Canicas liquidas

Las canicas líquidas son gotitas antiadherentes (normalmente acuosas ) envueltas por partículas coloidales hidrófobas de escala micro o nanométrica ( teflón , polietileno , polvo de licopodio , negro de carbón , etc.); representando una plataforma para una diversidad de aplicaciones químicas y biológicas. ^{[1] [2] [3]} Las canicas líquidas también se encuentran naturalmente; los pulgones convierten las gotitas de melaza en canicas. ^[4] Una variedad de líquidos orgánicos y no orgánicos se pueden convertir en canicas líquidas. ^{[3] [5] [6]} Las canicas líquidas demuestran propiedades elásticas y no se fusionan cuando rebotan o se presionan ligeramente. ^[6] Las canicas líquidas demuestran un potencial como microrreactores, microcontenedores para el crecimiento de microorganismos y células , dispositivos de microfluidos e incluso se han utilizado en informática no convencional . ^{[5] [6] [7]} Las canicas líquidas permanecen estables en superficies sólidas y líquidas. ^{[1] [8]} Se han descrito la estática y dinámica del rodamiento y rebote de canicas líquidas. ^{[9] [10]} Se han descrito canicas líquidas recubiertas con partículas polidispersas ^[6] y monodispersas . ^[11] Las canicas líquidas no están recubiertas herméticamente por partículas sólidas, sino que están conectadas a la fase gaseosa. Se ha investigado la cinética de la evaporación de las canicas líquidas. ^{[12] [13] [14]}

Las canicas líquidas fueron reportadas por primera vez por P. Aussillous y D. Quere ^[1] en 2001, quienes describieron un nuevo método para construir gotas de agua portátiles en el entorno atmosférico con un recubrimiento hidrofóbico en su superficie para evitar el contacto entre el agua y el suelo sólido (Figura 1). Las canicas líquidas proporcionan un nuevo enfoque para transportar masa líquida en la superficie sólida, que transforma suficientemente los incómodos contenedores de vidrio en un recubrimiento hidrofóbico flexible especificado por el usuario compuesto de polvos de materiales hidrofóbicos. Desde entonces, las aplicaciones de las canicas líquidas en el transporte de masa sin pérdida, microfluídica y microrreactores se han investigado ampliamente. ^{[15] [16] [17] [18]} Sin embargo, las canicas líquidas solo reflejan el comportamiento del agua en la interfaz sólido-aire, mientras que no hay informe sobre el comportamiento del agua en la interfaz líquido-líquido, como resultado del llamado fenómeno de cascada de coalescencia.

Cuando una gota de agua está en contacto con un depósito de agua, se desprenderá rápidamente del depósito y formará una gota hija más pequeña, mientras que esta gota hija continuará pasando por un proceso similar de contacto-desprendimiento-división hasta completar la coalescencia en el depósito, la combinación o resumen de estos procesos de coalescencia autosimilares se llama cascada de coalescencia. ^[19] El mecanismo subyacente de la cascada de coalescencia se ha estudiado en detalle, pero solo ha habido intentos de controlarlo y hacer uso de él. ^{[20] [21] [22]} Hasta hace poco, Liu et al. han llenado este vacío al proponer un nuevo método para controlar la cascada de coalescencia mediante el uso de un recubrimiento nanoestructurado en la interfaz líquido-líquido, las canicas líquidas interfaciales. ^[23]

De manera similar a las canicas líquidas en la interfaz sólido-aire, las canicas líquidas interfaciales se construyen en la interfaz hexano / agua utilizando gotitas de agua con un revestimiento de superficie compuesto de materiales a escala nanométrica con humectabilidad especial (Figura 2). Para realizar canicas de agua interfaciales en la interfaz hexano/agua, el tamaño de partícula individual de la capa de revestimiento de superficie debe ser lo más pequeño posible, de modo que se pueda minimizar la línea de contacto entre las partículas y el depósito de agua; también se prefiere la humectabilidad especial con hidrofobicidad e hidrofilicidad mixtas para la formación de la canica de agua interfacial. La canica de agua interfacial se puede fabricar recubriendo primero una gota de agua con nanomateriales con humectabilidad especial, por ejemplo, nanocables de carbono híbridos, óxido de grafeno . Después, se aplica una capa de revestimiento secundaria de fluoruro de polivinilideno (PVDF) sobre la gota de agua recubierta. Luego, la gota de agua doblemente recubierta se vierte en la mezcla de hexano/agua y finalmente se deposita en la interfaz hexano/agua para formar la canica de agua interfacial. Durante este proceso, el recubrimiento de PVDF se difundió rápidamente en hexano para equilibrar la interacción hidrofóbica entre el hexano y la gota de agua, mientras que los nanomateriales se autoensamblaron rápidamente en una capa protectora nanoestructurada en la superficie de la gota a través del efecto Marangoni .

La canica de agua interfacial puede resistir completamente la cascada de coalescencia y existir casi permanentemente en la interfaz hexano/agua, siempre que la fase de hexano no se agote por vaporización . Las canicas de agua interfaciales también pueden realizar una serie de movimientos sensibles a estímulos al integrar los materiales funcionales en la capa de revestimiento de la superficie. Debido a su singularidad tanto en forma como en comportamiento, se especula que las canicas de agua interfaciales tienen aplicaciones notables en microfluídica , microrreactores y transporte de masa.

• Emulsión de Pickering
• Esferificación (proceso culinario)