Odkrycie laureatów FNP w Nature Communications

Laureaci programów FNP we współpracy z badaczami z Holandii i Australii odkryli nowy mechanizm tworzenia mikroskopijnych kropel w układach mikroprzepływowych.

Praca powstała w ramach grantu FIRST TEAM Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej, kierowanego przez dr hab. Piotra Korczyka z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN i jest przykładem współpracy z liderem innego grantu FNP - prof. dr hab. Piotrem Garsteckim, kierującym grantem TEAM-TECH w Bacteromic Sp. z.o.o. Wyniki Badań zostały opublikowane w Nature Communications.

Zespół badaczy z Polskiej Akademii Nauk, Delft University of Technology i University of South Australia zbadał tworzenie kropel w złączu dwóch prostopadłych kanałów o szerokości kilkuset mikrometrów. Krzyżowanie przepływów dwóch niemieszających się cieczy w takiej geometrii prowadzi do spontanicznego i niezwykle powtarzalnego tworzenia się kropel. Jest to metoda powszechnie stosowana w kroplowych układach mikroprzepływowych.

Interesującym aspektem wstępnych prac doświadczalnych była niezgodność obserwacji z dotychczasową wiedzą nad mechanizmami tworzenia kropel. Aby wyjaśnić te zaskakujące obserwacje, badacze stworzyli nowy matematyczny model mechanizmu tworzenia się kropel, uwzględniający przepływy wokół kropel, które wcześniej nie były brane pod uwagę. Opracowanie to pozwoliło zidentyfikować nowy reżim tworzenia kropli, oraz przedstawić model procesu tworzenia kropli, który obejmuje wszystkie reżimy zależne od istotności naprężeń ścinających, sił powierzchniowych, oraz przepływu w ograniczonej geometrii mikrokanałów.

Praca w istotny sposób poszerza naszą wiedzę na temat mechanizmów zachodzących w przepływach dwufazowych w mikrokanałach. Mała skala takich układów sprawia, że dominującym oddziaływaniem staje się napięcie powierzchniowe, co prowadzi do fascynujących i często sprzecznych z intuicją efektów.

Precyzyjna kontrola nad tworzeniem niewielkich kropel o pożądanej wielkości jest niezwykle istotna dla rozwoju technik mikroprzepływowych i przełomowych rozwiązań badawczych w analityce biochemicznej, z zastosowaniami np. w sekwencjonowaniu pojedynczych komórek.

Więcej informacji:

• Publikacja w Nature Communications 

Zdjęcia (od lewej): dr hab. Piotr Korczyk / fot. Dominik Kwiatkowski, prof. Piotr Garstecki / fot. Grzegorz Krzyżewski