El movimiento de fluidos a través de pequeños capilares y canales es crucial para procesos que van desde el flujo sanguíneo a través del cerebro hasta la generación de energía y los sistemas de enfriamiento electrónico, pero ese movimiento a menudo se detiene cuando el canal es menor de 10 nanómetros.
Investigadores dirigidos por un ingeniero de la Universidad de Houston informaron una nueva comprensión del proceso y por qué algunos fluidos se estancan en estos pequeños canales, así como una nueva forma de estimular el flujo de fluidos mediante el uso de un pequeño aumento de temperatura o voltaje para promovertransporte de masa e iones.
El trabajo, publicado en Nano materiales aplicados por ACS , explora el movimiento de fluidos con menor tensión superficial, lo que permite que los enlaces entre moléculas se rompan cuando se fuerzan a entrar en canales estrechos, deteniendo el proceso de transporte de fluidos, conocido como mecha capilar. La investigación también apareció en la portada de la revista.
Hadi Ghasemi, profesor adjunto de Ingeniería Mecánica de Cullen en la UH y autor correspondiente del artículo, dijo que esta fuerza capilar impulsa el flujo de líquido en canales pequeños y es el mecanismo crítico para el transporte masivo en la naturaleza y la tecnología, es decir, en situaciones que varíandesde el flujo sanguíneo en el cerebro humano hasta el movimiento de agua y nutrientes desde el suelo hasta las raíces y hojas de las plantas, así como en los procesos industriales.
Pero las diferencias en la tensión superficial de algunos fluidos hacen que el proceso de mecha, y por lo tanto, el movimiento del fluido, se detenga cuando esos canales son menores de 10 nanómetros, dijo. Los investigadores informaron que es posible provocarflujo continuo manipulando la tensión superficial a través de pequeños estímulos, como elevar la temperatura o usar una pequeña cantidad de voltaje.
Ghasemi dijo que elevar la temperatura, aunque sea levemente, puede activar el movimiento al cambiar la tensión superficial, lo que denominaron "nanopuertas". Dependiendo del líquido, aumentar la temperatura entre 2 grados centígrados y 3 grados C es suficiente para movilizar el líquido.
"La tensión superficial se puede cambiar a través de diferentes variables", dijo. "La más simple es la temperatura. Si cambia la temperatura del fluido, puede activar este flujo de fluido nuevamente". El proceso se puede ajustar para moverel fluido, o solo los iones específicos dentro de él, ofrecen la promesa de un trabajo más sofisticado a nanoescala.
"Las nanopuertas de tensión superficial prometen plataformas para gobernar la funcionalidad a nanoescala de un amplio espectro de sistemas, y se pueden prever aplicaciones en la administración de fármacos, conversión de energía, generación de energía, desalinización de agua de mar y separación iónica", escribieron los investigadores.
Además de Ghasemi y el primer autor Masoumeh Nazari, los investigadores involucrados en el proyecto incluyen a Sina Nazifi, Zixu Huang, Tian Tong y Jiming Bao, todos de la Universidad de Houston, y Kausik Das y Habilou Ouro-Koura, ambos de la Universidadde Maryland Eastern Shore.
El financiamiento para el proyecto provino de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, la Fundación Nacional de Ciencias y el Departamento de Educación de EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Original escrito por Jeannie Kever. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :