Le molecole si muovono in modo casuale, scontrandosi tra loro in continuo movimento. A volte puoi persino annusare questo processo; è così che il profumo si diffonde in una stanza quando l'aria è ferma. Il processo è chiamato diffusione e la teoria della diffusione può essere applicata alla diffusione di liquidi attraverso la carta, anche - un processo all'opera in una gamma di prodotti di uso quotidiano, dalle penne a inchiostro ai campioni di carta per i test medici.

Ora, un team di ricercatori in India ha sviluppato un modello che approfondisce la comprensione concettuale di come i liquidi si diffondono attraverso la carta.

"La diffusione del liquido in una carta è essenzialmente un movimento casuale del liquido attraverso una rete di fibre distribuita casualmente, " disse Suman Chakraborty, capo ricercatore dell'indagine presso l'Indian Institute of Technology Kharagpur, e il Centro di sviluppo tecnologico di avanzamento, entrambi situati a Kharagpur, India. I risultati sono pubblicati questa settimana in Lettere di fisica applicata .

La diffusione è un processo ben noto. Ma l'elaborazione da parte del team della teoria della diffusione nel contesto delle interazioni carta-liquido, che pongono tortuose reti in fibra alla dinamica dei trasporti, è nuovo e rivela nuovi dettagli teorici. Nel loro esperimento, i ricercatori hanno osservato la diffusione dell'inchiostro sulla carta da filtro utilizzando un microscopio elettronico a scansione.

Il team ha mappato le dinamiche di diffusione del liquido da un singolo capillare di fibra a una rete più ampia di fibre. Hanno quindi calcolato le caratteristiche di trasporto risultanti, con risultati che confermano una prospettiva unificata generalizzata di diffusione all'opera nel processo del liquido che si muove attraverso una matrice cartacea. La scansione delle immagini micrografiche mostra le distribuzioni delle fibre di carta, insieme alla misura della velocità di micro-particella-immagine del movimento casuale del liquido attraverso la rete.

"Il nostro studio rivela che, nonostante usi così diversificati della carta che interagisce con i liquidi, c'è una fondamentale unicità della diffusione del liquido attraverso la carta che porta verso una teoria generale e unificata su di essa, " disse Chakraborty.

La teoria sostiene che le molecole di un liquido si muovano attraverso la rete di fibre della carta seguendo i principi della dinamica diffusiva universale. "La carta è costituita da una rete di fibre distribuite casualmente, " disse Chakraborty. "Di conseguenza, si verifica un movimento casuale del liquido in tutte le direzioni possibili. Sappiamo che le molecole si muovono in modo casuale e si scontrano tra loro, e questa è la premessa della diffusione".

Nonostante l'ampio uso di tecnologie per la carta a infusione di liquidi, ci sono lacune nella comprensione della scienza di base dietro il suo comportamento. Chakraborty e i suoi studenti, Kaustav Chaudhury e Shantimoy Kar, aiuta a colmare quella lacuna.

Comprendendo la diffusione del liquido nel paradigma della diffusione, gli scienziati possono controllarlo in modo più preciso per creare e perfezionare nuovi prodotti che comportano la diffusione di liquidi attraverso la carta. Per esempio, i mercati attuali hanno convalidato un'importante proprietà potenziale della carta:agire come elemento costitutivo essenziale di un kit diagnostico rapido in un paradigma a bassissimo costo.

Esempi di questa applicazione includono strisce per test di gravidanza; test di alcalinità o acidità di saponi di bellezza e per bambini utilizzando una striscia di carta; strisce di carta per il controllo della qualità dell'acqua; e diagnosi medica aiutata da test delle urine su strisce di carta, saliva e sangue. Il modello di diffusione dell'autore della diffusione del liquido nella carta può anche migliorare le carte e gli inchiostri usati per la scrittura, disegnare e pitturare.

Prossimo, i ricercatori intendono sviluppare tecnologie intelligenti e compatte per scopi diagnostici, l'avanzamento delle piattaforme cartacee esistenti.

"Gli obiettivi chiave sono ottenere risultati rapidi a scapito di costi contenuti. A tal fine, il documento mostra una prospettiva promettente di essere uno strumento per servire entrambi gli obiettivi. Il presente lavoro, come crediamo, aprirà la strada alla progettazione e allo sviluppo delle tecnologie basate sulla carta per servire un pubblico più ampio, " disse Chakraborty.