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.

Los investigadores dirigidos por un ingeniero de la Universidad de Houston han informado de 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 fluido mediante el uso de un pequeño aumento de temperatura o voltaje para promover el transporte de masa e iones.

La obra, publicado en Nano materiales aplicados por ACS , explora el movimiento de fluidos con menor tensión superficial, que permite que los enlaces entre las moléculas se rompan cuando se fuerzan a entrar en canales estrechos, detener el proceso de transporte de fluidos, conocido como mecha capilar. La investigación también apareció en la portada de la revista.

Hadi Ghasemi, Profesor Asociado Cullen de Ingeniería Mecánica en la UH y autor correspondiente del artículo, dijo que esta fuerza capilar impulsa el flujo de líquido en pequeños canales y es el mecanismo crítico para el transporte de masa en la naturaleza y la tecnología, es decir, en situaciones que van desde 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 procesos industriales.

Pero las diferencias en la tensión superficial de algunos fluidos provocan el proceso de absorción y, por lo tanto, el movimiento del fluido, para detenerse cuando esos canales son menores de 10 nanómetros, él dijo. Los investigadores informaron que es posible provocar un flujo 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 incluso ligeramente puede activar el movimiento al cambiar la tensión superficial, que llamaron "nanogate". Dependiendo del líquido, elevar 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 de nuevo ". El proceso se puede ajustar para mover el fluido, o solo iones específicos dentro de él, ofreciendo 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, desalación de agua de mar, y separación iónica, "escribieron los investigadores.