Krople wody szybsze niż gepard

Fot. Pixabay CC0

W najnowszym badaniu naukowcy uzyskali prędkość kropli wody na powierzchni grafenu równą 250 km na godzinę. Dla porównania jest to około dwa razy więcej niż osiągają gepardy, najszybsze zwierzęta lądowe.

Badacze z ETH Zürich, University of Illinois w Chicago i Technical University of Denmark osiągnęli swoje wyniki bez użycia jakichkolwiek pomp. Petros Koumoutsakos z Zurychu powiedział: „Możemy uzyskać bardzo szybki ukierunkowany transport wody w nanoskali, bez zużywania jakiejkolwiek energii, ale po prostu poprzez modelowanie grafenu. Może to znaleźć zastosowania w nanoprodukcji i precyzyjnym dostarczaniu leków."

W czasie eksperymentów powierzchnia grafenu została strukturalnie ukształtowana w ten sposób, aby utworzyć gradienty hydrofilności - od obszarów ekstremalnie hydrofobowych po te bardzo „lubiące" wodę. Nanocząsteczki wody, każda składająca się z około 1500 cząsteczek H2O, zostały następnie umieszczone na jego powierzchni.

Różne typy powierzchni spowodowały, że krople tworzyły duże kąty styku w obszarach hydrofobowych i małe w domenach hydrofilowych. Różnice w tych kątach styku na przednich i tylnych obszarach kropli uruchamiają je i przyspieszają ich ruch. Podobne mechanizmy występują w naturze, na przykład u pustynnego chrząszcza.

Zaobserwowane prędkości są nawet o dwa rzędy wielkości szybsze niż najwyższe do tej pory zgłaszane dla kropli napędzanych innymi metodami, jak gradienty energii powierzchniowej. Ta nowatorska metoda może znaleźć zastosowanie w dostarczaniu leków o wysokiej wydajności, generowaniu energii elektrycznej i ultraszybkim rozpraszaniu ciepła w systemach nano- i mikroskalowych.

Jak powiedział Koumoutsakos, naukowcy nie spoczywają na laurach: „Badamy ultraszybki transport wody w innych nanostrukturach, takich jak nanorurki węglowe".

(KB)