Wissenschaftler der Moskauer Staatsuniversität beschrieben den Mechanismus eines Trägheitslifts, dh einer Hubkraft, die auf Partikel beliebiger Größe in mit Flüssigkeit gefüllten Mikrokanälen wirkt. Dies wurde in einer Pressemitteilung berichtet.
Das Verhalten von Partikeln in mehreren Mikrometern dicken Kanälen hängt von der Reynolds-Zahl ab, die den Fluss einer viskosen Flüssigkeit beschreibt. Auf sie kann eine Hebekraft einwirken, wodurch sie sich über die Strömung bewegen und einen gewissen Abstand zu den Kanalwänden halten. Genaue Berechnungen der Bewegung von Partikeln im Kanal ermöglichen es daher, die Bedingungen auszuwählen, unter denen das Sortieren von Partikeln erfolgt.
Bild: Moskauer Staatliche Universität.
Da mehrere Kräfte gleichzeitig auf Partikel einwirken, ist ihr Verhalten theoretisch schwer zu beschreiben, weshalb sie in früheren Studien auf Vereinfachungen zurückgegriffen haben. Zum Beispiel vernachlässigten die Forscher die Größe der Partikel, die sie als Punkte darstellten, oder betrachteten diejenigen, die sich in der Nähe der Kanalwand bewegen.
Wissenschaftler haben ein Modell entwickelt, das das Verhalten von Teilchen endlicher Größe in der Mitte des Kanals vorhersagt. Dabei gelang es ihnen, die Wechselwirkung von Partikeln mit der Wand zu berücksichtigen. Es stellte sich heraus, dass wenn sich die Dichte eines mikroskopischen Körpers von der Dichte einer Flüssigkeit unterscheidet, dies auch durch die Schwerkraft und die Kraft von Archimedes beeinflusst wird, die die Gleichgewichtsposition verschieben können.
Bei kleinen Werten der Reynolds-Zahl können kugelförmige Partikel in einer bestimmten "Höhe" über die Kanalwand fliegen. Letzteres hängt von der Größe und Dichte der Partikel ab, so dass es möglich ist, die Partikel in engen statt breiten Kanälen effizient zu sortieren. Dies kann verwendet werden, um Krebszellen von gesunden in der medizinischen Forschung auszusondern.
