Pequeñas burbujas pueden resolver grandes problemas. Las microburbujas, de alrededor de 1 a 50 micrómetros de diámetro, tienen aplicaciones muy extendidas. Se utilizan para la administración de fármacos limpieza de membranas, control de biopelículas, y tratamiento de aguas. Se han aplicado como actuadores en dispositivos lab-on-a-chip para mezcla de microfluidos, impresión por chorro de tinta, y circuitos lógicos, y en litografía fotónica y resonadores ópticos. Y han contribuido notablemente a la obtención de imágenes biomédicas y aplicaciones como la manipulación y captura de ADN.

Dada la amplia gama de aplicaciones de las microburbujas, Se han desarrollado muchos métodos para generarlos, incluida la compresión de la corriente de aire para disolver el aire en líquido, ultrasonido para inducir burbujas en el agua, y pulsos de láser para exponer sustratos sumergidos en líquidos. Sin embargo, estas burbujas tienden a dispersarse aleatoriamente en líquido y son bastante inestables.

Según Baohua Jia, profesor y director fundador del Centro de Atomateriales Traslacionales de la Universidad Tecnológica de Swinburne, "Para aplicaciones que requieren una posición y un tamaño precisos de las burbujas, así como una alta estabilidad, por ejemplo, en aplicaciones fotónicas como captura de imágenes y captura:creación de burbujas en posiciones precisas con volumen controlable, curvatura, y la estabilidad es esencial ". Jia explica que, para la integración en plataformas biológicas o fotónicas, Es muy deseable tener microburbujas bien controladas y estables fabricadas usando una técnica compatible con las tecnologías de procesamiento actuales.

Globos de grafeno

Jia y otros investigadores de la Universidad Tecnológica de Swinburne se asociaron recientemente con investigadores de la Universidad Nacional de Singapur. Universidad Rutgers, Universidad de Melbourne, y la Universidad de Monash, Desarrollar un método para generar microburbujas de grafeno controladas con precisión en una superficie de vidrio utilizando pulsos de láser. Su informe se publica en la revista revisada por pares, revista de acceso abierto, Fotónica avanzada .

El grupo utilizó materiales de óxido de grafeno, que consisten en una película de grafeno decorada con grupos funcionales de oxígeno. Los gases no pueden penetrar a través de materiales de óxido de grafeno, por lo que los investigadores utilizaron láser para irradiar localmente la película de óxido de grafeno para generar gases que se encapsularían dentro de la película para formar microburbujas, como globos. Han Lin, Investigador principal de la Universidad de Swinburne y primer autor del artículo, explica, "De este modo, las posiciones de las microburbujas se pueden controlar bien con el láser, y las microburbujas se pueden crear y eliminar a voluntad. Mientras tanto, la cantidad de gases se puede controlar mediante el área de irradiación y la potencia de irradiación. Por lo tanto, se puede lograr una alta precisión ".

Esta burbuja de alta calidad se puede utilizar para dispositivos optoelectrónicos y micromecánicos avanzados con requisitos de alta precisión.

Los investigadores encontraron que la alta uniformidad de las películas de óxido de grafeno crea microburbujas con una curvatura esférica perfecta que pueden usarse como lentes reflectantes cóncavas. Como escaparate, utilizaron las lentes reflectantes cóncavas para enfocar la luz. El equipo informa que la lente presenta un punto focal de alta calidad en muy buena forma y puede usarse como fuente de luz para imágenes microscópicas.

Lin explica que las lentes reflectantes también pueden enfocar la luz en diferentes longitudes de onda en el mismo punto focal sin aberración cromática. El equipo demuestra el enfoque de una luz blanca de banda ultra ancha, cubriendo el rango visible al infrarrojo cercano, con el mismo alto rendimiento, que es particularmente útil en microscopía compacta y espectroscopía.

Jia comenta que la investigación proporciona "una vía para generar microburbujas altamente controladas a voluntad y la integración de microburbujas de grafeno como componentes nanofotónicos dinámicos y de alta precisión para dispositivos miniaturizados de laboratorio en un chip". junto con amplias aplicaciones potenciales en espectroscopia de alta resolución e imágenes médicas ".