Dinámicas de Flujo y Transporte por Imbibición Nanofluídica en Películas Delgadas Mesoporosas

PIZARRO, AGUSTIN D.; SOLER-ILLIA, GALO J. A. A.; BELLINO, MARTÍN G.

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; Fronteras en Bionanotecnología III; 2022

Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires

La nanofluídica es una disciplina que comprende la ciencia y la tecnología de manipulación de fluidos en dispositivos artificiales, donde los canales tienen diámetros nanométricos y los volúmenes involucrados son del orden del picolitro, características que dan potencial de aplicación en el desarrollo de sistemas bioinspirados, dispositivos de sensado y generación de energía. En particular, existe a nivel mundial un nicho de posibilidades para el aprovechamiento integral de las películas delgadas mesoporosas (PDM) funcionales a partir de su inserción en dispositivos microfluídicos. Estas PDMs pueden obtenerse con alta calidad óptica, libres de grietas y de manera reproducible, siguiendo protocolos bien establecidos 1, que combinan la química sol-gel con la estrategia de autoensamblado inducido por evaporación. Con esta plataforma, gracias a la capilaridad otorgada por la porosidad de las PDM es posible aprovechar los fenómenos de imbibición espontánea que ocurren para estudiar y explotar las dinámicas de infiltración y procesos de transporte de especies químicas en la matriz porosa. Solamente colocando una gota de líquido sobre la superficie del PDM, parte de esta ingresa a la red de nanoporos de espontáneamente, infiltrándose y produciendo un cambio en el índice de refracción -y por consiguiente un cambio de color significativo entre las zonas secas y mojadas - de la película, cuya dinámica puede seguirse en tiempo real por microscopía de Luz Visible. Las dinámicas de infiltración conocidas consisten en un avance que se produce por fuerzas capilares hasta que los efectos de la evaporación desde los nanoporos comienzan a compensarlas, llevando al frente de avance del fluido a alcanzar una posición de estado estacionario dentro del film. Existen modelos que contemplan el comportamiento observado en esta plataforma y mediante ajuste permiten obtener parámetros nanofluídicos para comprender las fenomenologías observadas2. La posibilidad de colocar cantidades ínfimas de fluido en entornos nanométricos de manera reproducible y comprender su comportamiento representa un gran valor en el desarrollo de plataformas bioinspiradas. En este trabajo se estudia la reproducibilidad de la plataforma y el comportamiento hidrodinámico de diferentes soluciones salinas, a partir de las dinámicas que se obtienen al variar su naturaleza y concentración.