(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Swinburne han revelado un método revolucionario para bombear fluido a nivel de nanoescala que tiene un uso potencial para desalinizar agua y dispositivos de laboratorio en un chip.
Han desarrollado un sencillo modelo de alta precisión para predecir el movimiento de fluidos para fluidos altamente confinados y luego usar este conocimiento para impulsar el flujo sin bombeo mecánico o el uso de electrodos.
"El modelado de dinámica de fluidos convencional funciona perfectamente con cosas que podemos ver, como el flujo de aire sobre un avión, "Dijo el profesor de Swinburne, Billy Todd.
"Pero cuando los dispositivos alcanzan un tamaño nanométrico o una mil millonésima parte de un metro, aproximadamente una diezmilésima parte del diámetro de un cabello humano, las suposiciones fundamentales de la mecánica de fluidos se rompen. Es difícil obligar a que el fluido fluya en dimensiones confinadas que son apenas unos pocos átomos de espesor ".
El profesor Todd es presidente del Departamento de Matemáticas de la Facultad de Ingeniería Científica y Tecnología de Swinburne. Junto con colegas de Swinburne, RMIT y la Universidad de Roskilde en Dinamarca, ha aplicado ideas de matemáticas y física, y usó supercomputadoras para observar lo que sucede en la interfaz entre la superficie sólida y el fluido en dimensiones nanométricas.
"Muchos años atrás, Investigadores en Francia y Alemania desarrollaron una teoría de que un campo eléctrico giratorio podría inducir a las moléculas de agua a girar y que este movimiento de giro podría convertirse en un movimiento de fluidos de flujo lineal. "Dijo el profesor Todd.
"Si la simetría de las paredes de confinamiento pudiera romperse de manera que una pared fuera hidrófila y atrajera agua, mientras que el otro era agua hidrofóbica y repelida, luego se demostró matemáticamente que se podía hacer que el agua fluyera en una sola dirección, es decir, a lo largo del canal ".
El equipo del profesor Todd ha desarrollado aún más esa teoría y ha realizado las primeras simulaciones informáticas de dinámica molecular para demostrar este efecto. imitando agua nanoconfinada bajo la aplicación de un campo de microondas giratorio.
Lo que encontraron fue que el uso de microondas polarizadas circularmente podría impulsar un flujo sustancial a nanoescala sin calentar significativamente el agua.
"El flujo se puede mantener cuando el fluido se desequilibra mediante un campo eléctrico giratorio uniforme externo y se confina entre dos superficies planas con diferentes grados de hidrofobicidad, abriendo así una forma completamente nueva de bombear y controlar el flujo de fluido confinado a dimensiones de escala nanométrica o micrométrica, "Dijo el profesor Todd.
Dijo que este descubrimiento tiene una aplicación potencial para desalinizar agua, así como para herramientas de diagnóstico biotecnológicas, como dispositivos de laboratorio en un chip.
Esta investigación fue publicada recientemente en Langmuir . El profesor Todd ahora está buscando un socio experimental para verificar este modelo en un laboratorio.
