De beweging van vloeistoffen door kleine haarvaten en kanalen is cruciaal voor processen variërend van de bloedstroom door de hersenen tot energieopwekking en elektronische koelsystemen, maar die beweging stopt vaak als het kanaal kleiner is dan 10 nanometer.

Onderzoekers onder leiding van een ingenieur van de Universiteit van Houston hebben een nieuw begrip van het proces gerapporteerd en waarom sommige vloeistoffen in deze kleine kanaaltjes stagneren. evenals een nieuwe manier om de vloeistofstroom te stimuleren door een kleine verhoging van temperatuur of spanning te gebruiken om massa- en ionentransport te bevorderen.

Het werk, gepubliceerd in ACS toegepaste nanomaterialen , onderzoekt de beweging van vloeistoffen met een lagere oppervlaktespanning, waardoor de bindingen tussen moleculen uit elkaar kunnen vallen wanneer ze in nauwe kanalen worden gedwongen, het proces van vloeistoftransport stoppen, bekend als capillaire wicking. Het onderzoek stond ook op de omslag van het tijdschrift.

Hadi Ghasemi, Cullen Associate Professor of Mechanical Engineering aan de UH en corresponderende auteur van het artikel, zei dat deze capillaire kracht de vloeistofstroom in kleine kanalen aandrijft en het kritieke mechanisme is voor massatransport in de natuur en technologie - dat wil zeggen, in situaties variërend van de bloedstroom in het menselijk brein tot de verplaatsing van water en voedingsstoffen van de bodem naar plantenwortels en bladeren, maar ook in industriële processen.

Maar verschillen in de oppervlaktespanning van sommige vloeistoffen veroorzaken het opzuigingsproces - en daarom de beweging van de vloeistof - om te stoppen wanneer die kanalen kleiner zijn dan 10 nanometer, hij zei. De onderzoekers rapporteerden dat het mogelijk is om doorstroming te stimuleren door de oppervlaktespanning te manipuleren door middel van kleine stimuli, zoals het verhogen van de temperatuur of het gebruik van een kleine hoeveelheid spanning.

Ghasemi zei dat het zelfs een beetje verhogen van de temperatuur beweging kan activeren door de oppervlaktespanning te veranderen. die ze "nanogates" noemden. Afhankelijk van de vloeistof, het verhogen van de temperatuur tussen 2 graden Celsius en 3 graden C is voldoende om de vloeistof te mobiliseren.

"De oppervlaktespanning kan worden veranderd door verschillende variabelen, " zei hij. "De eenvoudigste is temperatuur. Als u de temperatuur van de vloeistof verandert, je kunt deze vloeistofstroom weer activeren." Het proces kan worden verfijnd om de vloeistof te verplaatsen, of alleen specifieke ionen erin, veelbelovend voor meer geavanceerd werk op nanoschaal.

"De oppervlaktespannings-nanogaten beloven platforms om de functionaliteit op nanoschaal van een breed spectrum van systemen te regelen, en toepassingen kunnen worden voorzien in medicijnafgifte, energie conversie, stroomopwekking, ontzilting van zeewater, en ionenscheiding, ’ schreven de onderzoekers.