Złożone granice faz płynów i nanofluidyka
Nanofluidyka, dziedzina badająca dynamikę i przepływ płynów w skalach nanometrowych, narodziła się jako pochodna mikrofluidyki. U jej podstaw legły takie potencjalne rozwiązania biotechnologiczne, jak systemy "lab on chip". Wraz ze zmniejszeniem rozmiarów takich urządzeń radykalnie rośnie znaczenie dynamiki połączeń fazowych. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu OPTMANDROPS (Optical manipulation of droplets and interfaces in colloid-polymer mixtures) wykorzystali koloidalne mieszaniny polimerowe jako bardzo wygodny model do szczegółowego zbadania dynamiki międzyfazowej. Dodanie nieabsorbujących polimerów do zawiesin koloidalnych powoduje przyciąganie się cząstek koloidalnych, co z kolei prowadzi do rozdzielania się faz w fazie "cieczy koloidalnej" i "gazu koloidalnego", zgodnie z przewidywaniami teoretycznymi. W takich systemach badano też zjawiska międzyfazowe, takie jak oddzielanie się kropel. Dotychczas nie udawało się jednak aktywnie kontrolować tych zjawisk międzyfazowych. W ramach projektu OPTMANDROPS naukowcy zastosowali pułapkowanie optyczne w celu zniekształcenia granic faz między płynami w wodnych koloidalnych mieszaninach polimerowych. Uczeni wykorzystali wiązkę lasera, która penetrowała próbkę równolegle do granicy faz i umożliwiła manipulowanie granicą równolegle do kierunku grawitacji. Wykorzystując siły gradientu wiązki laserowej, można również odciąć krople składające się z tysięcy cząstek koloidalnych. Po wyłączeniu pułapki optycznej granicę faz monitorowano przy pomocy mikroskopu fluorescencyjnego. Do obrazowania wahań temperatury niezakłóconej granicy faz wykorzystano mikroskopię konfokalną. Zarówno statyczną strukturę, jak i dynamiczną relaksację zniekształconej granicy faz można było powiązać z wahaniami termicznymi niezakłóconej granicy faz, co sugeruje, że twierdzenie o fluktuacji i dyssypacji może przewidywać jeszcze większe zniekształcenia. Wyniki projektu OPTMANDROPS opisano w prestiżowym czasopiśmie naukowym Soft Matter(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
