تغییر ترشوندگی سطح، با اعمال ولتاژ

یک تیم تحقیقاتی به رهبری توماس گربر از دانشگاه زوریخ موفق به تغییر چسبندگی یک قطره آب شدند. برای این کارt ولتاژ الکتریکی به آب اعمال شد. قطره آب روی یک ساختار نانومقیاس به نام نانومش از جنس نیترید بور قرار دارد. نیترید بور نیز روی فلز رودیوم قرار دارد. این ساختار لانه زنبوری دارای عمق 1/0 نانومتری است که فاصله هر لانه زنبور از دیگری 2/3 نانومتر است.
محققان نشان دادند که با اعمال ولتاژ به این ساختار می‌توان زاویه تماس و در واقع نوعی ترشوندگی سطح را تغییر داد. زاویه تماس به زاویه‌ای گفته می‌شود که یک قطره با سطح جامد دارد. این زاویه را می‌توان با تصویربرداری به دست آورد.
تغییر در ساختار یک سطح می‌تواند زاویه آن را نیز تغییر دهد. در مقیاس نانومتری، هر تغییری در ولتاژ می‌تواند منجر به تغییر زاویه تماس شود. پیوند نیتروژن با رودیم جای خود را به پیوند هیدروژن با رودیم می‌دهد که این کار موجب صاف‌تر شدن ساختار نانومش می‌شود. این که با چه قدرتی نیترید بور به ساختار رودیوم متصل شده باشد، تعیین کننده عمق لایه نیترید بور است. این موضوع تعیین کننده ساختار لانه زنبوری خواهد بود.
زمانی که ولتاژ به این ساختار اعمال شود، هیدروژن بین لایه رودیم و نیترید بور جمع شده و موجب صاف‌تر شدن سطح می‌شود. میکروسکوپ تونل‌زنی می‌تواند برای تعیین این مقدار صاف شدن مورد استفاده قرار گیرد.
گربر می‌گوید: «درک و کنترل دنیای میکرو و نانومتری چالش بسیار بزرگی است. بعد از وارد شدن به مقیاس نانومتری ما توانستیم میزان ترشوندگی سطح را با اعمال ولتاژ تغییر دهیم. با این کار می‌توانیم میزان اصطکاک سطح را با دقت بالایی اصلاح کنیم. با این روش می‌توان روانسازی سطح را به‌گونه‌ای مطلوب تغییر داد.»
این روش در زیست‌شناسی نیز کاربردهای زیادی خواهد داشت به طوری که با اعمال ولتاژ می‌توان میزان چسبندگی سلول‌ها به سطح را بهبود داد.

نتایج این پروژه در نشریه Nature منتشر شده‌است.