میکرو پیازها و جوهر مغناطیسی

سیستم‌های میکروسیال برای تولید آسان قطره‌های امولسیونی چند فازی و کپسول‌های پلیمری چند لایه به‌کار برده می‌شوند. این ساختارها در زیر میکروسکوپ شبیه به پیازهای کوچک دیده می‌شوند.

محققان دانشگاه هاروارد روش ساده‌ای برای ساخت یک مرحله‌ای ساختارهای لایه‌ای به‌وسیله سیستم میکروسیالی ابداع نموده‌اند. دانشمندان با به‌کارگیری سیستم میکروسیال پیچیده، که شامل لوله‌های موئین شیشه‌ای چند لایه با پوشش‌های جاذب و دافع آب هستند، باعث شده‌اند تا جریان‌های مخالف از مایعات غیر قابل امتزاج به‌شکل کلوئید در کنار هم حضور داشته باشند. در اثر عبور جریان‌های مخالف از درون لوله موئین، قطرات کوچک تشکیل می‌شوند. در داخل این قطرات مرزهای فازی به‌طور هوشمندانه‌ای در هم گسیخته شده و بر حسب ساختارسیستم، قطره‌های امولسیونی سه یا چهار لایه‌ای تشکیل می‌شود. این فرآیند، اولین روش ساخت قطره‌های امولسیونی چند لایه است. در حقیقت این ساختارها، میکروکپسول‌های جدیدی هستند که به‌وسیله David A. Weitz و Shin Hyun Kim معرفی شده‌اند.

یکی از کاربردهای ساده ساختارهای مذکور، جوهرهای مغناطیسی است که توسط ویتز و کیم تولید و در نمایشگرها به‌کار برده شده‌است. فاز روغنی (غیر آبی) شامل محلولی از پلیمر شبکه‌ای شده به‌وسیله اشعه ماورا بنفش است. این محققان، قطره‌های امولسیونی با ساختار هسته- لایه تولید نمودند (که هسته شامل محلول پلیمر است که به‌وسیله لایه‌ای از آب احاطه شده است) سپس ذرات مغناطیسی و پیگمنت‌های سیاه رنگ را در داخل محلول پلیمر، مخلوط کرده و به‌وسیله اشعه ماورا بنفش تحت تابش قرار دادند که حاصل آن، کپسول‌های شفاف با دیواره جامد و هسته جامد سیاه رنگ بود که به‌طور آزادانه در لایه‌ای از فاز آبی به‌همراه ذرات پلاستیکی شناور بودند. در غیاب میدان مغناطیسی، هسته‌های سیاه رنگ در مرکز کپسول باقی می‌مانند. یک لایه از این کپسول‌ها که در صفحه نمایش به‌کار برده شده‌اند، به رنگ سفید ظاهر می‌شود زیرا ذرات پلاستیکی نور را منعکس می‌کنند. در حضور میدان مغناطیسی، هسته به‌سمت سطح نمایشگر حرکت می‌کنند و رنگ سیاه قابل رویت می‌شود.

کاربرد دیگر کپسول های چند لایه در انتقال داروهای چند جزئی است که هر جزء به‌طور جداگانه و به‌تدریج در اندام‌های مختلف بدن رها می‌شوند.

نتایج این تحقیق در مجله Journal Angewandte Chemi به چاپ رسیده است.