Muối có thể điều khiển keo để cải thiện việc lọc nước và phân phối thuốc

Năng lực điều khiển các hạt trong chất lỏng tốt hơn có thể dẫn đến các quá trình lọc nước tốt hơn, các hệ phân phối thuốc mới và nhiều ứng dụng khác.

Thành phần chính, theo các nhà nghiên cứu Yale, là một nhúm muối.

Nhóm nghiên cứu do giáo sư Amir Pahlavan dẫn dắt, đã xuất bản bài báo của mình trên Physical Review Letters.

Hiện tượng khuếch tán là nguyên nhân khiến các hạt lơ lửng như keo chuyển động tùy thuộc vào các nồng độ khác nhau của một chất tan – gradient – trong một dung dịch. Haoyu Liu, một học viên trong phòng thí nghiệm của Pahlavan, lưu ý là hiện tượng này mới được khám phá cách đây chừng hơn 50 năm, tuy nhiên những ứng dụng của nó trong nhiều vi lưu và gợi mở của nó với các dòng chảy trong môi trường mới được hiện thực hóa trong thời gian gần đây.

“Gradient hóa học trên thực tế có mặt ở mọi nơi trong những hệ tự nhiên và cũng có trong những quá trình công nghiệp của chúng ta”, Liu, tác giả đầu của nghiên cứu nói. “Vì vậy hiện tượng này thu hút rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học và các kỹ sư”.

Các nhà khoa học thường sử dụng điện trường hoặc từ trường để điều khiển hệ keo. Nhưng bài báo của Pahlavan và Liu cho thấy những nồng độ khác nhau của muối có thể dẫn đến chuyển động tự phát của hệ keo. Các hiệu ứng này có thể dẫn đến những kết quả không chờ đợi, và ngay cả tạo ra một cuộn xoáy có thể đảo ngược đường đi thông thường của các hạt.
Bằng việc sử dụng các gradient trong muối, polymer, hay những chất hòa tan phân tử khác, đã có một số bước tiến vượt qua những quá trình đó.

“Một là việc sử dụng một gradient muối vô cùng đơn giản, Pahlavan, trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ học và khoa học vật liệu, nói. “Tất cả những gì bạn cần là thêm một chút muối hoặc nước muối để điều khiển hệ keo, thay vì sử dụng những sắp đặt phức tạp hơn”.

Quá trình này có thể hữu dụng nhất trong các hệ tự nhiên

“Không phải lúc nào bạn cũng có một điện trường hoặc từ trường nhưng lại luôn luôn có muối hoặc gradient hóa học, bởi vì hoạt động của con người hoặc vì nhiều quá trình khác có thể diễn ra trong tự nhiên”.

Về mặt ứng dụng, Pahlavan và Liu cho biết, phát hiện mới có thể mang lại lợi ích cho việc làm sạch môi trường.

“Để làm sạch chất gây ô nhiễm, trong đó tiêm các hạt polyme cho phản ứng với luồng hóa chất ở đâu đó, ngăn chúng lan rộng hơn, chúng ta có thể sử dụng các gradient chất tan, qua đó chắc chắn các hạt được tiêm sẽ đến đúng vị trí”, Pahlavan nói.

Phân phối thuốc cũng là một ứng dụng tiềm năng khác.

“Ở đây, bạn muốn đưa các hạt đến một số tế bào khối u hoặc có thể là một màng sinh học”, ông nói. “Có thể là chúng ta sử dụng các gradient chất tan để hướng dẫn các hạt đi đến nơi chúng ta muốn. Đây là những mục tiêu ẩn mà chúng ta không biết trước vị trí để ưu tiên nhưng các gradient chất tan có thể hướng các chất keo đến đúng đích”.

Thanh Phương dịch từ Yale School of Engineering and Applied Science

Nguồn: https://seas.yale.edu/news-events/news/pinch-salt-stirs-surprising-physical-phenomenon