Wellen, wie sie, die durch Regentropfen produziert werden, die in einer Pfütze fallen, werden auch Kapillarwellen bezeichnet. Seit der Antike studiert sie und haben beträchtliches Interesse an der modernen Wissenschaft geweckt, weil sie Informationen über das Medium, auf dem sie reisen, aufzudecken. Dies macht sie besonders wertvoll, um weiche und biologische Materie in mikrofluidischen Anwendungen zu untersuchen, die sich darauf konzentrieren, wie sich Flüssigkeiten in mikroskopischen Umgebungen verhalten.
Jetzt haben Physiker und biomedizinische Forscher des Abteilung für Neurowissenschaften und Biomedizin des Universitäts der Universität Aalto und der Abteilung für angewandte Physik neue Merkmale von Kapillarwellen entdeckt und dabei eine Aufzeichnung für ihre Geschwindigkeit aufgestellt.
Das Papier wurde heute in veröffentlicht Naturkommunikation.
Durch die Schaffung einer synthetischen Oberfläche, die von Lotus Leaves inspiriert wurde, brachte das interdisziplinäre Team, angeführt von Assistenzprofessor Heikki Nieminen und Professor Robin Ras, neue Wellenphänomene ans Licht. Unter Wasser hält ein extrem wasserabweisendes Material, das als superhydrophobe Oberfläche bekannt ist, ein Plastron-eine Gasschicht nur dicke Mikrometer-an Ort und Stelle. Das Plastron kann wiederum die superhydrophobe Oberfläche vor Korrosion und Kontamination schützen oder ihre Hydrodynamik verbessern.
Mit dem Ziel, das Verständnis der Superhydrophobizität zu vertiefen, untersuchte das Team die mechanische Reaktion des Plastrons auf stark fokussierte Ultraschall. Dabei erzeugten sie Wellen, die sie als „Plastronische Wellen“ bezeichneten.
„Plastronische Wellen fuhren entlang des Wassers, der superhydrophoben Oberfläche und der Gasschicht 45 -mal schneller als die Kapillarwellen normalerweise“, sagt Nieminen.
Das Einstellen eines Wellengeschwindigkeitsdatensatzes ist nur ein Teil des Ergebnisses. Die Verwendung der gleichen Wellen zur Überwachung der Stabilität des Plastronen ist eine andere. Die Aufrechterhaltung der empfindlichen Gasschicht oben auf der superhydrophoben Oberfläche ist sowohl sehr wichtig als auch sehr schwierig.
‚Superhydrophobizität beruht auf der Stabilität des Plastronen, neue Möglichkeiten in untergetauchten Anwendungen zu eröffnen, beispielsweise bei der Verbesserung der Lebensdauer der Geräte und der Betriebseffizienz sowohl in industriellen als auch in biomedizinischen Umgebungen. Unsere neue Technik ist ein Instrument zur Überwachung der Stabilität der Gasschicht besser als zuvor “, sagt der erste Autor der Studie, Postdoktorandenforscher Maxime Fauconnier, der ebenfalls das Experiment durchgeführt hat.
Zusätzlich zur Förderung der grundlegenden Wissenschaft stellt die Entdeckung mögliche frühe Stadien für die Verwendung in Bereichen wie Biotechnologie und Materialwissenschaft dar.
„Wir haben gezeigt, dass wir messen konnten, wie sich das Plastron verändert und sich allmählich in das Wasser auflöst, indem wir die Variation der Wellengeschwindigkeit über die Zeit überwachen. Dieses System könnte als Sensor in anderen Anwendungen verwendet werden. Es könnte in der Pharmakologie und der Zelltechnologie nützlich sein, zum Beispiel “, sagt Fauconnier.
Die Arbeit wurde vom Forschungsrat von Finnland, der finnischen Kulturstiftung und dem Horizon Research and Innovation Program der Europäischen Union finanziert.
