Air merupakan sumber daya alam yang menjadi sandaran umat manusia dan dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Dalam beberapa tahun terakhir, pola dan pengendalian aliran sejumlah kecil air telah menarik perhatian luas di bidang ilmu material, kimia, dan biomedis.
"Memotong air dengan pisau"? Pada tanggal 1 September, reporter diberitahu bahwa tim peneliti Universitas Xi'an Jiaotong dan Universitas Politeknik Northwestern berkolaborasi untuk mengedepankan teknologi baru "air potong laser", dan realisasi gagasan ini, untuk "air! "Penerapan air memberikan ide baru.
Pemotongan laser "kue air" terbuat dari berbagai pola.
Realisasi pemotongan dan pengolahan air dengan laser
Cara "menjinakkan" air dan memanfaatkannya telah menjadi bahan penelitian sejak zaman kuno. Memotong air, di mata orang-orang adalah hal yang luar biasa, seperti puisi terkenal penyair Dinasti Tang, Li Bai: "Menggambar pisau untuk memotong air lebih banyak, mengangkat cangkir untuk menghilangkan kesedihan yang lebih menyedihkan." Hal ini tercermin dalam air, sebagai cairan yang tidak teratur, sulit untuk diplastiskan dan dipotong dengan metode tradisional.
Saat ini, cara utama untuk mengendalikan morfologi dan aliran air jejak adalah dengan melakukan pra-pemrosesan saluran padat. Namun, karena sifat air yang tidak teratur dan fluiditas, pemesinan air yang presisi masih menjadi tantangan. Dapatkah pemotongan laser, sebagai teknologi yang memanfaatkan efek fototermal untuk memproses bahan padat, memungkinkan pemotongan dan pengolahan air?
Berdasarkan gagasan di atas, kelompok Prof. Li Fei di Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati Universitas Xi'an Jiaotong dan kelompok Rekan Prof. Li Xiaoguang di Sekolah Fisika Universitas Politeknik Northwestern telah berkolaborasi untuk memanfaatkan laser, yaitu dikenal sebagai "pisau tercepat", dan mengadopsi teknologi pemrosesan laser dengan mengatur sifat fluiditas dan tegangan permukaan air. Dengan menggunakan teknologi pemrosesan laser, tim mewujudkan gagasan "pemotongan air dengan laser" dengan menyesuaikan sifat fluiditas dan tegangan permukaan air, sehingga "memotong air dengan pisau" menjadi kenyataan.
Tim pertama kali menggunakan nanopartikel silika hidrofobik untuk melapisi permukaan air, membuat "kue air" dengan ketebalan submilimeter, dan kemudian memotong "kue air" dengan laser, berhasil mewujudkan gagasan "pemotongan air laser" dan " pemotongan air laser". Ide "pemotongan air dengan laser" berhasil diwujudkan, dan berbagai "pola" pun tercipta.
Telusuri alasan mengapa "kue air" bisa dipotong
Mengapa laser bisa secara ajaib memotong air? Tim peneliti, "kue air" dapat dipotong dengan laser karena dua alasan utama: Pertama, permukaan "kue air" dari nanopartikel silika pada panjang gelombang 10,6 mikron laser inframerah memiliki daya serap yang kuat, setelah iradiasi laser, partikel nano silika Setelah iradiasi laser, nanopartikel silika menyerap energi laser yang diubah menjadi panas untuk penguapan air; kedua, ketika air setempat diuapkan, aliran air akan mendorong permukaan nanopartikel silika semakin menutupi permukaan air yang terbuka, sehingga mencegah proses “penyembuhan” air.
Perkenalan Li Fei, tim juga mengeksplorasi volume air melalui eksperimen pada area "kue air", ketebalan "kue air" pada kelayakan pemotongan dan ketebalan "kue air", kecepatan pemindaian laser pada keakuratan pemrosesan Parameter eksperimen yang dioptimalkan dari "pemotongan air laser" diperoleh. Selanjutnya, pemotong laser diterapkan untuk berhasil memproses chip mikrofluida yang umum digunakan, termasuk saluran silang dan saluran terdispersi, memastikan kemampuan "pemotongan air laser" untuk memproses struktur mikrofluida yang kompleks, dan menentukan bahwa chip mikrofluida diproses dengan "pemotongan air laser" minimal bisa mencapai 350 mikrometer. Telah ditentukan bahwa chip mikrofluida terkecil yang diproses dengan "pemotongan air laser" dapat berukuran 350 mikrometer.
Chip mikrofluida yang dibuat dengan "pengirisan air laser" dapat diterapkan di banyak bidang.
Manipulasi cairan adalah salah satu aplikasi utama chip dan tetesan mikrofluida. Tim menerapkan chip dan tetesan mikrofluida yang diproses dengan "pengirisan air laser" untuk manipulasi cairan yang relevan, dan mengkonfirmasi fungsi manipulasi cairan dari chip dan tetesan mikrofluida mandiri yang disiapkan.
Dalam perjalanan penelitian, berdasarkan keterbukaan chip mikrofluida yang diproses dengan "air yang dipotong laser", tim menerapkan chip mikrofluida yang diproses dengan "air yang dipotong laser" sebagai platform reaksi mini untuk mewujudkan sintesis kimia. Misalnya kompleksasi tembaga-amoniak dan sintesis asam amino dengan ninhidrin terhidrasi. Berdasarkan transmisi cahaya dari chip mikrofluida yang diproses dengan "air potong laser", tim mengembangkannya sebagai mikroreaktor untuk penginderaan biokimia dan platform deteksi kolorimetri untuk mendeteksi biomarker seperti ion logam, protein, urea, dan asam nukleat. Akhirnya, chip mikrofluida yang diproses digunakan sebagai cetakan berpola untuk manipulasi elektrokinetik logam cair dan sintesis hidrogel berpola, dan sebagai pengenceran gradien obat dan platform kultur sel.
Melalui penelitian tersebut, tim secara inovatif mengusulkan teknik pemrosesan air dengan pemotongan laser, yang memecahkan tantangan dalam memproses air secara tepat dengan mengikat aliran air. Chip mikrofluida yang dibuat dengan pemotongan laser air menunjukkan potensi untuk diterapkan di berbagai bidang, termasuk kimia, kesehatan, ilmu material, dan biomedis.
