Η τεχνολογία αυτή επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο της ροής των υγρών σε μικροσκοπική κλίμακα, ανοίγοντας τον δρόμο για επαναστατικές ιατρικές εφαρμογές, με κυριότερη τη στοχευμένη μεταφορά φαρμάκων απευθείας σε συγκεκριμένα σημεία ή όγκους μέσα στο ανθρώπινο σώμα.

Το σύστημα, το οποίο κατασκευάστηκε στις νανοτεχνολογικές εγκαταστάσεις του Κορνέλ (CNF), αποτελείται από ένα πλέγμα εννέα μικροσκοπικών ηλεκτροδίων διαταγμένων σε τετράγωνο, το οποίο καταλαμβάνει μια περιοχή μόλις τριών χιλιοστών. Για τη δημιουργία μιας φυσαλίδας, οι ερευνητές χρησιμοποιούν ηλεκτρικό ρεύμα για να διασπάσουν τα μόρια του νερού, μέσω της διαδικασίας της ηλεκτρόλυσης. Όσο περισσότερο χρόνο εφαρμόζεται η ηλεκτρική τάση, τόσο περισσότερο μεγαλώνει η φυσαλίδα υδρογόνου, με το μέγεθός της να κυμαίνεται από 10 έως 100 μικρόμετρα.

Το κλειδί για τη λειτουργία του τσιπ είναι η χρήση της ακουστικής ενέργειας. Μόλις δημιουργηθούν οι φυσαλίδες, το σύστημα εκτίθεται σε κύματα υπερήχων. Τα ηχητικά αυτά κύματα αναγκάζουν τις μικροφυσαλίδες να συντονιστούν και να αρχίσουν να δονούνται με τεράστια ταχύτητα, μεταφέροντας ενέργεια και παρασύροντας το γύρω υγρό σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Όπως εξηγούν οι φυσικοί του Κορνέλ, το μέγεθος της φυσαλίδας είναι αυτό που καθορίζει τη συχνότητα συντονισμού της. Αν εφαρμοστεί υπέρηχος στα 40 kilohertz και η φυσαλίδα είναι πολύ μικρή ή πολύ μεγάλη, δεν θα δονηθεί σημαντικά, αν όμως έχει ακριβώς το κατάλληλο μέγεθος για να συντονιστεί σε αυτή τη συχνότητα, δημιουργεί μια εξαιρετικά ισχυρή ροή υγρού.

Η νέα αυτή συσκευή μπορεί να προγραμματιστεί ηλεκτρονικά σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας στους επιστήμονες να παράγουν μεμονωμένες φυσαλίδες ή ολόκληρες ομάδες, ορίζοντας με ακρίβεια το πού και το πότε θα εμφανιστούν. Καθορίζοντας το μέγεθος και τη θέση τους, οι ερευνητές μπορούν να στρέψουν τη ροή του υγρού από τα αριστερά προς τα δεξιά, ενώ τοποθετώντας πέντε φυσαλίδες σε σχήμα «L», κατάφεραν να αναγκάσουν το υγρό να κινηθεί ακολουθώντας μια καμπύλη τροχιά.

Όταν πολλές φυσαλίδες έχουν το ίδιο μέγεθος, δημιουργούν απόλυτα συμμετρικές ροές, ενώ αν έχουν διαφορετικά μεγέθη, η μεγαλύτερη φυσαλίδα είναι εκείνη που κυβερνά και καθορίζει την τελική κατεύθυνση του υγρού. Αυξάνοντας την ηλεκτρική τάση, το τσιπ παράγει ένα πυκνό σύννεφο φυσαλίδων με ραγδαία ροή, το οποίο μπορεί να εκτοξευθεί προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση με το απλό άνοιγμα των υπερήχων. Η συγκεκριμένη έρευνα, υπόσχεται να μεταμορφώσει τις μικρορευστονικές συσκευές. Στο μέλλον, τέτοια προγραμματιζόμενα τσιπ θα μπορούν να ενσωματωθούν σε ιατρικά εμφυτεύματα, επιτρέποντας την απελευθέρωση ακριβών δόσεων φαρμάκων απευθείας στους πάσχοντες ιστούς, ελαχιστοποιώντας τις παρενέργειες για τον υπόλοιπο οργανισμό.

^{photo AI: pixabay}