L'osservazione acuta dello studente di dottorato Mengmeng Cui nel laboratorio di scienza e ingegneria dei polimeri di Thomas Russell presso l'Università del Massachusetts Amherst l'ha portata di recente a scoprire come intrappolare e controllare cineticamente un liquido all'interno di un altro, bloccandoli e separandoli in un sistema stabile per lunghi periodi, con la capacità di personalizzare e manipolare le forme e le caratteristiche di flusso di ciascuno.
Russel, il suo consigliere, sottolinea che l'anticipo è promettente per un'ampia gamma di applicazioni diverse, compresa la somministrazione di farmaci, biorilevamento, fluidica, fotovoltaico, incapsulamento e mezzi bicontinui per applicazioni energetiche e mezzi di separazione.
Lui dice, "È molto, molto pulito. Abbiamo indotto il sistema a rimanere assolutamente fisso, intrappolati in un certo stato per tutto il tempo che vogliamo. Ora possiamo prendere un materiale e incapsularlo in una goccia dalla forma insolita per un tempo molto lungo. Qualsiasi sistema in cui posso avere materiali co-continui e posso fare le cose in modo indipendente sia nell'olio che nell'acqua è interessante e potenzialmente prezioso".
Cui, con Russell e il suo collega, chimico sintetico Todd Emrick, riferire i loro risultati nell'attuale numero di Scienza .
Il laboratorio di Russell è stato a lungo interessato ai fenomeni di inceppamento e ai materiali cineticamente intrappolati, lui dice. Quando Cui ha notato qualcosa di insolito negli esperimenti di routine, piuttosto che ignorarlo e ricominciare, decise di indagare ulteriormente. "Questa scoperta è davvero un tributo alle capacità di osservazione di Cui, "Note di Russell, "che ha riconosciuto che questo potrebbe essere importante."
Nello specifico, gli scienziati dei polimeri hanno applicato un campo elettrico a un sistema con due liquidi per superare la forza debole che stabilizza gli assemblaggi di nanoparticelle alle interfacce. Sotto l'influenza del campo esterno, una goccia sferica cambia forma in un ellissoide con una superficie maggiore, quindi ha molte più nanoparticelle attaccate alla sua superficie.
Quando il campo esterno viene rilasciato, il maggior numero di nanoparticelle superficiali inceppano il sistema liquido, fermare il movimento delle nanoparticelle come l'ingorgo del venerdì pomeriggio su una rampa di uscita o granelli di sabbia bloccati in una clessidra, Russel spiega. Nel suo stato bloccato, la gocciolina ricoperta di nanoparticelle mantiene la sua forma ellissoidale e trasporta ancora molte più nanoparticelle sulla sua superficie, disordinato e liquido, di quanto potrebbe come una semplice goccia sferica. Questa nuova forma può essere fissata in modo permanente. Cui, Russell ed Emrick hanno anche realizzato l'inceppamento usando un metodo meccanico, mescolando.
Generando questi tensioattivi di nanoparticelle bloccate alle interfacce, gocce di fluido di forma e dimensione arbitrarie possono essere stabilizzate aprendo applicazioni in fluidica, incapsulamento e mezzi bicontinui per applicazioni energetiche. Un'ulteriore stabilizzazione si realizza sostituendo i leganti monofunzionali con quelli difunzionali che reticolano gli assemblaggi, notano gli autori. La capacità di generare e stabilizzare liquidi con una forma prescritta offre opportunità per sistemi liquidi reattivi, confezione, consegna e stoccaggio.
