Помните сцену из «Терминатора-2», где металлическая капля, двигаясь по асфальту, подтекает к ногам робота-убийцы Т-1000 и сливается с ним, будто она живая его часть?
Учёные из Физического института имени Лебедева (ФИАН) недавно увидели похожую картину в своей лаборатории. В проведённом эксперименте капли жидкости самопроизвольно перетекали с места на место по поверхности с микроструктурами, "вырезанными" на них с помощью лазера.
Сразу оговоримся, что в будущем такие поверхности могут использоваться в микрофлюидных биочипах и медицинских экспресс-тестах. То есть тогда, когда требуется движение жидкости в определённом направлении, например, к реагенту, который выявит тот или иной патоген.
Сфера биочипов сейчас бурно развивается. Ранее некоторые учёные даже представляли свои версии "органов-на-чипе" (мини-аналоги настоящего органа, например, для тестирования лекарств).
В эксперименте ФИАН капля жидкости приходит в движение за счёт градиента сил поверхностного натяжения: именно они перетягивают жидкость с места на место.
"Обычно капля, упавшая на ровную поверхность, остается на месте. Мы заставили её двигаться, - рассказывает Сергей Кудряшов, заведующий лабораторией лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН. - С помощью лазера мы создали на поверхности микроструктуры с нарастанием её гидрофильности, и капли двигаются по ним в сторону, где гидрофильность максимальна.
Кстати, такой “горизонтальный насос” также позволит разделять жидкости с разным коэффициентом поверхностного натяжения, что пригодится в биочипах и микрофлюидных устройствах.
Этот секрет учёные подглядели у природы: техасская рогатая ящерица (Phrynosoma cornutum), обитающая в пустынях Северной Америки, таким образом пьёт воду, которую она собирает из воздуха.
Животное конденсирует капли на своём полном неровностей теле по ночам. А затем сеть открытых капиллярных каналов, образованных чешуйками рептилии, заставляет воду перекатываться прямо к ней в рот.
Для эксперимента ученые покрыли стальные пластины размером пять на пять сантиметров миллиметровым гидрофобным (водоотталкивающим) полимерным покрытием на основе силоксана.
Затем при помощи лазера наносекундными импульсами химики прорезали слой покрытия до металла, создавая ряды канавок длиной пять миллиметров и шириной около 100 микрометров.
Повторное воздействие лазера расширило канавки в разной степени. Так на стальной пластинке появились четыре участка с разными показателями гидрофобности. Затем учёные капали водой на разные участки и наблюдали за её движением.
Капля воды в эксперименте самопроизвольно перемещалась от гидрофобных участков к гидрофильным. Максимальная наблюдаемая скорость достигала 92 миллиметров в секунду.
Если создать "водопад" из участков с разной гидрофобностью, можно заставить каплю пробежать целый марафон - несколько десятков сантиметров.
Что приятно, это очень доступная технология.
"Лазер очень простой, с помощью таких делается маркировка, подписываются металлические таблички. Это очень простые и доступные системы, не требуют особых знаний для обслуживания. Поэтому, если при их помощи получится делать микрофлюидные чипы, это будет очень выгодно", - отмечает Кудряшов.
Статья c результатами эксперимента опубликована в журнале Applied Surface Science.
Мы пишем о самых выдающихся достижениях науки, суперсовременных технологиях и их внедрении в нашу жизнь, рассказываем о том, каким будет будущее человечества.
Если вам нравятся наши новости, подписывайтесь на наш канал и не забывайте ставить лайки. Эти нехитрые действия помогают нам в развитии и сборе средств для финансирования проекта.
Также наши сообщества есть в Telegram, twitter, ВК, Facebook, "Одноклассниках". Приходите, если вы бываете там чаще, чем на Дзене.