Illustrazioni schematiche del controllo della luce delle goccioline. Credito:DU Xuemin
La capacità di manipolare le goccioline gioca un ruolo fondamentale nella ricerca fondamentale e nelle applicazioni pratiche dalle reazioni chimiche alla bioanalisi. Il controllo della luce delle goccioline consente il controllo remoto e senza contatto con una notevole precisione spaziale e temporale. Tuttavia, il controllo della luce delle goccioline ad alte prestazioni e affidabile è ancora impegnativo.
Ora, un gruppo di ricerca guidato dal dottor Du Xuemin dell'Istituto di tecnologia avanzata di Shenzhen (SIAT) dell'Accademia cinese delle scienze ha segnalato un nuovo materiale intelligente con capacità di rigenerazione della carica fotoindotta ad alta efficienza e durevole, che consente il controllo della luce di goccioline con prestazioni e affidabilità superiori.
Questo lavoro è stato pubblicato su National Science Review il 17 agosto.
Questo materiale intelligente contiene tre componenti principali:primo, particelle metalliche liquide di dimensioni micro con proprietà fototermiche e termicamente conduttive superiori; secondo, copolimero trifluoroetilene fluoruro di polivinilidene con eccellenti comportamenti ferroelettrici e meccanici; terzo, strutture micropiramidali e rivestimenti a bassa energia superficiale di SiO fluorurato2 nanoparticelle per aumentare la superanfifobicità.
"Sulla base dell'effetto sinergico di questi componenti, le superfici caricate fotoindotte (PICS) possiedono una capacità superiore di generazione di carica fotoindotta in tempo reale e in situ dopo l'esposizione all'illuminazione luminosa", ha affermato il dott. Du.
Questa capacità distintiva di generazione di carica del PICS è stata chiaramente rivelata dalla microscopia a scansione della sonda Kelvin, che ha mostrato la generazione/scomparsa in tempo reale e in situ delle cariche superficiali libere dopo l'esposizione all'irradiazione della luce ON/OFF.
La capacità di generazione della carica del PICS non ha mostrato alcun degrado apparente anche in ambienti estremi, inclusi umidità relativa elevata (~ 90%) per 72 ore e temperatura elevata (70 ℃). La densità di carica del PICS è rimasta a livelli stabilmente elevati di 252 pC mm -2 (da picco a picco) anche dopo 10.000 cicli di irraggiamento ON/OFF.
"L'eccezionale efficienza, durata e stabilità della rigenerazione della carica fotoindotta in PICS è fondamentale per il controllo della luce delle goccioline", ha affermato il dott. Du.
I ricercatori hanno dimostrato che il PICS ha fornito un nuovo paradigma per il movimento controllabile delle goccioline, tra cui alta velocità media, distanza illimitata, movimenti multimodali (ad esempio, avanti, indietro e rotazione) e manipolazione di goccioline da una a più goccioline.
Hanno anche esteso il controllo della luce delle goccioline alle applicazioni robotiche e biologiche, incluso il trasporto di un carico solido in un tubo chiuso, l'attraversamento di un minuscolo tunnel, l'evitamento degli ostacoli, il rilevamento dell'ambiente mutevole tramite il cambiamento di colore a occhio nudo, la preparazione di sfere di idrogel, il trasporto di cellule viventi e biorilevamento affidabile.
"Il nostro PICS robusto e biocompatibile non solo fornisce informazioni sullo sviluppo di nuovi materiali di interfaccia intelligenti e microfluidica", ha affermato il dott. Du, "ma offre anche nuove possibilità per applicazioni chimiche e biomediche". + Esplora ulteriormente
