Ο διαχωρισμός των υγρών μπορεί να γίνει με ηλεκτρική μέθοδο

Από την ιστοσελίδα PhysicsWeb, Αύγουστος 2004

Μια ομάδα φυσικών στη Γαλλία πέτυχε κάτι που πολλοί το προσπαθούν εδώ και 50 χρόνια. Να διαχωρίσουν δύο υγρά που έχουν αναμιχθεί, με τη χρήση κατάλληλων ηλεκτρικών πεδίων. 

Ο Ludwik Leibler και οι συνεργάτες του στην Ανώτερη Σχολή Βιομηχανικής Φυσικοχημείας (ESPCI) στο Παρίσι, το πέτυχαν εφαρμόζοντας ένα ανομοιογενές πεδίο σε ένα μίγμα παραφίνης και ελαίου σιλικόνης. Η μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον διαχωρισμό σε μικροσκοπική κλίμακα υγρών που αναμιγνύονται.  

Ο διαχωρισμός δύο υγρών ενός μίγματος - όπως π.χ λάδι και νερό ή ενός πολυμερούς και του διαλύτη του - είναι μια διαδικασία που γίνεται συχνά στη βιομηχανία. Συνήθως επιτυγχάνεται χαμηλώνοντας τη θερμοκρασία ενός μίγματος μέχρι τη λεγόμενη θερμοκρασία αλλαγής φάσης, στην οποία οι θερμικές ταλαντώσεις που είναι υπεύθυνες για την διατήρηση της κατάστασης ανάμιξης, γίνονται ελάχιστες. Υπάρχουν όμως αρκετές περιπτώσεις  όπου δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την παραπάνω μέθοδο γιατί πρέπει για διάφορους λόγους να διατηρήσουμε τη θερμοκρασία σταθερή. Τότε χρειαζόμαστε άλλες μεθόδους. 

Ο Leibler και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι τα ανομοιογενή πεδία μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το μίγμα μέχρι και 50 φορές περισσότερο, σε σχέση με τα ομογενή πεδία, γιατί η σύζευξη είναι άμεση. Για να το αποδείξουν τοποθέτησαν το μίγμα τους σε μια κυψελίδα αποτελούμενη από 2 γυάλινες πλάκες, στη χαμηλότερη εκ των οποίων τοποθέτησαν μια διάταξη από ηλεκτρόδια πάχους 25 νανομέτρων από οξείδια ιριδίου και κασσιτέρου. Τα ηλεκτρόδια απείχαν το ένα από το άλλο κατά 50 μικρόμετρα και ήταν ανομοιογενώς διασπαρμένα. 

Χρησιμοποιώντας μια διαφορά δυναμικού 100 volts, παρατήρησαν ότι το έλαιο σιλικόνης μετακινήθηκε προς τα ηλεκτρόδια, ενώ η παραφίνη παρέμεινε σε πιο μεγάλη απόσταση. Επιπλέον, το υγρό επανήλθε στην κατάσταση μίγματος όταν καταργήθηκε το πεδίο. Ο Leibler προβλέπει ότι το φαινόμενο θα μπορούσε επίσης να εμφανιστεί με χρήση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, όπως π.χ με δέσμη λέιζερ, ανοίγοντας έτσι νέες δυνατότητες στο πεδίο της ηλεκτροοπτικής. 

Αναφορά: (Y Tsori et al. 2004 Nature 430 544).