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Interficies fluidas complejas y nanofluídica

Para lograr una miniaturización efectiva de los dispositivos de tipo «laboratorio en un chip», es importante comprender la dinámica de las interficies. Un grupo de investigadores financiado con fondos europeos ha desarrollado herramientas para facilitar esos estudios.
Interficies fluidas complejas y nanofluídica
La nanofluídica —el estudio de la dinámica y el comportamiento de flujo de los líquidos a escalas nanométricas— sigue el camino que se iniciara con la microfluídica. Su desarrollo ha venido motivado por aplicaciones biotecnológicas como los llamados «laboratorios en un chip». A medida que se iba reduciendo el tamaño de esos dispositivos hasta escalas de longitud tan diminutas, iba creciendo proporcionalmente la importancia de la dinámica de las interficies. Los investigadores integrantes del proyecto financiado con fondos europeos OPTMANDROPS (Optical manipulation of droplets and interfaces in colloid-polymer mixtures) encontraron en las mezclas de coloides y polímeros un sistema modelo idóneo para explorar la dinámica de las interficies en detalle.

La adición de polímeros no absorbentes a suspensiones coloidales produce una interacción atractiva entre las partículas coloidales, que puede conducir a una separación de fases en una fase de «líquido coloidal» y otra de «gas coloidal», según se ha descrito teóricamente. Se han estudiado asimismo fenómenos interficiales como el desprendimiento de gotículas que se produce en esos sistemas. No obstante, hasta la fecha no se ha podido conseguir un control activo de dichos fenómenos interficiales.

En el proyecto OPTMANDROPS, los investigadores utilizaron técnicas de trampa óptica para deformar la interficie fluido-fluido de mezclas de coloides y polímeros acuosas. Utilizaron un haz láser que se introducía en la muestra paralelo a la interficie y les permitía manipular esta en sentido paralelo a la dirección de la gravedad. Utilizando las fuerzas de gradiente del haz láser, era posible asimismo arrancar gotículas consistentes en miles de partículas coloidales.

Una vez desconectada la trampa óptica, se exploró la interficie mediante microscopía de fluorescencia. Las fluctuaciones térmicas de la interficie no perturbada se visualizaron mediante microscopía confocal. Tanto la estructura estática como la relajación dinámica de la interficie deformada guardaban relación con las fluctuaciones térmicas de la interficie no perturbada, lo que sugiere que el teorema de la disipación de fluctuaciones es aplicable incluso a grandes deformaciones.

Los resultados del proyecto OPTMANDROPS se han publicado en la revista con comité de lectura y alto índice de impacto Soft Matter.

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Palabras clave

Nanofluídica, laboratorio en un chip, mezclas de coloides y polímeros, haz láser, microscopía de fluorescencia
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