L'autoassemblaggio è il processo mediante il quale semplici elementi costitutivi interagiscono e si organizzano in strutture ordinate. La natura abbonda di affascinanti esempi di strutture autoassemblate. Ispirato dalla natura, i ricercatori hanno cercato a lungo di sfruttare l'autoassemblaggio come tecnica di fabbricazione "dal basso verso l'alto" per progettare materiali e dispositivi complessi. Attualmente, l'autoassemblaggio di emulsioni ordinate ha suscitato molto interesse per la sua potenziale applicazione in molteplici campi come la sintesi dei materiali e l'analisi ad alto rendimento.

Le tecniche microfluidiche offrono la capacità di generare e autoassemblare goccioline altamente monodisperse in emulsioni ordinate in un unico dispositivo, ma l'autoassemblaggio in flussi microfluidici richiede tipicamente un'elevata densità di goccioline. Un team di ricercatori guidato dall'assistente professore Michinao Hashimoto della Singapore University of Technology and Design (SUTD) ha scoperto un modo elegante per ottenere l'autoassemblaggio di goccioline a bassa densità in flussi microfluidici utilizzando microcanali tridimensionali (3-D).

A differenza di studi precedenti che utilizzavano microcanali senza variazioni di altezza, i ricercatori del SUTD hanno utilizzato un microcanale con un graduale aumento in altezza. In tali microcanali 3D, le gocce, non confinato dalle pareti superiore o inferiore e guidato da una differenza di densità con il liquido circostante, o affondare nella parte inferiore del microcanale o galleggiare nella parte superiore del microcanale. poi si accumulano, incepparsi e autoassemblarsi in strutture ordinate. Il team di ricerca ha dimostrato che l'autoassemblaggio in reticoli 2D potrebbe essere ottenuto quando le goccioline occupavano solo il 5% del volume totale di liquido iniettato nel microcanale; e aumentando gradualmente la concentrazione delle goccioline oltre quella, si potrebbe ottenere l'autoassemblaggio in reticoli 3D. Per dimostrare ulteriormente il potenziale della loro scoperta, i ricercatori hanno utilizzato reticoli bidimensionali di goccioline autoassemblati come modello per fabbricare fibre di idrogel larghe millimetriche con strutture di pori anisotrope.

"La semplicità e la versatilità del concetto - l'uso della microfluidica 3D per l'autoassemblaggio controllato delle goccioline - dovrebbe essere di interesse per i ricercatori che esplorano l'interfaccia tra microfluidica, autoassemblaggio, e materia molle" ha detto il dottor Pravien Parthiban, un borsista post-dottorato presso SUTD e l'autore principale coinvolto nel lavoro. Il risultato della ricerca è stato recentemente pubblicato in Materia morbida dove è stato mostrato in quarta di copertina.