Intelligente Tropfen: Maschinen aus FlĂĽssigkeiten
Forscher haben gezeigt, wie sich unter Ausnutzung der Oberflächenspannung Mikrofluidik-Apparate aufbauen lassen.
Nate Cira und Manu Prakash von der Stanford University in Kalifornien haben einen winzigen Apparat entwickelt, mit dem sich einzelne Tropfen einer Flüssigkeit mit Hilfe der Oberflächenspannung gegenseitig voranschieben lassen, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Jeder Tropfen ist dabei mit einer Lebensmittelfarbe codiert und die Flüssigkeit bleibt stets getrennt.
Die Forscher haben auch einfache Maschinen gezeigt, die Kreis- oder Pendelbewegungen nachvollziehen. Eine weitere Demonstration sortiert Tropfen nach ihrer Oberflächenspannung. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit könnten im Bereich der Mikrofluidik nützlich sein, bei der chemische Stoffe durch mikroskopische Kanäle gepumpt werden, um Laboraufgaben zu erledigen, bei denen es auf die getrennte Behandlung kleinster Lösungsmengen ankommt.
Ciras und Prakashs Demonstration, die in der "Gallery of Fluid Motion" der American Physical Society veröffentlicht wurde, ist nicht das erste Experiment dieser Art. Vor einigen Jahren zeigte ein Team von Materialwissenschaftlern an der Northwestern University in Evanston, wie sich ein Öltropfen scheinbar intelligent durch ein Labyrinth aus Röhrchen kämpfte.
Das Labyrinth war mit einer Lösung aus Kaliumhydroxid gefüllt, das stark basisch ist. Am Ausgang befand sich wiederum ein Gel, das mit Salzsäure getränkt war, die dann in die Kanäle diffundierte und ein pH-Wert-Gefälle erzeugte. Dieses Gefälle sorgte für einen Unterschied der Oberflächenspannung rund um den Tropfen und zog diesen nach vorne. Die Ölflüssigkeit folgte also nur dem pH-Gefälle, bis das Salzsäuregel gefunden war. Letztlich lag die Intelligenz des Tropfens also in der chemischen Beschaffenheit des Labyrinths – und dessen Geometrie folgte er stur. Mit ähnlichen Methoden arbeiteten jetzt Cira und Prakash.
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(bsc)
