Il movimento dei fluidi attraverso piccoli capillari e canali è cruciale per i processi che vanno dal flusso sanguigno attraverso il cervello alla generazione di energia e ai sistemi di raffreddamento elettronici, ma quel movimento spesso si ferma quando il canale è più piccolo di 10 nanometri.

I ricercatori guidati da un ingegnere dell'Università di Houston hanno riportato una nuova comprensione del processo e del motivo per cui alcuni fluidi ristagnano in questi minuscoli canali, così come un nuovo modo per stimolare il flusso del fluido utilizzando un piccolo aumento di temperatura o tensione per promuovere il trasporto di massa e ioni.

Il lavoro, pubblicato in Nanomateriali applicati ACS , esplora il movimento di fluidi con tensione superficiale inferiore, che consente ai legami tra le molecole di rompersi quando forzati in canali stretti, fermare il processo di trasporto dei fluidi, noto come assorbimento capillare. La ricerca è stata anche pubblicata sulla copertina del giornale.

Hadi Ghasemi, Cullen Professore Associato di Ingegneria Meccanica presso l'UH e autore corrispondente dell'articolo, ha detto che questa forza capillare guida il flusso del liquido in piccoli canali ed è il meccanismo critico per il trasporto di massa in natura e tecnologia, cioè, in situazioni che vanno dal flusso sanguigno nel cervello umano al movimento dell'acqua e dei nutrienti dal suolo alle radici e alle foglie delle piante, così come nei processi industriali.

Ma le differenze nella tensione superficiale di alcuni fluidi causano il processo di assorbimento, e quindi, il movimento del fluido, per fermarsi quando quei canali sono inferiori a 10 nanometri, Egli ha detto. I ricercatori hanno riferito che è possibile stimolare il flusso continuo manipolando la tensione superficiale attraverso piccoli stimoli, come aumentare la temperatura o utilizzare una piccola quantità di tensione.

Ghasemi ha affermato che aumentare anche leggermente la temperatura può attivare il movimento modificando la tensione superficiale, che hanno soprannominato "nanogates". A seconda del liquido, è sufficiente aumentare la temperatura tra 2 gradi centigradi e 3 gradi C per mobilitare il fluido.

"La tensione superficiale può essere modificata attraverso diverse variabili, " ha detto. "Il più semplice è la temperatura. Se si modifica la temperatura del fluido, puoi riattivare questo flusso di fluido." Il processo può essere messo a punto per spostare il fluido, o solo ioni specifici al suo interno, offrendo la promessa per un lavoro più sofisticato su scala nanometrica.

"I nanogate di tensione superficiale promettono piattaforme per governare la funzionalità su nanoscala di un ampio spettro di sistemi, e le applicazioni possono essere previste nella somministrazione di farmaci, conversione di energia, produzione di energia, desalinizzazione dell'acqua di mare, e separazione ionica, " hanno scritto i ricercatori.