ปริมาณเกลือตามปริมาณสามารถช่วยควบคุม “ผลกระทบของวงแหวนกาแฟ” ที่เกิดขึ้นเมื่อตัวทำละลายระเหยออกจากสารละลายที่มีอนุภาคที่ไม่ระเหยง่าย เทคนิคนี้พัฒนาขึ้นโดยนักวิจัยในจีน ใช้ได้กับพื้นผิวหลายประเภท รวมถึงกราฟีน กราไฟต์ และโพลีเมอร์ และสามารถช่วยให้วิศวกรเคลือบสารเคลือบและสีย้อมที่สม่ำเสมอมากขึ้น
แม้ว่าเอฟเฟกต์แหวนกาแฟจะได้ชื่อมาจากคราบ
ที่คุ้นเคยที่ทิ้งไว้เมื่อกาแฟหยดลงด้านข้างของถ้วยและกระจายไปทั่วฐาน แต่ก็เกิดขึ้นในของเหลวอื่นๆ ด้วยเช่นกัน ในกระบวนการที่ศึกษามาอย่างดีนี้ ขอบของหยดของเหลวบนพื้นผิวจะตรึงกับพื้นผิวนั้น ป้องกันไม่ให้หยดลดลงเมื่อของเหลวระเหย ในทางกลับกัน หยดจะแผ่ออก ดันของเหลว – และอะไรก็ตามที่แขวนอยู่ในนั้น – ไปที่ขอบ เมื่อเวลาที่หยดระเหยจนหมด อนุภาคแขวนลอยส่วนใหญ่จะไปถึงขอบและยังคงอยู่ด้านหลังเป็นวงแหวนสีดำ
นอกจากจะสร้างความรำคาญให้กับโต๊ะทำงานหรือโต๊ะของคุณแล้ว เอฟเฟกต์แหวนกาแฟยังเป็นผลเสียของกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง (รวมถึงการพิมพ์ การเคลือบ การย้อมสี การประกอบที่ซับซ้อน และการผลิตระดับไมโครและนาโน) เนื่องจากโครงสร้างวงแหวนที่ผลิตได้นั้นเป็นเช่นนั้น ไม่สม่ำเสมอ นักวิจัยได้สำรวจกลยุทธ์มากมายในการหลีกเลี่ยงผลกระทบ ตั้งแต่การออกแบบสีและหมึกที่ผลิตการเคลือบที่สม่ำเสมอเมื่อระเหยไปจนถึงการเปลี่ยนรูปร่างของอนุภาคแขวนลอย กลุ่มต่างๆ ยังได้พยายามเพิ่มสารลดแรงตึงผิว โพลีเมอร์ ตัวเหนี่ยวนำโซลเจล ตัวทำละลายร่วม และแม้แต่โปรตีนลงในสารละลาย ในขณะที่กลุ่มอื่นๆ ได้ทดลองโดยใช้สนามแสงและสนามไฟฟ้าภายนอกเพื่อปรับเปลี่ยนกระบวนการสร้างวงแหวน
เทคนิคใหม่ที่มีประสิทธิภาพ
ทีมนักวิจัยนำโดย Haiping Fang จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี East Chinaและ Guosheng Shi จากShanghai Universityได้พัฒนาเทคนิคใหม่และมีประสิทธิภาพซึ่งเกี่ยวข้องกับการเพิ่มปริมาณเกลือต่างๆ ลงในสารละลาย เมื่อนักวิจัยทดสอบเทคนิคของพวกเขากับสารละลายที่มีสีย้อมซึ่งวางบนกราฟีน โพลีเมอร์ และพื้นผิวอื่นๆ ที่มีโครงสร้างทางเคมีที่เรียกว่าวงแหวนอะโรมาติก พวกเขาพบว่าสีของสีย้อมยังคงอยู่แม้กระทั่งบนพื้นผิว การจำลองพลวัตของโมเลกุลเปิดเผยว่าปฏิกิริยาที่รุนแรง (เรียกว่าปฏิกิริยาของไอออนบวก-π) ระหว่างไอออนบวกไฮเดรตในสารละลายและวงแหวนอะโรมาติกในพื้นผิวทำงานเพื่อยับยั้งผลกระทบของวงแหวนกาแฟ เนื่องจากพวกมันส่งเสริมการดูดซับสารแขวนลอยที่สม่ำเสมอมากขึ้นบน พื้นผิว
ในการทดลองของพวกเขา Fang, Shi และเพื่อนร่วมงานได้สร้างสารละลายที่มีความเข้มข้นของโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ต่างกันโดยผสมเกลือลงในสารแขวนลอยที่เป็นน้ำของโพลีสไตรีนไมโครสเฟียร์ จากนั้นพวกเขาก็วางหยดของผสมไมโครสเฟียร์ที่มีรสเค็มลงบนพื้นผิวของกราฟีนที่เติบโตผ่านการสะสมของไอสารเคมี ในฐานะกลุ่มควบคุม พวกเขาทดสอบสารละลายโดยไม่มี NaCl ในการทดลองแยกกัน พวกเขายังลองใช้เทคนิคนี้กับพื้นผิว เช่น แก้ว ซึ่งไม่มีวงแหวนอะโรมาติก
ไม่มีเอฟเฟกต์วงแหวนด้วย NaCl . 8.0 mM
