Gotas de líquido vermelho e azul se movem ao longo da superfície superior e inferior da plataforma vibratória UW a velocidades de até 1 polegada por segundo. Esta imagem combinada mostra quedas à medida que se movem em direção ao centro e se fundem. Crédito:Karl Bohringer, UW
Enquanto os pesquisadores médicos e engenheiros tentam reduzir os diagnósticos para caber no bolso de uma pessoa, uma questão é como mover e misturar facilmente pequenas amostras de líquido.
Pesquisadores da Universidade de Washington construíram e patentearam uma superfície que, quando agitado, move quedas ao longo de certos caminhos para conduzir testes médicos ou ambientais.
"Isso nos permite mover as quedas tão longe quanto quisermos, e em qualquer tipo de layout que quisermos, "disse Karl Böhringer, professor de engenharia elétrica e bioengenharia da UW. O sistema de baixo custo, publicado em uma edição recente da revista Materiais avançados , exigiria muito pouca energia e evita possível contaminação diluindo ou eletrificando as amostras para movê-las.
A tecnologia simples é uma superfície texturizada que tende a empurrar as gotas ao longo de um determinado caminho. É inspirado no efeito de lótus - um fenômeno no qual a textura quase fractal de uma folha de lótus faz com que pareça repelir gotas de água.
Este é um close-up da superfície UW mostrando as bordas do arco e pilares adjacentes. Crédito:Karl Bohringer, UW
"A folha de lótus tem uma superfície muito áspera, em que cada protuberância grande tem uma protuberância menor, "Böhringer disse." Não podemos fazer nossa superfície exatamente igual a uma folha de lótus, mas o que fizemos foi extrair a essência de por que funciona. "
A equipe UW usou técnicas de fabricação de nanotecnologia para construir uma superfície com minúsculos postes de alturas e espaçamentos variados. Quando uma gota pousa nesta superfície, faz tão pouco contato com a superfície que é quase perfeitamente redondo. Isso significa que até mesmo uma pequena sacudidela pode movê-lo.
Os pesquisadores usaram um alto-falante de áudio ou máquina para vibrar a plataforma de 50 a 80 vezes por segundo. A superfície assimétrica move as gotas individuais ao longo de caminhos predeterminados para se misturar, modificar ou medir seu conteúdo. Mudar a frequência de vibração pode alterar a velocidade de uma queda, ou pode ter como alvo uma queda de um determinado tamanho ou peso.
"Tudo que você precisa é uma vibração, e fazer essas superfícies é muito fácil. Você pode fazer de um pedaço de plástico, "Eu poderia imaginar isso como um dispositivo que custa menos de um dólar - talvez muito menos do que isso - e é usado com amostras de saliva, sangue ou água", disse Böhringer.
Em teste, diferentes versões do sistema UW podem mover as quedas morro acima, morro abaixo, em círculos, de cabeça para baixo, ou junte duas gotas e mova a amostra combinada.
Uma gota de líquido fica na superfície texturizada de silício que tem degraus arqueados para guiar a gota, e uma grade de pilares para manter a queda no canal. Crédito:Karl Bohringer, UW
O tipo de sistema é conhecido como "laboratório em uma gota":todos os ingredientes estão dentro da gota, e a tensão superficial atua como o recipiente para manter tudo junto.
Um aluno tentou usar o alto-falante de um smartphone para vibrar a plataforma, mas até agora um telefone não fornece energia suficiente para mover as gotas. Para acomodar melhor as ondas de áudio de baixa energia, o grupo usará a máquina de litografia de feixe de elétrons da UW para construir uma superfície com postes até 100 vezes menores.
"Há boas evidências, pelo que fizemos até agora, que se tornarmos tudo menor, precisaremos de menos energia para alcançar o mesmo efeito, "Böhringer disse." Nós imaginamos um dispositivo que você conecta ao seu telefone, é alimentado pela bateria do telefone, um aplicativo gera o tipo certo de vibrações de áudio, e você executa seu experimento. "
