Dankon pro via aliĝo al Fizika Mondo. Se vi iam ajn volas ŝanĝi viajn detalojn, bonvolu viziti mian konton.
Mielo kaj aliaj tre viskozaj likvaĵoj fluas pli rapide ol akvo en speciale tegitaj kapilaroj. La surprizan trovon faris Maja Vuckovac kaj kolegoj ĉe la Universitato Aalto en Finnlando, kiuj ankaŭ montris, ke ĉi tiu kontraŭintuicia efiko devenas de la subpremado de interna fluo ene de pli viskozaj gutetoj. Iliaj rezultoj rekte kontraŭdiras nunajn teoriajn modelojn pri kiel likvaĵoj fluas en superhidrofobaj kapilaroj.
La kampo de mikrofluidikaĵo implikas kontroli la fluon de likvaĵoj tra dense limigitaj regionoj de kapilaroj — kutime por la fabrikado de aparatoj por medicinaj aplikoj. Malalt-viskozecaj fluidoj estas plej bonaj por mikrofluidikaĵo ĉar ili fluas rapide kaj senpene. Pli viskozaj fluidoj povas esti uzataj per puŝado de ili je pli altaj premoj, sed tio pliigas la mekanikan streson en la delikataj kapilaraj strukturoj — kio povas konduki al fiasko.
Alternative, la fluo povas esti akcelita uzante superhidrofoban tegaĵon, kiu enhavas mikro- kaj nanostrukturojn, kiuj kaptas aerkusenojn. Ĉi tiuj kusenoj signife reduktas la kontaktareon inter la likvaĵo kaj la surfaco, kio siavice reduktas frikcion - pliigante fluon je 65%. Tamen, laŭ la nuna teorio, ĉi tiuj flukvantoj daŭre malpliiĝas kun kreskanta viskozeco.
La teamo de Vuckovac testis ĉi tiun teorion per observado de gutetoj de diversaj viskozecoj dum gravito tiris ilin de vertikalaj kapilaroj kun superhidrofobaj internaj tegaĵoj. Dum ili vojaĝas kun konstanta rapideco, la gutetoj kunpremas la aeron sub si, kreante premgradienton kompareblan al tiu en la piŝto.
Dum gutetoj montris la atendatan inversan rilaton inter viskozeco kaj flukvanto en malfermaj tuboj, kiam unu aŭ ambaŭ finoj estis sigelitaj, la reguloj estis tute inversaj. La efiko estis plej okulfrapa kun glicerolaj gutetoj — kvankam 3 grandordoj pli viskozaj ol akvo, ili fluis pli ol 10 fojojn pli rapide ol akvo.
Por malkovri la fizikon malantaŭ ĉi tiu efiko, la teamo de Vuckovac enkondukis spurajn partiklojn en la gutetojn. La moviĝo de la partikloj laŭlonge de la tempo rivelis rapidan internan fluon ene de la malpli viskoza guteto. Ĉi tiuj fluoj igas la fluidon penetri en la mikro- kaj nanoskalajn strukturojn en la tegaĵo. Ĉi tio reduktas la dikecon de la aerkuseno, malhelpante la premizitan aeron sub la guteto premiĝi tra ĝi por balanci la premgradienton. Kontraste, glicerino preskaŭ ne havas percepteblan internan fluon, malhelpante ĝian penetron en la tegaĵon. Ĉi tio rezultas en pli dika aerkuseno, faciligante por la aero sub la guto moviĝi al unu flanko.
Uzante siajn observojn, la teamo evoluigis ĝisdatigitan hidrodinamikan modelon, kiu pli bone antaŭdiras kiel gutetoj moviĝas tra kapilaroj kun malsamaj superhidrofobaj tegaĵoj. Kun plia laboro, iliaj trovoj povus konduki al novaj manieroj krei mikrofluidajn aparatojn kapablajn pritrakti kompleksajn kemiaĵojn kaj medikamentojn.
Physics World reprezentas ŝlosilan parton de la misio de IOP Publishing komuniki mondnivelan esploradon kaj novigadon al la plej vasta ebla publiko. La retejo estas parto de la Physics World-portfolio, kiu provizas kolekton de interretaj, ciferecaj kaj presitaj informservoj al la tutmonda scienca komunumo.