Et superglat materiale som regenererer overflateladningen når det er opplyst, kan bane vei for neste generasjons grensesnittmaterialer og mikrofluidikk. Det nye materialet er en kombinasjon av en kopolymer, bittesmå flytende metallpartikler og smøremiddelfangende mikrostrukturer, og utviklerne sier at det kan finne applikasjoner i lab-on-a-chip-enheter, biologisk diagnostikk og kjemisk analyse.
Glatte smøremiddelinfunderte porøse overflater (SLIPS) viser mye lovende for enheter som er selvrensende, anti-ising og som er i stand til å motstå "begroing" av mikroorganismer som ellers kan samle seg på strukturer som båtskrog eller mikrofluidisk chips. Slike smøremidler har imidlertid sine ulemper. For det første fungerer de som en fysisk skjerm for materialet under dem, og maskerer derved eventuelle ønskelige egenskaper (som overflateladning) det måtte ha. Slik skjerming er ikke bra for applikasjoner der dråper og væsker må manipuleres og transporteres over den glatte overflaten på en kontrollert måte.
Robust laderegenereringsevne
Forskere ledet av Xuemin Du av Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, har nå utviklet et glatt materiale som ikke lider av disse screeningseffektene. Den nye lysinduserte ladede glatte overflaten (LICS), som den kalles, består av tre kjernekomponenter: Ga-In flytende metallpartikler i mikrostørrelse for effektivt å konvertere absorbert lys til lokal varme; poly(vinylidenfluorid-co-trifluoretylen) kopolymer for sin utmerkede ferroelektriske oppførsel; og mikrostrukturer belagt med et lag av hydrofobisert SiO2nanopartikler for å fange opp smøremidlet.
I en serie eksperimenter beskrevet i Vitenskap Fremskritt, teamet brukte lys for å kontrollere bevegelsen til dråper plassert på den nye LICS, og flyttet dem med hastigheter så høye som rundt 18.8 mm/s og over avstander så lange som rundt 100 mm. Disse dråpene, som kan være enten mikroskopiske eller makroskopiske (volumene deres varierte fra 10-3 til 1.5 x 103 µL) kan også klatre opp flate eller buede overflater takket være ladningen på LCIS – noe som ikke er mulig for nåværende SLIPS.
"LICS kan raskt nå så høyt som 1280 pico-Coulombs per kvadrat mm på 0.5 s når de utsettes for lysbelysning," forklarer Du. "Den robuste ladningsregenereringsevnen viser ingen tilsynelatende forfall selv etter å ha blitt utsatt for 10 000 sykluser med impuls nær-infrarød bestråling, eller til og med nedsenket i silikonolje i seks måneder."
Kvanteeffekter gjør magneten overraskende glatt
I følge teamet kan LICS brukes til å lage styrbare dråpebaserte roboter og for å utføre kjemiske reaksjoner. Den kan også integreres i en pumpefri mikrofluidisk brikke, noe som muliggjør pålitelig biologisk diagnose og analyse i et lukket design.
Forskerne planlegger nå å optimalisere kontrollen over dråpene ytterligere. "Vi vil også utvide de biokjemiske anvendelsene av disse intelligente polymerene og LICS mikrofluidiske brikker," forteller Du Fysikkens verden.
