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Usare la luce per il controllo dei fluidi

Gli attuali sistemi di manipolazione delle gocce consentono una manipolazione delle goccioline adattabile, ma hanno ancora bisogno di dispositivi esterni, quali elettrodi ed elementi riscaldanti, per effettuare il controllo. I ricercatori hanno sviluppato con successo un sistema basato sulla luce, il quale sostituisce questi dispositivi fisici.
Usare la luce per il controllo dei fluidi
La manipolazione precisa di piccole quantità di liquidi è fondamentale in molti processi scientifici e tecnologici, coinvolgendo fisica, chimica e biologia. La microfluidica digitale, attraverso la quale le gocce sono controllate in modo autonomo su superfici aperte, offre un’alternativa promettente alla microfluidica convenzionale basata su canali.

L’iniziativa DIOPTRA (Digital optofluidics for remote actuation of liquids), finanziata dall’UE, ha lavorato per sviluppare una serie di strumenti digitali optofluidici, per una manipolazione regolabile delle gocce. I ricercatori hanno studiato due diversi meccanismi tramite interfacce liquido-liquido e liquido-solido.

Il progetto DIOPTRA ha usato l’effetto cromo capillare per manipolare le goccioline su una soluzione sensibile alla luce come interfaccia liquido-liquido. I ricercatori hanno deciso di controllare un gran numero di goccioline su richiesta tramite un microproiettore.

Per i sistemi liquido-solido, il progetto DIOPTRA ha applicato un nuovo meccanismo di bagnatura per controllare le goccioline d’acqua su superfici solide. I ricercatori hanno utilizzato polimeri in grado di reagire al calore posizionati su dei solidi fortemente assorbenti, ed è stato sfruttato il gradiente di temperatura per spostare le goccioline.

Sono riusciti a sviluppare superfici a base di polimeri termosensibili e a dimostrare il modo in cui queste superfici possono controllare le goccioline quando vengono combinate con la luce direzionata. Il progetto DIOPTRA ha utilizzato con successo tale tecnica per organizzare le particelle su substrati solidi, mediante l’evaporazione di gocce che contengono un tensioattivo dipendente dalla luce.

Questi risultati aprono una nuova gamma di operazioni optofluidiche per fisici, chimici e biologi.

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Keywords

Manipolazione delle gocce, sistema basato sulla luce, liquidi, microfluidica, DIOPTRA, optofluidica digitale