Oil droplet manipulation on superomniphobic textured surfaces

Mikroakışkan sistemler çoğu zaman kapalı kanallardan oluşmaktadır ve akış bu kanallarda şırınga ya da basınçlı pompa yardımı ile kontrol edilmektedir. Kanallar içerisinde olan akış damlacık halinde de olabilir. Fakat bu sistemlerde, her bir damlacığa ayrı ayrı müdahele etmek mümkün değildir. Kanal temelli yöntemlere alternatif olarak, damlacıklar yüzey üzerinde enerji gradyanı oluşturularak hareket ettirilebilirler. Bu sistemlerle damlacıklar ayrı ayrı idare edilebildiklerinden ve numuneler küçük paketler halinde taşındıklarından daha kontrollü işlemler gerçekleştirilebilmektedir. Örneğin numunelerin konsantrasyonları ve hacimleri daha hassas bir şekilde ayarlanabilmektedir. Bu sistemler özellikle biyolojik analiz ve kimyasal sentez için kullanışlıdır. Bu zamana kadar, su damlacığının yüzey enerji gradyanı kullanılarak hareket ettirilmesi literatürde gösterilmiştir. Diğer bir yandan, yağ damlacıklarının yüzey üzerinde kontrollü olarak taşınması, yağ bazlı solüsyonların düşük yüzey geriliminden dolayı hala başarılamayan zorlu bir iş olarak kalmıştır. Ayrıca, literatürde yağ damlacıklarının taşınması ile ilgili yer alan birçok çalışma sulu ortamda gerçekleştirilmiştir; fakat bu metot potansiyel kullanım alanlarını kısıtlayıcıdır. Bu çalışmada mikrolitre ölçekli yağ damlacıklarının yüksek oranda yağ ve su sevmez (süperomnifobik) dokulu yüzeylerden yararlanılarak taşınması başarmayı amaçlamaktadır. Yüzeye dikey olarak titreşim uygulanarak, yağ damlacıklarının histerezisin üstesinden gelmesi ve dokulu yolu takip ederek yüzey üzerinde ilerlemesi sağlanmıştır. Yağ sevmez özellik yağın yüzeye tutunmasını azaltmak için gereklidir. Bu sistem, tek bir girdi (dikey titreşim) kullanarak damlacık hareketini ayrı ayrı kontrol etme, damlacıkları hassas oranlarda karıştırma ve böylece kanallı sistemlerde karşılaşılan tıkanma ve kontaminasyon gibi problemleri ortadan kaldırma gibi avantajlara sahiptir. Bu çalışmanın başlangıç aşaması ağırlıklı olarak topografik etkilerin yağ sevmez özelliğine olan etkisinin araştırılmasına ve yüksek oranda yağ ve su sevmez (superomniphobic) yüzey üretmeye odaklanmıştır. Yüzeyler geleneksel fotolitografi tekniği kullanılarak silikon plakalar üzerinde üretilmiştir. Bu aşamada yüzeylerde mantar mikroyapısı ve dikey kenarlı mikroyapı olmak üzere iki farklı profili kullanılmıştır. Yağsevmez özelliği elde edebilmek için, mantar mikroyapısının gerekli olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, mikroyapıların kenar uzunluğunun, mikroyapıların arasındaki mesafenin ve TiO2 kaplamasının ıslanılabilirlik özelliğine olan etkisi araştırılmıştır. Yağ damlacıklarının taşınması için, yüksek oranda su ve yağ sevmez özellikte dokulu yüzeyler geliştirilmiş ve bu yüzeyler titreşim uygulanarak test edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında bu yüzeyler nanoparçacık sentezi için kullanılmıştır.