تحول در ساخت ابزارهای پزشکی و آزمایشگاه روی تراشه

به گزارش گروه رسانه‌های دیگر آنا از ایسنا، سال‌هاست که مهندسان به دنبال تولید سطح جدیدی بوده‌اند که بتواند مایعات را هم جذب و هم دفع کند. چنین فناوری دارای کاربردهای بالقوه زیادی از فیلتر کردن آب و ساخت ابزارهای زیست پزشکی گرفته تا لنزهای نوری مایع و سیستم‌های آزمایشگاه روی تراشه خواهد بود.

سطح مسی تولید شده توسط ظهیری و همکارانش، ارزان و قابل مقیاس‌بندی است و فقط با یک باتری الکتریکی معمولی نیرودهی می‌شود. این سطح با اعمال نیروی الکتریسیته به آن، از یک سطح بسیار دافع آب (سوپرهیدروفوبیک) به یک سطح بسیار جاذب آب (سوپرهیدروفیلی) تبدیل می‌شود.

بنیامین ظهیری، یکی از رهبران ارشد این مطالعه، گفت: «زمانی که ولتاژهای بسیار کوچک به این سطح اعمال می‌شود، قطرات ریز آب به شدت به آن می‌چسبند و با تغییر دادن اندازه ولتاژ و مدت زمان اعمال آن به سطح، می‌توان زاویه‌ای که هر قطره با سطح تشکیل می‌دهد و همچنین سرعت این رخداد را با دقت کنترل کرد. زمانی که ولتاژ قطع می‌شود، این قطرات شکل و وضعیت اولیه خود را باز می‌یابند».

گروه‌های علمی دیگر با استفاده از محرک‌هایی مانند حرارت، تشعشع فرابنفش و پرتوهای ایکس، این رفتار خاص سطوح مسی را دستکاری کرده‌اند اما برای دستیابی به این هدف، به طور مثال، نیاز به دماهای بالا (تا 300 درجه سانتی‌گراد) و مدت زمان طولانی جهت قرار گرفتن سطح مسی در معرض حرارت است و این موضوع چنین سطحی را برای کاربرد در اهداف مصرفی و صنعتی غیرعملی می‌کند.

با این حال، محرک‌ الکتریکی مورد استفاده بنیامین ظهیری و تیم علمی‌اش رفتار wetting سطح مسی جدید را به سرعت (ظرف اندک ثانیه‌ها یا اندک دقایقی‌) تغییر می‌دهد و برای انجام این عمل فقط به ولتاژهای باتری‌های معمولی (کمتر از 1/5 ولت) نیاز است. جریان برق این کار را با تغییر دادن وضعیت اکسیداسیون سطح مسی انجام می‌دهد و این سطح شامل ترکیبی از اکسید مس(II)(CuO) هیدروفیلی و اکسید مس(I)(Cu2O) هیدروفوبیک است.

گرچه تیم علمی دانشگاه بریتیش کلمبیا مس را به دلیل ارزان بودن و فراوانی‌اش به کار برده، ظهیری معتقد است شاید دستکاری الکتروشیمیایی فلزات دیگر و اکسیدهای فلزی هم نتایج مشابهی ارائه دهد. به گفته محققان همچنین می‌توان هر مایع رسانایی مانند خون را به این سطح مسی جدید اعمال کرد.