Difusioósmosis controlada por luz

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Un detergente eficaz debe desprender la suciedad de la superficie a limpiar y dispersarla en el líquido de lavado. Para esto último se usan compuestos tensoactivos que forman micelas por acción electrocinética, tanto electroósmosis como difusioósmosis. Se publica en Scientific Reports un curioso trabajo sobre difusioósmosis inducida por luz ultravioleta. Usando un punto láser se logra dibujar figuras, como un corazón o un muñequito. Gracias a ello podría tener múltiples aplicaciones en la industria.

La difusioósmosis es el flujo de un solvente introducido por gradientes en la concentración de un soluto. Suele estar localizada en una capa delgada en la interfaz entre un líquido un sólido. El uso de un polímero fotosensible para controlar la difusioósmosis permite mover partículas suspendidas en un fluido. En el nuevo trabajo se usan polímeros de azobenceno, un monómero fotosensible que responde a la luz mediante una isomerización reversible trans-cis-trans.

El artículo es David Feldmann, Salim R. Maduar, …, Svetlana Santer, “Manipulation of small particles at solid liquid interface: light driven diffusioosmosis,” Scientific Reports 6: 36443 (03 Nov 2016), doi: 10.1038/srep36443. Sobre la difusioósmosis recomiendo J. L. Anderson, “Colloid Transport by Interfacial Forces,” Annual Review of Fluid Mechanics 21: 61-99 (1989), doi: 10.1146/annurev.fl.21.010189.000425. Sobre el azobenceno recomiendo Estíbaliz Merino, María Ribagorda, “Control over molecular motion using the cis–trans photoisomerization of the azo group,” Beilstein Journal of Organic Chemistry 8: 1071–1090 (2012, ), doi: 10.3762/bjoc.8.119.

Por cierto, esta entrada participa en la LX Edición del Carnaval de Química, acogido en Pantomaka. Se puede contribuir hasta el 31 de noviembre de 2016 (basta publicar un post y avisar, p. ej. vía @Pantomakaciencia).

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El azobenceno es una molécula formada por un grupo azo (-N=N-) al que se han unido dos anillos de benceno. El isómero más estable es el E (trans-azobenceno), que tiene una geometría lineal y una estructura plana; existe otro isómero algo menos estable llamado Z (cis-azobenceno), que tiene una geometría angular no plana que conduce a un momento dipolar no nulo. La isomerización E-Z transforma un isómero en el otro; esta isomerización es reversible tanto por luz (vía fotoquímica) como por calor (vía térmica). Por supuesto, la vía fotoquímica requiere luz con una longitud de onda adecuada.

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La difusioósmosis se produce cuando hay una variación (gradiente) espacial de la concentración de los isómeros E y Z en una interfaz sólido-líquido; aparece un flujo hidrodinámico que se puede iniciar usando un punto de luz láser. El resultado es una difusioósmosis inducida por luz que permite dibujar figuras usando las partículas disueltas en el fluido. El resultado puede ser tan espectacular como un muñequito o unas letras.

Este tipo de trabajos puede tener aplicaciones en la industria de los semiconductores. Se han de usar salas limpias que eviten la adsorción de partículas de polvo (submicrométricas) en las superficies. La difusioósmosis promete un sistema de limpieza por láser para estas superficies. Por supuesto también tiene otras aplicaciones en las que haya que mover partículas situadas sobre una superficie.


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