Cavitatie jaagt vloeistof door microkanalen

Vloeistoffen in de microkanalen van een lab-op-een-chip zijn voort te stuwen en tegelijk uiterst effectief te mengen door kunstmatig opgewekte cavitatie. Dat schrijven onderzoekers van het MESA+-instituut voor nanotechnologie (Universiteit Twente) deze week in Physical Review Letters.

De onderzoekers genereren gasbelletjes in de microkanalen door de vloeistof plaatselijk op te warmen met een laser. Zulke belletjes hebben de neiging om na korte tijd te imploderen, als gevolg van de hogere omgevingsdruk. Door de knal wordt de vloeistof weggedrukt met een snelheid die kortstondig kan oplopen tot 20 meter per seconde.

In de directe nabijheid van de kanaalwand blijken de bellen zich kortstondig in tweeën te splitsen voordat ze helemaal imploderen. Daarbij ontstaan dan twee sterke, tegengesteld draaiende wervelingen (vortices) die de vloeistof ter plekke grondig mengen.

De onderzoekers denken dat de laser een goed alternatief kan worden voor de micromechanische vloeistofpompjes die nu nog vaak in labs-op-een-chip worden gebruikt. Ten eerste spaart het een hoop bewegende delen, elektrische aansluitingen en regelelektronica uit. Ten tweede hoef je de laser niet op een vast punt in te bouwen, maar kun je hem op elk gewenst punt van de vloeistofkanaaltjes richten. Dat labs-op-een-chip toch al vaak van transparant materiaal worden gemaakt, komt daarbij goed uit.

bron: Universiteit Twente