Cremaschini S. et al.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c16573
Una collaborazione tra gruppi di ricerca afferenti al Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Padova ha osservato sperimentalmente per la prima volta e spiegato teoricamente tramite simulazioni la rottura di gocce d’acqua poste su superfici opportunamente ingegnerizzate tramite l’utilizzo di un fascio di luce.
Il lavoro è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista ACS Applied Materials & Interfaces: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c16573
Così spiega il Prof.Giampaolo Mistura: "Al giorno d’oggi la manipolazione di fluidi in forma di gocce su superfici ha importanti implicazioni in campo industriale e medico. Il preciso controllo del movimento di tali gocce si può ottenere sfruttando peculiari proprietà di determinati materiali, che presentano superfici opportunamente ingegnerizzate per ridurre il contributo della forza d’attrito. In un precedente lavoro del 2022 siamo stati in grado di manipolare gocce d’acqua sfruttando l’effetto fotovoltaico del niobato di litio (LiNbO3) e realizzando su tale materiale una “superficie liquida” chiamata LIS per ridurre l’attrito. In quel lavoro avevamo osservato che si poteva arrivare anche allo splitting di gocce d’acqua, ma i risultati preliminari non erano molto riproducibili”.
“Il niobato di litio” -prosegue la Dr.ssa Annamaria Zaltron- “è un particolare materiale in cui si formano accumuli di carica superficiali in seguito all’illuminazione con un opportuno fascio luminoso (ad esempio un laser nel visibile). Gli accumuli di carica si comportano come degli elettrodi “virtuali” e “riconfigurabili” che possono essere sfruttati sia per manipolare le gocce d’acqua sfruttando la forza dielettroforetica, sia per rompere le gocce. In particolare, unendo le mie conoscenze del materiale a quelle di wetting del gruppo del Prof. Mistura, siamo stati in grado di ottenere in maniera controllata lo splitting di gocce, notando che mentre una parte della goccia madre rimane intrappolata nell’area carica, un secondo frammento si muove lungo tre direzioni preferenziali, legate alle proprietà cristallografiche di LiNbO3.”
“Tale fenomeno sperimentale” - conclude il Prof. Paolo Umari - “è stato possibile spiegarlo utilizzando delle simulazioni numeriche. In particolare, si è trovato che il fenomeno è il risultato sinergico dell’effetto fotovoltaico combinato con gli effetti termici indotti dal riscaldamento del materiale tramite un fascio laser: l’effetto fotovoltaico determina lo splitting delle gocce, mentre l’effetto piroelettrico spiega perché un frammento si muove lungo tre specifiche direzioni dopo l’evento di rottura della goccia madre”.
