Potresti non aver mai sentito parlare dell'effetto capillare, ma è qualcosa con cui hai a che fare ogni volta che pulisci una fuoriuscita o metti dei fiori nell'acqua. Wouter van der Wijngaart ha passato la maggior parte della sua vita a contemplare questo fenomeno, che consente al liquido di fluire attraverso spazi ristretti come le fibre di un panno, o verso l'alto attraverso gli steli dei fiori, senza l'aiuto della gravità o di altre forze.

Ora, per la prima volta, lui e un team di scienziati, dal KTH Royal Institute of Technology in Svezia, hanno trovato un modo per controllare completamente l'azione capillare, e hanno progettato un dispositivo che lo sfrutta per un possibile utilizzo in applicazioni biotecnologiche come l'analisi biomolecolare e la manipolazione dei fluidi corporei.

"La capillarità è un fenomeno molto comune che ora abbiamo sezionato nei suoi dettagli e trasformato in un dispositivo di ingegneria, questo è, una semplice pompa che controlliamo completamente, "dice van der Wijngaart, un professore al KTH.

Il flusso capillare è indipendente dalla gravità. Infatti, in realtà agisce in opposizione alla gravità. "Ho armeggiato sulla capillarità da quando avevo 14 anni, quando l'abbiamo saputo a scuola e ho sollevato domande a cui i miei insegnanti non potevano rispondere, " dice van der Wijngaart. "Mi chiedevo perché l'acqua che scorre contro la gravità non potesse essere utilizzata per creare un perpetuum mobile (un movimento che continua all'infinito), e oggi chiedo ai miei studenti ogni anno di spiegarlo".

Il fenomeno è un'interazione tra due tipi di forze, coesione e adesione. La coesione è l'attrazione tra tipi simili di particelle, come le molecole d'acqua. E l'adesione è l'attrazione tra diversi tipi di particelle, come l'acqua e le fibre di un asciugamano. Quando l'adesione è più forte della coesione, si verifica un'azione capillare.

La velocità del flusso capillare è ancora influenzata dalla viscosità di un fluido e dalla geometria e dall'energia superficiale delle superfici dei canali attraverso i quali scorre. Ancora, dopo cinque anni di studio, i ricercatori sono riusciti a rendere trascurabili queste variazioni. In una serie di tre pubblicazioni, prima hanno mostrato come rendere il flusso costante nel tempo; quindi indipendente dalla viscosità; e, finalmente, indipendente dall'energia superficiale.

Reporting in microsistemi e nanoingegneria, i ricercatori hanno testato le pompe del loro nuovo design con una varietà di liquidi campione, compresa l'acqua, diversi campioni di sangue intero, diversi campioni di urina, isopropanolo, olio minerale e glicerolo. Le velocità di riempimento dei capillari di questi liquidi variano di oltre un fattore 1000 se assorbiti da un capillare di vetro a sezione trasversale standard standard, dice van der Wijngaart.

Al contrario, il nuovo design della pompa ha portato a portate in un intervallo praticamente costante con una variazione inferiore all'8%, riferiscono i ricercatori.