Un tornado magnético para manipular la interfaz aire-agua

Investigación UPV/EHU

Inspirándose en materiales naturales que repelen el agua, como las hojas de loto, el estudio y desarrollo de superficies hidrofóbicas está adquiriendo un gran interés en campos como la manipulación precisa de pequeños volúmenes de fluidos. La integración de las propiedades magnéticas en los materiales hidrofóbicos favorece la manipulación remota del material al mismo tiempo que repele el agua, proporcionando nuevas perspectivas para posibles aplicaciones. En una nueva investigación, “hemos desarrollado un novedoso sistema para poder manipular la interfaz aire-agua utilizando un campo magnético externo”, señala Fernando Benito López, investigador principal del Microfluidics Cluster de la UPV/EHU.

aire-agua
Imagen de la portada de la revista Langmuir

Para ello, “hemos generado una capa de nanopartículas magnéticas hidrofóbicas capaz de flotar en la interfaz agua-aire y formar una interfaz agua-sólido-aire estable. Hemos observado que esta capa se dobla fácilmente hacia abajo por la acción de un campo magnético externo. Gracias a ello, la capa crea una estructura tipo tornado con forma cónica invertida a la que hemos bautizado como ‘Magneto Twister’ [tornado magnético]”, explica Fernando Benito López. “Esta estructura en forma de tornado se comporta como un material blando y elástico que se deforma o desaparece con el campo magnético aplicado”, añade el profesor de la UPV/EHU.

Se trata de una investigación fundamental con tres grandes aplicaciones en escenarios reales como explica Benito López: “en primer lugar, hemos utilizado el ‘Magneto Twister’ para manipular gotas de agua en un medio acuoso sin que se mezclen. Posicionamos las gotas de agua encima del cono magnético para moverlas en el medio acuoso y transportarlas a donde nos interese. Una vez que las gotas de agua estén en la zona deseada, podríamos eliminar el campo magnético para llevar a cabo una reacción química en una parte controlada de ese medio”.

Además, “el ‘tornado’ ha permitido para separar líquidos dentro de un canal de superficie abierta, lo que nos da la opción de tener reservorios independientes dentro de un canal fluídico y de almacenar reactivos que únicamente se mezclarán cuando se elimine el campo magnético externo para que una reacción química o biológica se efectúe”, explica Fernando Benito. “Sería algo similar a una válvula que se abre y se cierra para controlar el movimiento de los fluidos en dichos canales y conductos de una manera controlada en la microescala“, añade el investigador de la UPV/EHU.

Por último, “el tornado magnético se utilizó con éxito para recoger y eliminar microplásticos flotantes en la superficie del agua, simplemente moviendo el tornado hacia el microplástico para atraparlo”, señala Benito López.

Referencia:

Udara Bimendra Gunatilake, Rafael Morales, Lourdes Basabe-Desmonts eta Fernando Benito-Lopez (2022) Magneto Twister: Magneto Deformation of the Water–Air Interface by a Superhydrophobic Magnetic Nanoparticle Layer Langmuir doi: 10.1021/acs.langmuir.1c02925

Para saber más:

Formación de micelas en fase gaseosa

Nanoburbujas, un recipiente en busca de un tapón

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

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