Het beheersen van individuele druppels leidt tot efficiëntere zelfreinigende oppervlakken en lab-on-a-chip-implementaties. RUG-hoogleraar Patrick Onck en collega's van de Technische Universiteit Eindhoven hebben laten zien dat dit mogelijk is met een techniek genaamd mechanowetting. De onderzoekers rapporteren een manier om druppeltjes te transporteren met behulp van transversale oppervlaktegolven, die zelfs werkt op schuine of verticale oppervlakken. Het onderzoek is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang op 14 juni.

Het idee van mechanowetting is eenvoudig:een druppel op een transversale oppervlaktegolf zal met de golf meebewegen. “Een van de eigenschappen van waterdruppels is dat ze altijd boven op een golf proberen te blijven. Als die top vooruit loopt, de druppel zal meelopen, "Onck legt uit. Het is mogelijk om de druppels te verplaatsen door mechanische vervorming te gebruiken om oppervlaktegolven te creëren. "Het opmerkelijke hiervan is dat het ook werkt op hellende of verticale oppervlakken - druppels kunnen zelfs tegen de zwaartekracht in omhoog bewegen."

Edwin de Jong, doctoraat kandidaat in de groep van Onck en eerste auteur van het artikel, het concept van mechanowetting getest door middel van een computermodel. "Toen het in theorie leek te werken, onze collega's van de Technische Universiteit Eindhoven bedachten een experiment om het te testen. Ons model bleek te kloppen. In praktijk, de druppels bewogen precies zoals we ons hadden voorgesteld."

Lab-op-een-chip

Een van de toepassingen van mechanowetting is in lab-on-a-chip-systemen, complete laboratoria ter grootte van een creditcard, die worden gebruikt om biologische vloeistoffen zoals bloed of speeksel te analyseren. Hierdoor kunnen monsters buiten het laboratorium worden getest, bijv. direct aan het bed, met een veel snellere respons. "Als we in staat zijn om elke druppel afzonderlijk te regisseren, het is mogelijk om veel verschillende tests op hoge snelheid uit te voeren met een zeer kleine hoeveelheid vloeistof, ", zegt Onck. Druppels apart vervoeren was al mogelijk door middel van electrowetting. "Electrowetting is het transporteren van druppels door het aanleggen van elektrische velden. Echter, deze velden kunnen de biochemische eigenschappen van het monster veranderen, en dat wil je niet als je bloedonderzoek doet."

Ondertussen, De groep van Onck onderzoekt nieuwe mogelijkheden. "We hebben computersimulaties uitgevoerd die aantonen dat mechanowetting ook werkt door lichtgevoelige materialen te gebruiken om golven te creëren. Licht is vooral interessant vanwege de precisie en het vermogen om de beweging van druppels op afstand te regelen." Naast lab-on-a-chip-systemen, mechanowetting heeft verschillende andere interessante toepassingen, zoals zelfreinigende oppervlakken, waar waterdruppels actief vuil opnemen en verwijderen. Het biedt ook mogelijkheden om vocht uit de lucht te halen, door dauwdruppels op te vangen voor gebruik als drinkwater.