หลังจากที่ปล่อยให้หยดระเหยที่อุณหภูมิประมาณ 10 องศาเซลเซียส นักวิจัยได้ใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและการวิเคราะห์ระดับสีเทาเพื่อศึกษารูปแบบแห้งที่เหลืออยู่บนพื้นผิว ในสารแขวนลอยที่ไม่มี NaCl พวกเขาสังเกตเห็นรูปแบบคล้ายวงแหวนที่มีขอบสีเข้มและมีสีเทาอ่อนอยู่ตรงกลางกราฟีน อย่างไรก็ตาม สำหรับสารแขวนลอยรสเค็ม ไม่มีวงแหวน และความคมชัดของภาพระหว่างขอบและจุดศูนย์กลางของรูปแบบจะค่อยๆ ลดลงสำหรับของผสมที่มีความเข้มข้นของ NaCl เพิ่มขึ้น ที่ความเข้มข้น 8.0 mM NaCl รูปแบบจะดูสม่ำเสมออย่างสมบูรณ์
ทีมงานที่รายงานผลงานของพวกเขาในChinese Physics Lettersพบว่ามีผลเช่นเดียวกันกับเกลืออื่นๆ เช่น ลิเธียมคลอไรด์ (LiCl), โพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl), แคลเซียมคลอไรด์ (CaCl 2 ) และแมกนีเซียมคลอไรด์ (MgCl 2 ) ที่ความเข้มข้นต่างกัน พวกเขายังสังเกตเห็นพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกันกับพื้นผิววงแหวนอะโรมาติกอื่น ๆ รวมถึงกราไฟต์ธรรมชาติและเทอร์โมพลาสติกเรซินทั่วไปที่เรียกว่าพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) เมื่อทำการทดลองซ้ำกับพื้นผิวแก้ว อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของแหวนกาแฟยังคงอยู่แม้จะเติมเกลือ ยืนยันถึงความสำคัญของปฏิกิริยาของไอออนบวกที่ให้ความชุ่มชื้น-π กับวงแหวนอะโรมาติก
ปฏิสัมพันธ์ของ Cation-π ยังคงแข็งแกร่ง
ปฏิสัมพันธ์ Cation-π เป็นที่รู้จักกันว่ามีบทบาทสำคัญในโครงสร้าง กระบวนการแบบไดนามิก และหน้าที่ของระบบที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ นักวิจัยเชื่อว่าปฏิกิริยาเหล่านี้ลดลงเมื่อไอออนบวกถูกไฮเดรท ดังนั้นพวกเขาจึงมักจะละเลยไป งานก่อนหน้านี้โดยทีมงานของ Fang และ Shi ได้แนะนำว่าแนวทางนี้ไม่ถูกต้อง “การศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองก่อนหน้านี้ของเราแสดงให้เห็นว่าปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ยังคงแข็งแกร่งพอที่จะส่งผลให้มีการดูดซับไอออนบวกไฮเดรตบนพื้นผิวกราไฟท์ (เช่นท่อนาโนคาร์บอน graphene กราไฟท์และกราฟีนออกไซด์)” Fang อธิบาย “นั่นเป็นเพราะว่าโครงสร้างวงแหวนอะโรมาติกโพลีไซคลิกของวัสดุเหล่านี้เองมีอิเล็กตรอน π มากกว่า”
Shi ตั้งข้อสังเกตว่าเนื่องจากปฏิกิริยาของ cation-π ยังมีอยู่ระหว่างไอออนบวกอื่นๆ และวงแหวนอะโรมาติก ไอออนของโลหะ เช่น Fe 2+ , Co 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Cr 2+และ Pb 2+อาจพิสูจน์ได้เช่นเดียวกัน เป็นเกลือเพื่อควบคุมเอฟเฟกต์แหวนกาแฟ การศึกษาในอนาคตของทีมจะเน้นไปที่การเลือกไอออนบวกที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน เขากล่าว
นักวิจัยในสหราชอาณาจักรอ้างว่าได้พัฒนาชิปไมโครฟลูอิดิกที่สามารถบอกได้อย่างรวดเร็วว่ามีคนได้รับบาดเจ็บที่สมองจากบาดแผลจากตัวอย่างเลือดด้วยนิ้วจิ้มหรือไม่ อุปกรณ์ optofluidic ตรวจจับ biomarker ที่เชื่อมโยงกับอาการบาดเจ็บที่สมองโดยพิจารณาจากวิธีที่มันกระจายแสง ( Nat. Biomed. Eng. 10.1038 / s41551-019-0510-4 )
Credit : aioproductions.net americanhovawartclub.com asdcarlopoletti.com askdrwang.com benamatirecruiter.com blisterama.info bobosbigtopbabes.com bookbrouser.com brandrecoveryseries.com burberryoutletshoponline.net
