Nano-stromingsgedrag gesimuleerd met labyrint van steentjes

Een labyrint van legosteentjes is een uitstekend model voor het voorspellen van het stromingsgedrag in een lab-op-een-chip. Realistisch, zichtbaar met het blote oog en zó goedkoop dat het tevens een ideaal experiment is om te demonstreren tijdens science fairs, zo melden onderzoekers van Johns Hopkins University (VS) in Physical Review Letters.

Joelle Frechette en German Drazer bouwden een ‘uitvergrote micro-array’ door een patroon van ronde Legosteentjes op een grondplaat te zetten. Het geheel klemden ze tussen twee perspexplaten, waarna ze het verticaal in een bak met glycerol plaatsten.

Vervolgens lieten ze er van bovenaf balletjes van kunststof of roestvast staal in vallen, met diameters in de orde van een paar millimeter, en keken welk pad ze volgden tussen de obstakels door. Dit als functie van de hoek die het labyrint met de bodem van de bak maakte.

Belangrijke conclusie is dat je dat pad precies kunt voorspellen. Er zit heel weinig willekeur in. En die hoek blijkt ook verrassend weinig uit te maken.

De onderzoekers denken dat deeltjes in een echte micro-array zich op vergelijkbare wijze zullen gedragen en dat het dus wel eens verrassend gemakelijk zou kunnen zijn om een array te construeren die op grootte of bijvoorbeeld oppervlakteruwheid sorteert. Wel loop je kans dat er gekke dingengebeuren wanneer de deeltjesconcentratie zo hoog wordt dat de deeltjes elkaar gaan beïnvloeden.

bron: Johns Hopkins