La manipolazione delle gocce sta suscitando grande interesse in diversi campi, comprese le applicazioni tecnologiche e gli studi di base nei sistemi dinamici. La comunità Lab-on-a-chip e microfluidica è particolarmente interessata alla manipolazione precisa di piccoli volumi di fluidi, microfluidica delle goccioline. Una ricerca condotta dal Microfluidics Cluster dell'UPV/EHU ha scoperto che un anello superparamagnetico si forma spontaneamente attorno a una goccia d'acqua quando un ferrofluido a base di olio viene a contatto con la goccia sotto l'influenza di un campo magnetico e varia in base alla forza di il campo magnetico applicato.

L'anello è costituito da un ferrofluido a base di olio, una sospensione stabile di particelle ferromagnetiche in una fase oleosa. Appare spontaneamente a causa dell'interazione interfacciale olio-acqua sotto l'influenza di un campo magnetico. "L'interazione ferrofluido-acqua assomiglia a un cupcake, con l'anello circostante solo alla base della goccia, " ha spiegato il professore di Ikerbasque Lourdes Basabe, chi guida il cluster. L'anello è analogo a un magnete ad anello di materia morbida, "che stabilizza le goccioline su una superficie, e impedisce loro di mescolarsi. E queste gocce d'acqua possono muoversi con precisione spostando il campo magnetico esterno, " lei ha aggiunto.

Il docente UPV/EHU Fernando Benito-López, il ricercatore capo del cluster, ha spiegato che "sotto un campo magnetico le gocce d'acqua possono essere incapsulate nel ferrofluido, ed essere spostato a distanza spostando un magnete, grazie alle proprietà magnetiche del ferrofluido. Anche quando due o più cupcakes sono uniti meccanicamente, le gocce d'acqua non si mescolano, perché i loro anelli ferrofluidi si fondono insieme per formare una barriera fisica isolante. Inoltre, essendo paramagnetico, se il magnete viene rimosso, se il campo magnetico viene rimosso, l'effetto scompare, in altre parole, è una struttura commutabile, e queste gocce possono essere mescolate spegnendo il campo magnetico. Allo stesso modo, questo insieme potrebbe essere formato sopra un substrato o, come un cupcake appeso, sul lato inferiore di un substrato." Queste sono goccioline di dimensioni millimetriche, che contengono volumi su scala microlitri, e "così si aprono molteplici possibilità per gestire volumi così piccoli, " Ha aggiunto.

Una nuova, approccio vantaggioso alla microfluidica a goccioline a superficie aperta

Entrambi i ricercatori affermano che questa scoperta "rende possibile il robusto, manipolazione controllabile e programmabile delle gocce d'acqua racchiuse. Questo lavoro apre le porte a nuove applicazioni nella microfluidica invertita o a superficie aperta, pone le basi per nuovi studi sulle interazioni tra due liquidi immiscibili e potrebbe portare a nuovi studi, una nuova conoscenza relativa all'interazione liquido-liquido. Rivelano anche che l'uso di questo anello per manipolare una goccia appesa è il primo esempio di manipolazione magnetica di goccioline su una superficie invertita, aprendo così la strada a nuove applicazioni.

Questa è una ricerca di base che potrebbe avere applicazioni attualmente sconosciute, ma per il momento elencano una serie di possibilità, come "lo sviluppo di dispositivi di rilevamento per liquidi, reazioni chimiche su microscala con piccole quantità di reagenti, analisi delle singole cellule, rilevamento di sostanze negli aerosol, eccetera."

Ora, "Vogliamo scoprire quanto piccole possono essere queste goccioline. Vorremmo esplorare lo sviluppo di nuove tecnologie microfluidica, in altre parole, la manipolazione di volumi molto piccoli, o sviluppare i sistemi generati attraverso questo progetto per produrre dispositivi di analisi dei fluidi basati su proprietà magnetiche, o almeno sfruttare in qualche modo quelle proprietà, " loro hanno detto.

I ricercatori sono grati per il finanziamento europeo ottenuto grazie al progetto europeo MAMI, "una rete internazionale di formazione per dottorandi, formato da un consorzio di gruppi di ricerca e aziende multidisciplinari di sei paesi per sviluppare nuove tecnologie intorno all'uso di materiali magnetici, che ci ha permesso di reclutare persone molto motivate." Sono anche felici che questa grande scoperta sia stata fatta "in un giovane gruppo di ricerca, il che dimostra che la ricerca di alto livello può essere svolta presso l'UPV/EHU."