17 juni 2019
Druppels transporteren met behulp van golvende materialen
Zelfreinigende oppervlakken en laboratoria op een chip worden nóg efficiënter als we in staat zijn individuele druppels op afstand te sturen. De Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) laat in samenwerking met de Rijksuniversiteit Groningen zien dat dit mogelijk is met behulp van mechanowetting. Samen hebben ze een manier bedacht om druppels te transporteren door middel van oppervlaktegolven. Ook op een schuin of verticaal oppervlak werkt het. Het onderzoek is 14 juni gepubliceerd in Science Advances.
Een druppel glycerol loopt met de golf mee over het oppervlak. In de druppel zitten kleine deeltjes om de vloeistofstroming zichtbaar te maken.
Het idee van mechanowetting is in de basis heel eenvoudig: leg een druppel op een transversale oppervlaktegolf, en de druppel ‘loopt’ mee met de golf. ‘Waterdruppels blijken de eigenschap te hebben dat ze altijd op de top van die golf proberen te blijven. Als die top van de golf vooruit loopt, loopt de druppel dus mee’, vertelt Patrick Onck, hoogleraar aan de Rijksuniversiteit Groningen. Bijzonder is dat dit ook werkt op een helling of een verticaal oppervlak: druppels kunnen hierdoor ook tegen de zwaartekracht in naar boven bewegen.
Theorie werkt in praktijk
Edwin de Jong, promovendus in de groep van Onck en eerste auteur van het artikel, probeerde het idee van mechanowetting uit met een computermodel. ‘Toen het in theorie leek te werken, hebben onze collega’s van de Technische Universiteit Eindhoven een experiment bedacht om dit ook in de praktijk te testen. Onze modellen bleken goed te kloppen: de druppels gedroegen zich precies zoals we hadden bedacht.’
Lab-on-a-chip
Eén van de toepassingen van mechanowetting is in lab-on-a-chip-systemen, complete laboratoria ter grootte van een creditcard waarop biologische vloeistoffen zoals bloed of speeksel kunnen worden getest. Daardoor kan het bloed van een patiënt aan het bed getest worden, en zijn uitslagen direct bekend. ‘Als we echt elke druppel apart kunnen sturen, kun je met een heel kleine beetje bloed al heel veel verschillende tests uitvoeren’, zegt Onck. Druppels apart sturen kon al wel, met behulp van electrowetting. ‘Bij electrowetting beweegt een druppel door het aanbrengen van een elektrisch veld. Maar daarmee kunnen de biochemische eigenschappen van het monster veranderen, en dat wil je juist niet als je bloedtesten doet.
Demonstratie van een actief, zelfreinigend oppervlak. De druppels pikken de vuildeeltjes op terwijl ze over het oppervlak bewegen.
