利用光响应表面活性剂实时操控液滴

在微流控、热学、生物医学和能源器件中，固体基底上液滴的快速可编程输运备受青睐。以往的研究集中于设计具有非对称结构或梯度润湿性的基底，其中液滴行为被被动控制，或通过施加外部电、热、磁或声刺激来实现，而这些要么需要制备电极，要么需要强外加场。在本工作中，我们利用低强度光和光响应表面活性剂，在注液表面（LIS）上以及固体表面毛细通道内实现了可调且可编程的液滴运动。当被适当波长的光照射时，表面活性剂可可逆地改变其分子构象，从而调节多相流体系统中的界面张力。这产生了驱动液滴运动的马兰戈尼流。利用我们合成的两种新型表面活性剂，我们展示了液滴在液体表面、LIS 上以及微通道内的快速线性和复杂二维运动。我们还使用示踪粒子可视化了内部流动模式，并建立了简单的标度关系来解释依赖于液滴尺寸的流速。本研究所展示的方法为微流控、热学和集水器件中液滴的动态操控提供了一种简单而令人兴奋的新途径。