Exploring viscophoresis

Viscoforese verkennen

De diffusie van een Brownse deeltje wordt beïnvloed door de viscositeit van het medium, dat een viskeuze wrijvingskracht uitoefent die de onmiddellijke fluctuaties in de dynamiek van het deeltje dempt. Binnen het kader van de viscophoresetheorie veroorzaakt een inhomogeen medium met een viscositeitsgradiënt dat Brownse deeltjes migreren naar gebieden met een lagere viscositeit om hogere diffusiviteit te bereiken. In deze studie van Vahid Khandan hebben we geprobeerd experimenteel bewijs voor dit fenomeen te leveren met een genuanceerd inzicht op deeltjesniveau.

Vahid Khandan: 'Met behulp van een microfluïdische gradiëntgenerator hebben we met succes een gecontroleerde en zeer stabiele viscositeitsgradiënt geïntroduceerd binnen een gedefinieerd ondiep microkanaal. Verder hebben we direct en nauwkeurig de geïnduceerde driftsnelheid en de bijbehorende diffusiviteitsgradiënt gemeten in reactie op de geïntroduceerde viscositeitsgradiënt met een super-resolutie fluorescentiemicroscoop. Onze experimentele gegevens bevestigden interessant genoeg het bestaan van een viscophoretische driftsnelheid, maar deze snelheid bleek de theoretische verwachtingen aanzienlijk te overtreffen.

We denken dat dit verschil kan voortkomen uit het feit dat grotere deeltjes door hun grootte een sterkere diffusiviteitsverschil ervaren, een detail dat huidige theoretische modellen niet voldoende in overweging nemen. Daarnaast hebben we een uitgebreide studie uitgevoerd naar de wisselwerking tussen viscophoresis en diffusiophoresis, met aandacht voor mogelijke toepassingen zoals het vastzetten en concentreren van deeltjes.

Onze uitgebreide verkenning van viscophoresis in deze studie zal naar verwachting zowel het begrip als de toepassing van transportprocessen beïnvloed door viscositeitsgradiënten aanzienlijk verbeteren, met brede implicaties in uiteenlopende wetenschappelijke velden, zoals celbiologie, chromatografie en membraantechnologie.'

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/54e5e4fd-f902-4d09-901c-bd04f2e3276a