Учените са разработили начин да контролират потока вътре в сапунения филм
При намокряне на два хоризонтални електрода, успоредни един на друг, със сапунен разтвор, между тях се образува течен канал, чиито стени са слоеве от молекули на повърхностно активното вещество. (щракнете върху изображението за уголемяване)
Известно е, че електрическото поле ви позволява да контролирате потока течност в каналите, като действате върху йоните в този поток. Но сега френски екип от изследователи показа как електрическо поле може да манипулира течността вътре в сапунен филм, който по същество е тесен канал с деформируеми стени. В хода на изследването беше установено, че с увеличаване на напрегнатостта на електрическото поле, дебелината на филма също се увеличава и тази характеристика от своя страна може да се използва в бъдеще в различни микрофлуидични приложения.
Сравнително нови области на микро- и нанофлуидиката правят възможно замяната на цялата обемна лабораторна стъклария с един чип, чрез който могат да се манипулират течни капки. Това отваря нови хоризонти за науката, тъй като изследванията вече няма да изискват големи количества скъпи реактиви.
Миниатюрни химически лаборатории като тези могат да движат течности с електрически полета, действащи върху техните йони. Това явление се нарича електроосмоза. Той преобладава в микро- и наноканали, където съотношението на повърхността на течността към нейния обем е доста високо. Въпреки това, досега не са много изследвания, посветени на въпроса как ще се промени това явление, ако говорим за свободно променливо съотношение на повърхността на капката към нейния обем (т.е. за меките стени на канала, в който се намира течността). Тази работа е извършена от изследователски екип от Франция.
Сапунен филм представядеформируем канал, който се състои от два слоя "сапунени" молекули, между които е затворен слой вода. В своята работа група учени от университета в Лион (Франция) изследваха ефекта на електрическо поле върху такива сапунени филми. Като част от изследването си учените създадоха два електрода, които представляват успоредни хоризонтални плочи, разположени на разстояние около 0,5 см една от друга. Екипът намокря електродите със сапунен разтвор от вода, повърхностно активно вещество и калиев хлорид (който осигурява свободни йони). При тази конфигурация на експеримента стените на канала представляват два концентрични цилиндрични слоя от повърхностноактивно вещество, между които свободно се движат йони на вода и калиев хлорид. Когато външното напрежение беше изключено, положително заредените молекули на повърхностно активното вещество привлякоха отрицателно заредени хлоридни йони от разтвора, така че те бяха концентрирани по външната и вътрешната стена на канала. Йони с обратен знак са концентрирани в обема на течността.
По време на експеримента екипът прилага различни напрежения към системата, като по този начин променя тока на движещите се йони. Използвайки някои предварителни изчисления, екипът отдели приноса на повърхностните и насипните йони от общия ток. При ниско напрежение, както се очаква, токът на повърхностните йони осигурява движението на течността вътре в сапунения филм, въпреки силите на гравитацията. Въпреки това, когато напрежението се увеличи, учените установиха, че в допълнение към това движение има и удебеляване на самия филм (което води до увеличаване на обемния ток). Освен това измерванията показват, че дебелината на филма, в зависимост от силата на електрическото поле, варира няколко пъти.
Учените смятат, че открититезависимостта на скоростта на потока от напрежението може да се използва за създаване на бъдещи флуидни устройства, които работят по същата идея като електронните компоненти. Това ще позволи или да ограничи потока на течността до нула (под определено прагово напрежение, по аналогия с „изключеното“ състояние за електронния затвор на транзистора), или, обратно, да го стартира с желаната скорост. Устройството представлява допълнителен интерес поради факта, че описаните промени се извършват поради деформация на самия канал.