A manipulação precisa de gotículas de tamanho picolitro e nanolitro é crucial para o desenvolvimento de manufatura avançada, biomedicina e diagnósticos em microchips. No entanto, nessa microescala, as gotículas são altamente suscetíveis à microestrutura da superfície, e o alto atrito na interface sólido-líquido dificulta seu transporte estável.
Para solucionar esse problema, uma equipe de pesquisa do Centro de Nanoestruturas da Ciência dos Materiais do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais (NIMS) do Japão propôs uma nova abordagem. Liderado pelo Dr. Mizuki Tenjimbayashi, o grupo de pesquisa mudou seu foco da modificação de superfícies sólidas para a manipulação direta das próprias gotículas. Eles desenvolveram um método que utiliza tecnologia de pulverização ultrassônica para encapsular nanopartículas de dióxido de titânio em fase vapor, modificadas com fluorocarbono e com aproximadamente 20 nanômetros de diâmetro, ao redor de uma gotícula de tamanho picolitro, formando um revestimento dinâmico de nanopartículas. Suas descobertas foram publicadas no periódico acadêmico *ACS Nano*.
Essa estratégia de revestimento altera o mecanismo físico da interação entre a gotícula e a superfície sólida. A gota revestida com nanopartículas deixa de sofrer atrito líquido significativo diretamente com a superfície do substrato. Em vez disso, forma-se um contato sólido-sólido entre as partículas de revestimento e o substrato, reduzindo significativamente a força necessária para impulsionar o deslizamento da gota para o nível sub-nanonewton. Dados de pesquisa mostram que, em comparação com interfaces super-hidrofóbicas tradicionais, essa tecnologia reduz o limite inferior do volume no qual as gotas podem se mover de forma estável em três a quatro ordens de magnitude.
Simultaneamente, esse revestimento de nanopartículas não restringe a fluidez inerente da gota. As gotas revestidas ainda podem realizar operações como fusão, divisão ou mudança de forma sob estímulos externos, o que é um requisito fundamental para a realização de funções microfluídicas complexas. Essa tecnologia de revestimento de gotas fornece uma nova ferramenta para alcançar o controle preciso de fluidos em microescala e espera-se que impulsione o desenvolvimento de microfluídica em nível de picolitros, sistemas nanofluídicos e microrrobôs flexíveis. A aplicação dessa tecnologia pode miniaturizar ainda mais operações como síntese química, diagnósticos médicos e biossensores, exigindo apenas reagentes em nível de picolitros, ajudando assim a reduzir o consumo de recursos e a geração de resíduos.
