Notícies

Inici  >  Notícies > Com es poden produir gotes nanomètriques de manera controlada?

Com es poden produir gotes nanomètriques de manera controlada?

Aquesta pàgina té continguts en Flash
Per veure aquest contingut cal que tenir activat el JavaScript i disposar de la darrera versió de l'Adobe Flash Player.Descarregueu gratis l'Adobe Flash Player
Aquesta pàgina té continguts en Flash
Per veure aquest contingut cal que tenir activat el JavaScript i disposar de la darrera versió de l'Adobe Flash Player.Descarregueu gratis l'Adobe Flash Player
Des del punt de vista físic, les gotes es generen per una inestabilitat del fluid. En l’estudi es presenta un mecanisme de desestabilització de l'adherència del microfilament del fluid en diferents tipus de superfícies. Els vídeos mostren respectivament, una simulació del model i la gravació d'un experiment (realitzat en vertical).

Des del punt de vista físic, les gotes es generen per una inestabilitat del fluid. En l’estudi es presenta un mecanisme de desestabilització de l'adherència del microfilament del fluid en diferents tipus de superfícies. Els vídeos mostren respectivament, una simulació del model i la gravació d'un experiment (realitzat en vertical).

11/04/2011

Recerca

Quan una gota cau damunt d’una flor de lotus resta damunt la superfície sense arribar a mullar-la. Això es deu, d’una banda, als components químics de les fulles d’aquesta planta que repel·leixen l’aigua, és a dir, són hidròfobics, i de l’altra, a la nanoestructura de la superfície que ajuda encara més a repel·lir l’aigua. Utilitzant aquestes propietats nanoestructurades de les superfícies, investigadors de la Facultat de Física de la Universitat de Barcelona han dut a terme un estudi que publica la revista Nature materials, en què es mostra quines són les condicions físiques necessàries per a la formació controlada de gotes de proporcions entre la micro i la nanoescala.

En el treball s’han determinat les diferents condicions físiques perquè un fluid es desestabilitzi per produir gotes tenint en compte les característiques de mullada de la superfície. Com explica Ignasi Pagonabarraga, professor del Departament de Física Fonamental de la UB i un dels autors del treball, «la interacció del fluid amb la superfície es pot utilitzar per controlar de manera precisa la mida i el període en què apareixen les gotes. Tot i que hi ha altres mètodes per a la creació de gotes micromètriques, l’afinitat dels líquids a les superfícies sòlides obre un escenari més versàtil per a la producció i control d’aquestes fins a la nanoescala».

Segons la professora del Departament d’Estructura i Constituents de Matèria de la UB i coautora del treball, Aurora Hernández-Machado «la miniaturizació en els líquids és important per millorar l’eficiència i optimitzar la despesa de substàncies, com ara els fàrmacs, els cosmètics o la tinta, la qual cosa permetria abaratir els processos associats a la producció i control d’aquests productes. D’altra banda, el model físic, que es podria definir com el d’un dispensador microfluídic de les diverses substàncies esmentades, permet, d’una banda, superar les limitacions associades als processos actuals de formació de gotes i, de l’altra, arribar a escales nanomètriques».
 
Un dels camps amb més aplicacions per a aquest tipus de processos són els dispositius anomenats lab-on-a-chip (LOC), que integren diverses funcions d’anàlisis de laboratori en poques micres i que requereixen volums molt petits de líquid per dur a terme les anàlisis corresponents. Les dinàmiques per a la formació de gotes submicromètriques tenen aplicacions tecnològiques en altres camps, com ara, en el control de l’administració de fàrmacs o en la formació d’emulsions com les que es fan servir en les cremes cosmètiques anomenades de caviar, formades per petites gotes de substàncies amb determinades propietats dins d’un altre fluid. També és aplicable en altres tecnologies, com per exemple, en la distribució de tinta en una impressora.
 
Des del punt de vista físic, les gotes es generen per una inestabilitat del fluid. En l’estudi es presenta un mecanisme de desestabilització de l'adherència del microfilament del fluid en diferents tipus de superfícies. Els investigadors han determinat l’equilibri de forces que determina el mecanisme d’emissió de gotes en què intervenen la capil·laritat del fluid, la fricció viscosa amb la superfície sòlida i la gravetat. Aquest balanç i la mida dels dispositius determinen la grandària de les gotes emeses, que poden arribar a ser nanomètriques. D’altra banda, també s’ha observat que l’emissió depèn molt de l’angle estàtic de mullada, és a dir l’angle que forma la gota amb la superfície de contacte. Com més gran és aquest angle més hidrofòbica és la superfície.
 
En els experiments que s’han dut a terme, en aquest cas, d’aigua en aire, per mostrar el funcionament del model físic s’ha arribat a la creació de gotes de l’ordre de micres, però el model permet produir-ne fins a la nanoescala. L’estudi cobreix des de les superfícies hidrofíliques fins als substrats superhidrofòbics i els autors mostren com la mullada es pot emprar per localitzar el punt d’emissió del goteig. Així, variant les propietats químiques i nanoestructurals de la superfície és possible modificar aquest angle i controlar, així, la dinàmica del procés de formació de gotes.
 
Referència de l’article:
Rodrigo Ledesma-Aguilar, Raul Nistal, Aurora Hernández-Machado i Ignasi Pagonabarraga. Controlled drop emission by wetting properties in driven liquid filaments. Nature Materials (abril, 2011). DOI: 10.1038/NMAT2998
Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir als rss de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al butlleti de la universitat de barcelona
Membre de: Dos Campus d'Excel·lència Internacional logo del leru - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona