Druppelmanipulatie wekt grote belangstelling op verschillende gebieden, inclusief technologische toepassingen en basisstudies in dynamische systemen. De Lab-on-a-chip en microfluidics-gemeenschap is vooral geïnteresseerd in de precieze manipulatie van kleine hoeveelheden vloeistoffen, druppel microfluïdica. Uit onderzoek van de UPV/EHU's Microfluidics Cluster is gebleken dat zich spontaan een superparamagnetische ring vormt rond een waterdruppel wanneer een op olie gebaseerde ferrovloeistof in contact komt met de druppel onder invloed van een magnetisch veld en varieert afhankelijk van de sterkte van het toegepaste magnetische veld.

De ring bestaat uit een op olie gebaseerde ferrovloeistof, een stabiele suspensie van ferromagnetische deeltjes in een oliefase. Het verschijnt spontaan als gevolg van de interactie tussen olie en water onder invloed van een magnetisch veld. "De interactie tussen ferrofluïdum en water lijkt op een cupcake, met de omringende ring alleen aan de basis van de druppel, " verklaarde de Ikerbaskische professor Lourdes Basabe, die het cluster leidt. De ring is analoog aan een ringmagneet van zachte materie, "die de druppels op een oppervlak stabiliseert, en voorkomt dat ze zich vermengen. En deze waterdruppels kunnen met precisie bewegen door het externe magnetische veld te verplaatsen, " voegde ze eraan toe.

UPV/EHU-docent Fernando Benito-López, hoofdonderzoeker van het cluster, legde uit dat "onder een magnetisch veld de waterdruppels kunnen worden ingekapseld in de ferrovloeistof, en op afstand worden verplaatst door een magneet te bewegen, dankzij de magnetische eigenschappen van de ferrovloeistof. Zelfs wanneer twee of meer cupcakes mechanisch met elkaar worden verbonden, de waterdruppels mengen niet, omdat hun ferrofluïde ringen samensmelten om een ​​isolerende fysieke barrière te vormen. Bovendien, aangezien het paramagnetisch is, als de magneet wordt verwijderd, als het magnetische veld wordt verwijderd, het effect verdwijnt, met andere woorden, het is een schakelbare structuur, en deze druppels kunnen worden gemengd door het magnetische veld uit te schakelen. Hetzelfde, dit samenstel zou bovenop een substraat kunnen worden gevormd of, als een hangende cupcake, aan de onderkant van een substraat." Dit zijn druppels van millimeters, die volumes op microliterschaal bevatten, en "zo worden er meerdere mogelijkheden geopend voor het verwerken van dergelijke kleine volumes, " hij voegde toe.

een nieuwe, voordelige benadering van microfluïdische microfluïdica met open oppervlak

Beide onderzoekers beweren dat deze bevinding "de robuuste, regelbare en programmeerbare manipulatie van de ingesloten waterdruppels. Dit werk opent de deur naar nieuwe toepassingen in omgekeerde of open-oppervlak microfluïdica, legt de basis voor nieuwe studies naar interacties tussen twee niet-mengbare vloeistoffen en kan leiden tot nieuwe studies, een nieuw stukje kennis met betrekking tot vloeistof-vloeistof interactie. Ze onthullen ook dat het gebruik van deze ring om een ​​hangende druppel te manipuleren het eerste voorbeeld is van de magnetische manipulatie van druppeltjes op een omgekeerd oppervlak, en opent zo de weg naar nieuwe toepassingen.

Dit is fundamenteel onderzoek dat momenteel onbekende toepassingen kan hebben, maar voorlopig noemen ze een aantal mogelijkheden, zoals "de ontwikkeling van detectieapparatuur voor vloeistoffen, chemische reacties op microschaal met kleine hoeveelheden reagentia, analyse van individuele cellen, detectie van stoffen in aerosolen, enzovoort."

Nutsvoorzieningen, "we willen weten hoe klein deze druppeltjes kunnen zijn. We willen de ontwikkeling van nieuwe microfluïdische technologieën onderzoeken, met andere woorden, de manipulatie van zeer kleine volumes, of de door dit project gegenereerde systemen te ontwikkelen om vloeistofanalyseapparatuur te produceren op basis van magnetische eigenschappen, of op zijn minst die eigenschappen op de een of andere manier exploiteren, " ze zeiden.

De onderzoekers zijn dankbaar voor de Europese financiering die is verkregen dankzij het Europese MAMI-project, "een internationaal opleidingsnetwerk voor promovendi, gevormd door een consortium van onderzoeksgroepen en multidisciplinaire bedrijven uit zes landen om nieuwe technologieën te ontwikkelen rond het gebruik van magnetische materialen, waardoor we zeer gemotiveerde mensen hebben kunnen rekruteren." Ze zijn ook verheugd dat deze geweldige ontdekking is gedaan "in een jonge onderzoeksgroep, waaruit blijkt dat bij de UPV/EHU toponderzoek kan worden uitgevoerd."