Interfacce relative a fluidi complessi e nanofluidica
La nanofluidica, ossia lo studio delle dinamiche e del comportamento del flusso dei liquidi su scale nanometriche, è emersa sulle orme della microfluidica. Le applicazioni biotecnologiche lab on chip hanno motivato tale sviluppo. Diminuendo la dimensione di tali dispositivi a queste piccole scale di grandezza, l’importanza della dinamica relativa alle interfacce aumenta proporzionalmente. Per i ricercatori del progetto OPTMANDROPS (Optical manipulation of droplets and interfaces in colloid-polymer mixtures), finanziato dall’UE, le miscele colloide-polimero hanno offerto un modello di sistema molto conveniente ai fini dello studio nel dettaglio relativo alle dinamiche di interfaccia. L’aggiunta di polimeri non assorbenti per sospensioni colloidali, dà luogo a un’interazione attrattiva tra le particelle colloidali, la quale può portare a separazione di fase in un “liquido colloidale” e a una fase di “gas colloidale”, come è stato descritto nella teoria. In tali sistemi, sono stati studiati fenomeni interfacciali come la produzione di gocce. Tuttavia, il controllo attivo su questi fenomeni interfacciali non è stato ancora raggiunto. Nell’ambito del progetto OPTMANDROPS, i ricercatori hanno utilizzato l’intrappolamento ottico per deformare l’interfaccia liquido-liquido all’interno di miscele acquose colloide-polimero. Essi hanno utilizzato un raggio laser entrato nel campione in modo parallelo all’interfaccia, il quale ha permesso di manipolare l’interfaccia parallela alla direzione della gravità. Inoltre, utilizzando le forze di gradiente del raggio laser, si possono ottenere goccioline costituite da migliaia di particelle colloidali. Successivamente allo spegnimento della trappola ottica, l’interfaccia è stata monitorata mediante microscopia a fluorescenza. Le fluttuazioni termiche dell’interfaccia non perturbata sono state rilevate dalla microscopia confocale. La struttura statica e il rilassamento dinamico dell’interfaccia deformata potrebbero dipendere dalle fluttuazioni termiche dell’interfaccia non perturbata, suggerendo che il teorema di fluttuazione-dissipazione vale anche per grandi deformazioni. I risultati del progetto OPTMANDROPS sono stati pubblicati nella rivista specializzata ad alto impatto Soft Matter.
Parole chiave
Nanofluidica, lab on chip, miscele colloide-polimero, raggio laser, microscopia a fluorescenza
