Se revelan nuevos aspectos de la humectación de superficies

Los hallazgos pueden permitir el desarrollo de nuevas estrategias para el tratamiento de superficies

16.11.2022 - Alemania

Cuando una superficie se moja, también la composición del líquido desempeña un papel en el proceso de humectación. Investigadores del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización (MPI-DS) descubrieron que la separación de fases dentro del líquido humectante afecta directamente a la dinámica de propagación. Sus hallazgos pueden ser importantes en diversas aplicaciones, como la ingeniería de tejidos, la biología y la fabricación de semiconductores. El estudio se ha publicado recientemente en la revista científica PNAS.

Durante la separación de fases, las mezclas líquidas de varios componentes se convierten en una emulsión, un efecto comúnmente conocido por el licor griego Ouzo, que se vuelve pálido al añadirle agua. Además, este proceso ocurre en muchos otros contextos diferentes, como la formación de nubes en el cielo o la condensación biomolecular dentro de las células biológicas. Por lo general, la separación de fases requiere el contacto con partículas sólidas, ya que al mojar su superficie se reduce la energía necesaria.

Los investigadores del MPI-DS en torno a Stefan Karpitschka han descubierto ahora que no sólo la humectación impulsa la separación de fases, sino que también la separación de fases impulsa la humectación. Normalmente, las fuerzas clásicas como la gravedad o la capilaridad provocan la dispersión del líquido. Sin embargo, también la separación de fases impulsa activamente la humectación de la superficie, a veces incluso mucho más rápido. "Esto permite técnicamente manipular películas finas de líquidos complejos sobre superficies, por ejemplo, durante procesos de fabricación que implican el cambio de fase", explica Stefan Karpitschka, jefe de grupo del MPI-DS.

La separación de fases afecta a la propagación de los líquidos

Para revelar el impacto de la separación de fases en la propagación de líquidos, los investigadores estudiaron gotas de mezclas líquidas sobre superficies sólidas. Youchuang Chao, autor principal del estudio, describe los principales resultados: "Observamos un fenómeno de propagación inesperado en comparación con las leyes de propagación bien establecidas para los líquidos de un solo componente. La separación de fases se produce cerca del borde de la gota, lo que permite dirigir los componentes líquidos a esta zona específica, controlando así los procesos químicos". Estos novedosos hallazgos evidencian el fuerte acoplamiento entre la humectación dinámica y la separación de fases, incluso a escala molecular.

Los nuevos conocimientos del estudio pueden permitir el desarrollo de nuevas estrategias para el procesamiento de superficies. Entre ellas, la recuperación de petróleo de las superficies y las aplicaciones en la fabricación de microchips y la industria de los semiconductores.

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Publicación original

Youchuang Chao, Olinka Ramírez-Soto, Christian Bahr, and Stefan Karpitschka; How liquid–liquid phase separation induces active spreading; PNAS 119 (2022) e2203510119

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Publicación original

Youchuang Chao, Olinka Ramírez-Soto, Christian Bahr, and Stefan Karpitschka; How liquid–liquid phase separation induces active spreading; PNAS 119 (2022) e2203510119

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