Poussé par la lumière naturelle ou artificielle du soleil, une nouvelle "pompe à microtubes" transporte les gouttelettes d'eau sur de longues distances. Tel que rapporté par des chercheurs chinois dans le Journal Angewandte Chemie , la pompe est constituée d'un tube dont les propriétés peuvent être modifiées de manière asymétrique par irradiation. Il en résulte des forces capillaires et un gradient de mouillabilité dans la paroi interne qui agissent ensemble pour accélérer les gouttelettes d'eau à des vitesses exceptionnellement élevées.

Les méthodes modernes d'analyse moléculaire et de diagnostic fonctionnent généralement avec de minuscules quantités de liquide. La technologie microfluidique a également été utilisée dans des procédés de synthèse dans lesquels des réactions se produisent dans des microcanaux et des instruments miniaturisés. Afin de transporter avec précision de si petits volumes d'un endroit à un autre, scientifiques de l'Université Tsinghua et de l'Université Beihang à Pékin, Chine, ont développé une "pompe à microtubes".

La pompe est constituée d'un tube en polymère d'un diamètre d'environ 500 µm. Il est composé de deux couches :La couche externe est en polydiméthylsiloxane (PDMS), dont les chercheurs; dirigé par Chun Li, Zhip Xu, et Liangti Qu; mélangé avec de l'oxyde de graphène réduit (rGO), un nanomatériau à base de carbone qui absorbe particulièrement bien la lumière du soleil. Cela produit de la chaleur qui est transmise à la couche interne de la paroi du tuyau, qui est en poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAm), un polymère qui forme un hydrogel à température ambiante. Ses chaînes polymères sont nouées en un réseau qui gonfle en absorbant l'eau. Au-dessus d'environ 32 °C, l'hydrogel s'effondre en sphères compactes qui rendent la paroi interne hydrophobe. Cela provoque également le rétrécissement de la couche interne, agrandissant le diamètre intérieur du tube.

L'irradiation du tube à une seule extrémité forme un gradient de mouillabilité dans la paroi interne. En outre, la géométrie du tube devient asymétrique car le diamètre intérieur n'augmente qu'à l'extrémité irradiée. Les forces capillaires provoquent le déplacement des gouttelettes d'eau vers l'extrémité de plus petit diamètre – l'extrémité qui n'est pas irradiée. La mouillabilité diminuée de la paroi interne à l'extrémité irradiée accélère encore la goutte d'eau. La synergie de ces deux mécanismes se traduit par des vitesses élevées, qui peut être contrôlé en changeant l'intensité de l'irradiation. Après irradiation, le tube refroidit très rapidement. L'hydrogel revient à son état d'origine, prêt à être à nouveau irradié.

Le matériau flexible permet la production de tubes droits ou coudés de plusieurs mètres de long qui peuvent transporter de l'eau en continu sur de longues distances. Il est également possible de réaliser des systèmes ramifiés pouvant être irradiés simultanément ou en séquence à différents endroits. Cette, par exemple, permet de transporter des gouttelettes individuelles contenant différents réactifs dans un ordre spécifique et de les combiner - et pourrait être utilisé dans des tests de diagnostic ou lorsque les gouttelettes d'eau servent de microréacteurs pour des réactions chimiques.