Dr hab. Piotr Korczyk wraz z zespołem z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN (dr. inż. Sławomirem Błońskim oraz mgr. inż. Damianem Zarembą) i prof. Piotrem Garsteckim z Instytutu Chemii Fizycznej PAN, we współpracy z Volkertem van Steijn (TU Delf), Davidem A. Beattie (UniSA) oraz badaczami z Holandii, Australii i Polski, odkryli nowy mechanizm tworzenia mikroskopijnych kropel w układach mikroprzepływowych.
Zespół zbadał tworzenie kropel w złączu dwóch prostopadłych kanałów o szerokości kilkuset mikrometrów. Krzyżowanie przepływów dwóch niemieszających się cieczy w takiej geometrii prowadzi do spontanicznego i niezwykle powtarzalnego tworzenia się kropel. Jest to metoda powszechnie stosowana w kroplowych układach mikroprzepływowych.
Interesującym aspektem wstępnych prac doświadczalnych była niezgodność obserwacji z dotychczasową wiedzą nad mechanizmami tworzenia kropel. Aby wyjaśnić te zaskakujące obserwacje, badacze stworzyli nowy matematyczny model mechanizmu tworzenia się kropel, uwzględniający przepływy wokół kropel, które wcześniej nie były brane pod uwagę. Opracowanie to pozwoliło zidentyfikować nowy reżim tworzenia kropli oraz przedstawić model procesu tworzenia kropli, który obejmuje wszystkie reżimy zależne od istotności naprężeń ścinających, sił powierzchniowych oraz przepływu w ograniczonej geometrii mikrokanałów.
Odkrycie to w istotny sposób poszerza naszą wiedzę na temat mechanizmów zachodzących w przepływach dwufazowych w mikrokanałach. Mała skala takich układów sprawia, że dominującym oddziaływaniem staje się napięcie powierzchniowe, co prowadzi do fascynujących i często sprzecznych z intuicją efektów. Precyzyjna kontrola nad tworzeniem niewielkich kropel o pożądanej wielkości jest niezwykle istotna dla rozwoju technik mikroprzepływowych i przełomowych rozwiązań badawczych w analityce biochemicznej, z zastosowaniami np. w sekwencjonowaniu pojedynczych komórek.
Praca powstała w ramach grantu FIRST TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, kierowanego przez dr. hab. Piotra Korczyka i we współpracy z liderem innego grantu FNP – prof. dr. hab. Piotrem Garsteckim z ICHF PAN, kierującym grantem TEAM-TECH w Bacteromic Sp. z.o.o. Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym magazynie „Nature Communications”.
JK
(Źródło: IPPT PAN)