Przełom w technologii mieszania małych ilości cieczy

Przełom w technologii mieszania małych ilości cieczy

Naukowcy z amerykańskiego Sandia National Laboratories opracowali wydajną metodę mieszania bardzo małych ilości cieczy za pomocą pola magnetycznego. Odkrycia tego dokonano przy okazji prac nad poprawieniem czułości sensorów chemicznych.

W odróżnieniu od procesów mieszania dużych objętości cieczy, które są już opanowane w zadowalającym stopniu, mieszanie małych objętości nadal sprawia spore trudności. Aby taki proces wykonać potrzebne są wysokie ciśnienia, a zatem konieczne jest użycie odpowiednio wzmocnionych materiałów, wydajnych pomp etc.

Nowa metoda mieszania opracowana przez zespół Jima Martina z Sandia, polega na wprowadzeniu do cieczy, która ma być poddana procesowi mieszania, zawiesiny cząstek o właściwościach magnetycznych, które tworzą mikroskopijne łańcuchy wprawiane następnie w ruch przez wirujące pole magnetyczne. Po zakończeniu mieszania cząstki mieszające są usuwane również za pomocą pola magnetycznego. Czynnikiem sukcesu tej metody jest odpowiednie pole magnetyczne wprawiające łańcuchy cząstek w ruch podobny do ruchu bąka (ruch precesyjny), dzięki któremu cząstki mieszają dosłownie każdy obszar mieszanej objętości. Jeśli chodzi o rozmiar cząstek mieszających to okazuje się, że mieszanie jest efektywne zarówno dla mikrocząstek jak i nanocząstek, przy czym największy moment obrotowy uzyskano dla cząstek o rozmiarze 100 nm.

W przeciwieństwie do znanej, laboratoryjnej metody mieszania cieczy za pomocą mieszadła magnetycznego, w której zwiększenie intensywności mieszania możliwe jest poprzez zwiększenie prędkości ruchu pola magnetycznego, w metodzie naukowców z Sandia tym sposobem intensywność mieszania by zmalała na skutek rozerwania łańcuchów cząstek mieszających. Sposobem na intensywność mieszania staje się tu zwiększenie natężenia pola magnetycznego.

Dzięki nowej metodzie zwiększy się postęp w urządzeniach lab-on-chip, w których procesy mieszania sprawiają dużą trudność.