Un material super-alunecos care își regenerează încărcătura de suprafață atunci când este iluminat ar putea deschide calea pentru materialele de interfață și microfluidica de ultimă generație. Noul material este o combinație de copolimer, particule mici de metal lichid și microstructuri de captare a lubrifianților, iar dezvoltatorii săi spun că ar putea găsi aplicații în dispozitive de laborator-on-a-chip, diagnosticare biologică și analiză chimică.
Suprafețele poroase alunecoase cu lubrifiant infuzat (SLIPS) arată foarte promițătoare pentru dispozitivele care se autocurăță, antigivrare și capabile să reziste la „murdarirea” de către microorganisme care altfel s-ar putea acumula pe structuri precum corpurile bărcilor sau cipurile microfluidice. Astfel de lubrifianți au totuși dezavantajele lor. În primul rând, acţionează ca un ecran fizic pentru materialul de sub ei, maschând astfel orice proprietăţi dorite (cum ar fi încărcarea de suprafaţă) pe care le-ar putea avea. O astfel de screening nu este bună pentru aplicațiile în care picăturile și lichidele trebuie manipulate și transportate pe suprafața alunecoasă într-un mod controlat.
Capacitate robustă de regenerare a încărcăturii
Cercetătorii conduși de Xuemin Du a Institutul de Tehnologie Avansată din Shenzhen, Academia Chineză de Științe, au dezvoltat acum un material alunecos care nu suferă de aceste efecte de screening. Noua suprafață alunecoasă încărcată indusă de lumină (LICS), așa cum este numită, constă din trei componente de bază: particule de metal lichid Ga-In de dimensiuni micro pentru transformarea eficientă a luminii absorbite în căldură locală; poli(fluorura de viniliden-co-trifluoretilenă) copolimer pentru excelentul său comportament feroelectric; și microstructuri acoperite cu un strat de SiO hidrofobizat2nanoparticule pentru captarea lubrifiantului.
Într-o serie de experimente detaliate în Avansuri de știință, echipa a folosit lumina pentru a controla mișcarea picăturilor plasate pe noul LICS, mișcându-le la viteze de aproximativ 18.8 mm/s și pe distanțe de până la 100 mm. Aceste picături, care pot fi fie microscopice, fie macroscopice (volumele lor variau de la 10-3 la 1.5 x 103 µL) poate urca, de asemenea, pe suprafețe plane sau curbate datorită încărcării de pe LCIS - ceva ce nu este posibil pentru SLIPS-ul actual.
„LICS poate atinge rapid până la 1280 pico-Coulombs pe mm pătrat în 0.5 s atunci când este expus la iluminare luminoasă”, explică Du. „Capacitatea sa robustă de regenerare a încărcăturii nu arată nicio degradare aparentă chiar și după ce a fost expus la 10 000 de cicluri de iradiere în infraroșu apropiat sau chiar scufundat în ulei de silicon timp de șase luni.”
Efectele cuantice fac magnetena surprinzător de alunecos
Potrivit echipei, LICS ar putea fi folosit pentru a crea roboți orientabili pe bază de picături și pentru a efectua reacții chimice. De asemenea, ar putea fi integrat într-un cip microfluidic fără pompă, permițând diagnosticarea și analiza biologică fiabilă într-un design închis.
Cercetătorii intenționează acum să își optimizeze în continuare controlul asupra picăturilor. „Vom extinde, de asemenea, aplicațiile biochimice ale acestor polimeri inteligenți și cipuri microfluidice LICS”, spune Du. Lumea fizicii.
