p Em um novo estudo, pesquisadores impulsionaram nanogotículas de água através de uma superfície de grafeno a velocidades de até 250 km (155 milhas) por hora, o que, para comparação, é cerca de duas vezes mais rápido que uma chita correndo. As velocidades ultrarrápidas das gotas de água não requerem nenhuma bomba, mas, em vez disso, ocorrem simplesmente devido aos padrões geométricos na superfície do grafeno, que criam ângulos de contato diferentes na frente e atrás das gotas em movimento para impulsioná-las para a frente. p Os pesquisadores, Ermioni Papadopoulou e Petros Koumoutsakos na ETH Zürich, Constantine M. Megaridis da Universidade de Illinois em Chicago, e Jens H. Walther na ETH Zürich e na Universidade Técnica da Dinamarca, publicaram um artigo sobre as gotas de água que se movem rapidamente em uma edição recente da ACS Nano .

p "Podemos obter transporte direcionado em alta velocidade de gotículas de água em nanoescala, sem gastar qualquer energia, mas simplesmente através da padronização do grafeno, "Koumoutsakos disse Phys.org . "Isso pode ter aplicações importantes na nanofabricação e na distribuição precisa de medicamentos. Também fornece, pela primeira vez, uma explicação quantitativa simples para o transporte ultrarrápido de água em nanoescala."

p Este modo de transporte em nano / microescala é muito diferente de qualquer coisa observada na macroescala. A superfície de grafeno foi padronizada estruturalmente para criar gradientes de molhabilidade, variando de hidrofóbico a hidrofílico. As nanogotículas de água, cada uma consistindo em aproximadamente 1.500 moléculas de água, foram então colocados na superfície. Os diferentes padrões de superfície criaram ângulos de contato grandes nos domínios hidrofóbicos e ângulos de contato menores nos domínios hidrofílicos. As diferenças nos ângulos de contato nas extremidades de avanço e recuo das gotículas de água colocam as gotículas em movimento e as aceleram para frente.

p Mecanismos semelhantes são encontrados na natureza, como na superfície do besouro do deserto do Namibe e na rede de veias das folhas de bananeira. Essas superfícies têm padrões que resultam em uma melhor coleta e transporte de água.

p Em experimentos com o grafeno, os pesquisadores observaram velocidades de gotículas de água da ordem de 100 metros por segundo, que é duas ordens de magnitude mais rápido do que as velocidades mais altas relatadas para gotículas de água impulsionadas por certos outros métodos, como gradientes de energia de superfície. Como esperado, gotículas menores se movem mais rápido do que as maiores devido ao aumento da inércia das gotículas maiores e maior atrito com a superfície.

p Depois de analisar os mecanismos subjacentes para o transporte de água, os pesquisadores derivaram uma lei de escala e desenvolveram um modelo que pode ser usado para prever as trajetórias das gotas. Esta informação pode ser usada para projetar dispositivos futuros para aplicações potenciais, como a entrega de medicamentos de alta eficiência, geração da eletricidade, e dissipação de calor ultrarrápida para sistemas em nano e microescala. Os pesquisadores planejam investigar mais a fundo os mecanismos de transporte de água em alta velocidade em outros lugares além do grafeno.

p "Estamos examinando o transporte ultrarrápido de água em outras nanoestruturas, como nanotubos de carbono, "Koumoutsakos disse. p © 2019 Science X Network