Een magnetisch veld gebruiken om de lucht-waterinterface op afstand te bedienen

Grafisch abstract. Credit: Langmuir (2022). DOI: 10.1021/acs.langmuir.1c02925

Een multidisciplinair onderzoek uitgevoerd door de Microfluidics Cluster van de UPV/EHU heeft een nieuw systeem waargenomen en gekarakteriseerd waarbij gebruik wordt gemaakt van een extern magnetisch veld om de lucht-waterinterface te manipuleren. Het onderzoek maakt deel uit van het Europese multidisciplinaire MAMI-project, waaraan groepen en bedrijven uit zes landen deelnemen. Het werk is te zien op de voorkant van het tijdschrift Langmuir.

Geïnspireerd door natuurlijke materialen die water afstoten, zoals lotusbladeren, heeft de studie en ontwikkeling van interessante hydrofobe oppervlakken grote belangstelling gewekt in gebieden zoals de precieze manipulatie van kleine hoeveelheden vloeistoffen. Wanneer magnetische eigenschappen worden geïntegreerd in hydrofobe materialen, wordt de manipulatie op afstand van het materiaal versterkt terwijl water wordt afgestoten, wat nieuwe perspectieven biedt voor mogelijke toepassingen. In dit werk, uitgevoerd door de Microfluidics Cluster van de UPV/EHU, “ontwikkelden we een nieuw systeem waarmee de lucht-waterinterface kan worden gemanipuleerd met behulp van een extern magnetisch veld”, zegt Fernando Benito-López, senior onderzoeker in de Microfluidics Cluster van de UPV/EHU.

Om dit te doen, “ontwikkelden we een laag hydrofobe magnetische nanodeeltjes die in staat zijn om op het water-lucht-interface te drijven en een stabiel water-vast-lucht-interface te vormen. We zagen dat deze laag gemakkelijk naar beneden buigt onder een extern magnetisch veld. laag om een ​​tornado-achtige structuur te creëren met een omgekeerde conische vorm die we ‘Magneto Twister’ hebben genoemd”, legt Fernando Benito-López uit. “Deze tornado-vormige structuur gedraagt ​​zich als een zacht, elastisch materiaal dat vervormt of verdwijnt wanneer het magnetische veld wordt toegepast.”

Dit is een stuk basisonderzoek waarin deze structuur kan worden toegepast op drie belangrijke toepassingen in real-life scenario’s. Benito-López zegt: “Allereerst hebben we de Magneto Twister gebruikt om waterdruppels in een waterig medium te manipuleren zonder dat ze met elkaar vermengen. We plaatsten de waterdruppels bovenop de magnetische kegel om ze in het waterige medium te verplaatsen en transporteren ze waar we maar wilden. Toen de waterdruppels eenmaal op de gewenste locatie waren, konden we het magnetische veld verwijderen om de reactie uit te voeren in een gecontroleerd deel van het totale volume water.”

“De Twister werd gebruikt om vloeistoffen te scheiden in een kanaal met een open oppervlak, wat ons de mogelijkheid geeft om onafhankelijke reservoirs in een vloeistofkanaal te hebben en reagentia op te slaan die alleen worden gemengd wanneer het externe magnetische veld wordt verwijderd, zodat een chemisch of biologisch reactie kan plaatsvinden”, legde Fernando Benito uit. “Het zou iets zijn dat lijkt op een klep die opent en sluit om de beweging van vloeistoffen in deze kanalen en kanalen op een gecontroleerde manier op microschaal te regelen.”

“De magnetische twister werd gebruikt om microplastics die op het wateroppervlak drijven te verzamelen en te verwijderen, simpelweg door de Twister naar de microplastics te bewegen om ze op te vangen”, zegt Benito-López.