológiai diagnosztikában és a kémiai elemzésekben is alkalmazható.

A csúszós, kenőanyaggal átitatott porózus felületek (SLIPS) sok ígéretet mutatnak az öntisztuló és jégmentesítő eszközök esetében, amelyek képesek ellenállni a mikroorganizmusok általi „elszennyeződésnek”, amelyek egyébként felhalmozódhatnának olyan szerkezeteken, mint például a hajótesteken vagy a mikrofluidikus chipeken. Az ilyen kenőanyagoknak azonban megvannak a hátrányai. Egyrészt fizikai árnyékolóként szolgálnak az alattuk lévő anyag számára, ezáltal elfedve az esetleges kívánatos tulajdonságokat (például a felületi töltést). Az ilyen szűrés nem jó olyan alkalmazásokhoz, ahol a cseppeket és folyadékokat kell manipulálni és a csúszós felületen szabályozott módon szállítani.

Robusztus töltésregeneráló képesség

Kutatók által vezetett Xuemin Du az Shenzheni Fejlett Technológiai Intézetek, Kínai Tudományos Akadémia, most kifejlesztett egy csúszós anyagot, amely nem szenved ezektől a szűrési hatásoktól. Az új, fényindukált töltésű csúszós felület (LICS) három fő összetevőből áll: mikroméretű Ga-In folyékony fémrészecskék az elnyelt fény hatékony helyi hővé alakítására; poli(vinilidén-fluorid)co-trifluor-etilén) kopolimer kiváló ferroelektromos viselkedése miatt; és hidrofóbizált SiO réteggel bevont mikrostruktúrák₂nanorészecskék a kenőanyag felfogására.

A ben részletezett kísérletsorozatban Tudomány előlegek, a csapat fényt használt az új LICS-re helyezett cseppek mozgásának szabályozására, 18.8 mm/s körüli sebességgel és 100 mm körüli távolságra mozgatva azokat. Ezek a cseppek lehetnek mikroszkopikusak vagy makroszkopikusak (térfogatuk 10^-3 1.5 x 10-ig³ µL) sík vagy ívelt felületeken is fel tud mászni az LCIS töltésének köszönhetően – ez a jelenlegi SLIPS esetében nem lehetséges.

„A LICS gyorsan elérheti az 1280 pico-Coulomb per négyzet mm-t 0.5 másodperc alatt, ha fénynek van kitéve” – magyarázza Du. „A robusztus töltésregeneráló képessége még 10 000 impulzus közeli infravörös besugárzási ciklus után sem mutat nyilvánvaló bomlást, vagy akár hat hónapig szilikonolajba merítve.”

A csapat szerint a LICS-t irányítható cseppalapú robotok létrehozására és kémiai reakciók végrehajtására lehetne használni. Egy pumpa nélküli mikrofluidikus chipbe is integrálható, ami megbízható biológiai diagnózist és elemzést tesz lehetővé zárt kivitelben.

A kutatók most azt tervezik, hogy tovább optimalizálják a cseppek szabályozását. „Bővíteni fogjuk ezen intelligens polimerek és LICS mikrofluidikus chipek biokémiai alkalmazásait is” – mondja Du Fizika Világa.