Le mouvement des fluides à travers de petits capillaires et canaux est crucial pour les processus allant du flux sanguin dans le cerveau à la production d'électricité et aux systèmes de refroidissement électroniques, mais ce mouvement s'arrête souvent lorsque le canal est inférieur à 10 nanomètres.

Des chercheurs dirigés par un ingénieur de l'Université de Houston ont fait état d'une nouvelle compréhension du processus et des raisons pour lesquelles certains fluides stagnent dans ces minuscules canaux, ainsi qu'une nouvelle façon de stimuler l'écoulement du fluide en utilisant une petite augmentation de température ou de tension pour favoriser le transport de masse et d'ions.

L'oeuvre, Publié dans ACS nanomatériaux appliqués , explore le mouvement des fluides avec une tension superficielle plus faible, qui permet aux liaisons entre les molécules de se rompre lorsqu'elles sont forcées dans des canaux étroits, arrêter le processus de transport des fluides, connu sous le nom de mèche capillaire. La recherche a également été présentée sur la couverture du journal.

Hadi Ghasemi, Cullen Professeur agrégé de génie mécanique à l'UH et auteur correspondant de l'article, a déclaré que cette force capillaire entraîne le flux de liquide dans de petits canaux et est le mécanisme critique pour le transport de masse dans la nature et la technologie, c'est-à-dire dans des situations allant du flux sanguin dans le cerveau humain au mouvement de l'eau et des nutriments du sol aux racines et aux feuilles des plantes, ainsi que dans les procédés industriels.

Mais les différences dans la tension superficielle de certains fluides provoquent le processus de mèche et, par conséquent, le mouvement du fluide - pour s'arrêter lorsque ces canaux sont inférieurs à 10 nanomètres, il a dit. Les chercheurs ont rapporté qu'il est possible de provoquer un flux continu en manipulant la tension superficielle par de petits stimuli, comme l'augmentation de la température ou l'utilisation d'une petite quantité de tension.

Ghasemi a déclaré qu'augmenter la température, même légèrement, peut activer le mouvement en modifiant la tension superficielle, qu'ils ont surnommé « nanogates ». Selon le liquide, une élévation de la température entre 2 degrés centigrades et 3 degrés C suffit à mobiliser le fluide.

"La tension superficielle peut être modifiée par différentes variables, " dit-il. " Le plus simple est la température. Si vous changez la température du fluide, vous pouvez réactiver ce flux de fluide." Le processus peut être affiné pour déplacer le fluide, ou juste des ions spécifiques à l'intérieur, promettant des travaux plus sophistiqués à l'échelle nanométrique.

"Les nanoportes de tension superficielle promettent des plates-formes pour régir la fonctionnalité à l'échelle nanométrique d'un large éventail de systèmes, et des applications peuvent être envisagées dans l'administration de médicaments, conversion de l'énergie, la production d'énergie, dessalement d'eau de mer, et séparation ionique, ", ont écrit les chercheurs.