Icon up Overzicht

Nanofluids

Onderwerp: Atoomfysica, Elektrisch veld en magnetisch veld, Kern- & Deeltjesprocessen (vwo), Nanotechnologie

Naarmate nanotoepassingen steeds meer tot de mogelijkheden behoren, wordt het interessanter om onderzoek te doen naar bijvoorbeeld DNA: proteïne om mechanismen in het menselijk lichaam te begrijpen. Het wordt daarom steeds belangrijker om moleculen te bestuderen in hun natuurlijke omgeving en dit is vaak in een vloeistofomgeving.

Een impressie van een bloedbaan met daarin een cel die mogelijk ziek is.

Toekomstmuziek

Voorbeeld van Nanogeneeskunde?
In de animatie zie je hoe ‘slechte’ cellen in een bloedbaan automatisch worden geselecteerd en weggeleid. Ze worden vervolgens vastgezet. Hier bevinden zich twee naalden waarmee vloeistof uit de cel en in de cel gespoten kan worden. De weggehaalde vloeistof kan weer geanalyseerd worden en ‘gezonde’ vloeistof kan de cel in worden gespoten. Dit is echter nog maar een toekomstplaatje. Stap voor stap moet er naar dit soort toepassingen toe gewerkt worden. Kijk maar eens naar de onderstaande animatie. Animatie over nanogeneeskunde. (6 mb)

Vloeistof voortbewegen

Een manier om vloeistof voort te bewegen is door een isolator als contactwand te gebruiken. Aan het oppervlak van de isolator zal over het algemeen een bepaalde lading heersen. Dit zie je dan ook terug in de vloeistof. De tegenovergestelde lading zal zich bij de wand bevinden. Door nu een elektrisch veld over het geheel te zetten, kun je de vloeistof in beweging zetten.

Het principe van EOF (Electro-osmotic flow) wordt gebruikt om een vloeistof voort te bewegen. Ladingdragers in de vloeistof zullen gaan bewegen door een uitwendig aangelegd elektrisch veld. Door die beweging wordt de rest van de vloeistof ‘meegetrokken’. Veranderingen in het electrisch veld, zorgen voor veranderingen in de vloeistofsnelheid.

Vloeistof wordt voortbewogen door middel van electro-osmotic flow. Door het veld om te keren, verandert de snelheid van teken.

Moleculen scheiden

Het is met dezelfde techniek ook mogelijk om verschillende moleculen van elkaar te scheiden. Dit zie je terug in het volgende filmpje. Deze scheiding wordt veroorzaakt doordat moleculen met een grotere lading meer versneld worden dan moleculen met een kleinere lading.

Scheiding van stoffen. Door verschillende elektrische eigenschappen van de opgeloste stoffen, zorgt het aangelegde elektrische veld dat de stoffen een verschillende versnelling krijgen met als gevolg scheiding van stoffen.

Op hele kleine schaal is de grootte van moleculen (opgelost in de vloeistof) ook belangrijk. Kijk maar naar onderstaand plaatje.

Je ziet dat grotere moleculen zich midden in het kanaal bevinden. Daar is de vloeistofsnelheid echter ook het grootst. Gemiddeld zullen deze zich sneller voortbewegen. Je kunt je voorstellen dat op een hele kleine schaal, grote moleculen zich één voor één door een kanaaltje moeten bewegen.

Nanokanaaltjes maken

Een manier om een kanaaltje te maken is de volgende. Je hebt een substraat en daarop maak je een laagje materiaal met een bepaalde vorm. Daarna giet je over deze vorm een ander materiaal. Als dit gebeurd is, verwijder je het oorspronkelijke laagje materiaal en houd je een kanaaltje over. Eigenlijk is er sinds men de techniek van het gieten van kerkklokken beheerst weinig veranderd, alleen is de schaal iets aangepast.

Eigenlijk is er sinds men de techniek van het gieten van kerkklokken beheerst weinig veranderd, alleen is de schaal iets aangepast.

Tot slot

Al met al is nanofluidics een relatief nieuwe discipline. Op dit moment bevindt veel zich nog op microniveau. Via top-down benadering wordt nanoniveau benaderd en soms ook al bereikt.

Bronnen.
www.nanofluidics.com
• info + beeldend materiaal van BIOS (Biosensors) groep, faculteit der technische wetenschappen, Universiteit Twente