Os aerossóis são partículas minúsculas que podem ter um impacto significativo no clima da Terra e na saúde humana.
Por exemplo, essas microgotículas podem refletir a luz solar recebida de volta ao espaço sideral, ajudando a resfriar um planeta em aquecimento. Ou podem ser usados para administrar medicamentos aos pulmões, especialmente para tratar doenças respiratórias.
Assim, a capacidade de controlar com mais precisão como os aerossóis se movem é extremamente importante para as ciências farmacêuticas e para a pesquisa climática. A ciência do aerossol também é um aspecto fundamental de muitas indústrias, desde automóveis até processamento de alimentos.
Agora, os cientistas publicaram um estudo descrevendo um dispositivo inovador – um novo pulverizador de aerossol de jato chicoteado – que é relativamente barato de construir e operar.
“Criamos um jato de chicote único, em estado estacionário e focado em gás que não usa eletricidade”, diz o principal autor Sankar Raju Narayanasamy, PhD, pesquisador do Lawrence Livermore National Laboratory e pesquisador afiliado do Berkeley Lab e do SLAC Laboratório Acelerador Nacional.
“Este desenvolvimento é um feito significativo que pode ter uma ampla gama de aplicações”, diz Narayanasamy, que conduziu a pesquisa como bolsista do BioXFEL, um consórcio de pesquisa financiado pela National Science Foundation dos EUA liderado pela Universidade de Buffalo, Hauptman-Woodward Medical Research Institute ( HWI) e instituições parceiras.
Martin Trebbin, PhD, professor assistente de inovação da SUNY Empire de química na Universidade de Buffalo College of Arts and Sciences, é co-autor correspondente do estudo.
Ele diz que “aerossóis monodispersos finos com tamanhos controlados são úteis na instrumentação do ambiente de amostra, como em espectrometria de massa, lasers de elétrons livres de raios X (XFELs) e microscopia crioeletrônica, que são usados para estudar biomacromoléculas para estruturas análise e descoberta de drogas”.
Trebbin, que diz que a pesquisa é uma “conquista importante em dinâmica de fluidos e microfluídica”, é membro do corpo docente do UB RENEW Institute e ocupa um cargo no BioXFEL Science and Technology Center.
A tecnologia é descrita em um estudo intitulado “A sui generis chicoteando instabilidade baseada em auto-sequenciamento multi-monodisperso 2D Sprays de um dispositivo de jato de líquido microfluídico anisotrópico”, que foi publicado em 11 de janeiro no jornal Cell Press Células Relatórios Ciências Físicas.
O estudo marca um avanço de terceira geração na tecnologia de jato líquido. Primeiro vieram os jatos líquidos cilíndricos em 1998 e os jatos líquidos planos em 2018.
O novo jato chicoteante é o primeiro de seu tipo porque produz gotículas homogêneas em um perfil bidimensional, diz o autor co-correspondente Hoi-Ying N. Holman, PhD, diretor do programa de imagens Berkeley Synchrotron Infrared Structural Biology no Lawrence Berkeley National Laboratory .
Nos últimos 20 anos, os cientistas tentaram várias maneiras, como atuação piezoelétrica ou aquecimento local, para controlar com precisão o movimento dos aerossóis. O uso dessas técnicas, no entanto, é limitado porque elas tendem a alterar os espécimes que os cientistas estão usando para estudar os aerossóis. Isto é especialmente verdadeiro com amostras biológicas.
No estudo, os pesquisadores discutem o importante papel que a dinâmica analítica dos fluidos – um ramo da mecânica dos fluidos que usa análise numérica e estruturas de dados para analisar e resolver problemas envolvendo fluxos de fluidos – desempenhou em seu trabalho.
Isso inclui explicar o “diâmetro do jato, regime de chicoteamento e ângulo de propagação” dos dispositivos, diz Ramakrishna Vasireddi, PhD, co-primeiro autor e cientista pesquisador da SOLEIL, a instalação síncrotron francesa em Paris.
Ele acrescenta: “O fenômeno é caracterizado experimentalmente pela medição do ângulo em relação à taxa de fluxo, as distâncias entre as gotas, as formas das gotas e a reprodutibilidade desses parâmetros”.
No estudo, a equipe também explica como construir esses dispositivos, que são relativamente baratos.
Este trabalho foi apoiado pelo Cluster de Excelência “O Hamburg Center for Ultrafast Imaging — Estrutura, Dinâmica e Controle da Matéria na Escala Atômica” da Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). O trabalho foi conduzido por meio do programa Berkeley Synchrotron Infrared Structural Biology (BSISB), que é apoiado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos. Foi realizado sob os auspícios do Departamento de Energia dos Estados Unidos pelo Lawrence Livermore National Laboratory.
Com informações de Science Daily.