Potenziare le proprietà di bagnatura dielettrica
L'elettrobagnatura su materiali dielettrici (EWOD) consiste nella modifica delle proprietà di bagnatura di un materiale dielettrico con un campo elettrico applicato. Negli ultimi tempi, il controllo delle goccioline acquose sui materiali dielettrici isolanti diventa sempre più un argomento scottante. L'elettrobagnatura offre numerose applicazioni promettenti finalizzate alla progettazione di nuove tipologie di dispositivi elettrici di visualizzazione, lenti liquide autofocali per telefoni cellulari e una carta intelligente in grado di scorrere alla stessa velocità di un video. La tecnologia consente inoltre di modificare le proprietà superficie-tensione e di trasportare, dividere, unire e mescolare goccioline su un sistema miniaturizzato o "lab-on-a-chip". Il progetto EWETDYNAM ("Electrowetting dynamics") è stato incentrato sul potenziamento dei materiali a film sottile utilizzati nell'ambito dell'elettrobagnatura in termini di costi, stabilità e funzionalità. Dalla ricerca è emerso che il pentossido di tantalio è un materiale a film sottile basato su una combinazione tra una costante dielettrica elevata con un'elevata resistenza alla rottura e una bassa densità stenopeica. Questo composto rappresenta uno strato isolante sottile ideale per l'EWOD, in virtù della sua capacità di consentire all'elettrobagnatura di verificarsi in presenza di valori di tensione estremamente bassi. Una parte della ricerca è stata incentrata sull'ottimizzazione del processo di anodizzazione del tantalio che, in questo scenario, funge da anodo in una soluzione elettrolitica. Una corrente a bassa densità inizia a fluire verso un catodo di platino fino alla creazione di un ispessimento dello strato di pentossido di tantalio e al raggiungimento del livello massimo di tensione anodica. La caratterizzazione del composto è stata eseguita mediante l'utilizzo di tecniche di spettroscopia di impedenza, microscopia a forza atomica ed ellissometria. Per la manipolazione di piccoli volumi di fluido tramite il processo di elettrobagnatura, sono state applicate tensioni comprese tra 5 e 10 V. Oltre a misurare l'angolo di contatto e il diametro delle goccioline depositate di acqua e olio, i ricercatori hanno inoltre studiato la variazione dell'angolo di contatto dei fluidi, scoprendo che questo valore, se sottoposto a tensione applicata, è destinato ad aumentare fino a raggiungere il livello di saturazione. Lo spessore degli strati varia in base alla tensione applicata e lo strato dielettrico si trasforma in materiale conduttore in caso di tensioni applicate superiori a un terzo della tensione anodica. Viene inoltre osservata una riduzione dello spessore contestualmente all'aumento della frequenza di modulazione. Lo studio degli effetti di numerosi parametri nel pentossido di tantalio nell'ambito dell'iniziativa EWETDYNAM ha consentito agli scienziati di eseguire una manipolazione ottimizzata delle goccioline mediante il processo di elettrobagnatura.
