Imploderende belletjes helpen mengsels

Viskeuze krachten nemen het over en dat betekent dat er vaak extra –bijvoorbeeld micromechanische- componenten nodig zijn om het mengen van vloeistoffen te versnellen. Dat vergt weer extra elektrische aansluitingen en regel-elektronica. Deze voorzieningen zijn met de nieuwe methode niet nodig. In veel gevallen is een lab-on-a- chip systeem transparant en kan de laser naar keuze gericht worden op een plek waar het tempo omhoog moet of waar vloeistoffen gemengd kunnen worden. De onderzoekers verwachten daarom dat de nieuwe techniek een krachtige aanvulling vormt: lab-on-a-chip systemen werken er sneller mee en de fabricage wordt minder complex.

De onderzoekers maken gebruik van een gecontroleerde vorm van ‘cavitatie’: met een laser wordt in het vloeistofkanaal een belletje gegenereerd, door lokale opwarming en drukverlaging. Dat belletje leeft maar kort: het implodeert door de hogere druk in het kanaal. Dit heeft zijn weerslag op de vloeistofsnelheid in het kanaal: die kan oplopen tot 20 meter per seconde. In de directe nabijheid van een wand is het effect nog sterker. Daar ontstaan kortstondig twee bellen en twee sterke, tegengesteld draaiende wervelingen -vortices- in de vloeistof. Dat is een ideale manier om snel vloeistoffen te mengen.

De speciale website over dit onderwerp bevat een aantal filmpjes die de toepassing van de belletjes weergeven voor verschillende geometrieën. De onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie, onder leiding van dr. Claus-Dieter Ohl, publiceren erover in Physical Review Letters.