Puede que nunca hayas oído hablar del efecto capilar, pero es algo con lo que lidias cada vez que limpias un derrame o pones flores en el agua. Wouter van der Wijngaart ha pasado la mayor parte de su vida contemplando este fenómeno, que permite que el líquido fluya a través de espacios estrechos como las fibras de una tela, o hacia arriba a través de los tallos de las flores, sin ayuda de la gravedad u otras fuerzas.

Ahora, por primera vez, él y un equipo de científicos, del KTH Royal Institute of Technology en Suecia, han encontrado una manera de controlar completamente la acción capilar, y han diseñado un dispositivo que lo aprovecha para su posible uso en aplicaciones biotecnológicas como el análisis biomolecular y la manipulación de fluidos corporales.

"La capilaridad es un fenómeno muy común que ahora hemos analizado en detalle y convertido en un dispositivo de ingeniería, es decir, una simple bomba que controlamos por completo, "dice van der Wijngaart, profesor en KTH.

El flujo capilar es independiente de la gravedad. De hecho, en realidad actúa en oposición a la gravedad. "He estado jugando con la capilaridad desde que tenía 14 años, cuando nos enteramos en la escuela y planteé preguntas que mis maestros no pudieron responder, ", dice van der Wijngaart." Me preguntaba por qué el agua que fluye contra la gravedad no se puede utilizar para crear un móvil perpetuo (un movimiento que continúa infinitamente), y hoy les pido a mis alumnos cada año que me expliquen esto ".

El fenómeno es una interacción entre dos tipos de fuerzas, cohesión y adhesión. La cohesión es la atracción entre tipos similares de partículas, como las moléculas de agua. Y la adhesión es la atracción entre diferentes tipos de partículas, como el agua y las fibras de una toalla. Cuando la adherencia es más fuerte que la cohesión, ocurre la acción capilar.

La velocidad del flujo capilar todavía se ve afectada por la viscosidad de un fluido y la geometría y la energía superficial de las superficies de los canales a través de los cuales fluye. Todavía, después de cinco años de estudio, los investigadores han logrado que estas variaciones sean insignificantes. En una serie de tres publicaciones, primero mostraron cómo hacer que el flujo sea constante en el tiempo; luego independiente de la viscosidad; y, finalmente, independiente de la energía superficial.

Informes en microsistemas y nanoingeniería, los investigadores probaron bombas de su nuevo diseño con una variedad de líquidos de muestra, incluyendo agua, diferentes muestras de sangre entera, diferentes muestras de orina, isopropanol, aceite mineral y glicerol. Las velocidades de llenado capilar de estos líquidos varían en más de un factor 1000 cuando se absorben con un capilar de vidrio de sección transversal constante estándar. dice van der Wijngaart.

Por el contrario, el nuevo diseño de la bomba dio como resultado caudales en un rango prácticamente constante con una variación inferior al 8%, los investigadores informan.