Magnetický mixér mieša dokonale

|

Vedci z amerického národného laboratória Sandia vyvinuli proces, ktorý dokáže zmiešať malé objemy tekutín aj v zložitom priestore.

Vedci dnes využívajú na vytvorenie zmesí rôzne typy procesov so „zmiešaným“ úspechom. „V malých zariadeniach,“ hovorí Jim Martin z laboratória Sandia, „skúsili ľudia všetky druhy priečok a zmiešavacích buniek, tieto prístupy však správne nefungujú.“

Odborníci potrebujú jednoduchšie a spoľahlivejšie spôsoby miešania na malom priestore, napríklad v rúrkach širokých niekoľko mikrometrov.

„Miešanie tekutín v malých objemoch je prekvapivo náročné,“ povedal Martin. Keď prechádza tekutina potrubím, vznikajú v ňom víry, ktoré tekutinu premiešajú. V úzkom potrubí ale vír nevznikne, kým nevystavíte tekutinu vysokému tlaku, čo ale nemusí byť vždy jednoduché.

Martin spolu so svojim kolegom Rodom Williamsonom pôvodne skúmali citlivosť chemických senzorov, no popritom objavili množstvo vedľajších javov. Jeden z nich - magnetické miešanie - sa napokon pre nich stal zaujímavejší než pôvodný cieľ výskumu.

Nová metóda je založená na špeciálnom magnetickom poli. Ak je toto aktivované, vytvoria v tekutine magnetické častice reťaz podobnú perlovému náhrdelníku. Tá sa začne otáčať a premiešava tak tekutinu. Potom sa magnetické častice pomocou magnetu odstránia a ostane len čistá a zmiešaná tekutina.

Techniky povedané je nová metóda, ktorú Martin nazýva vírivé miešanie poľom, založená na neustálom pohybe mikroskopických magnetických častíc v magnetickom poli, ktorého smer sa neustále mení. V tomto „vírivom poli“ vytvárajú častice mnohé mikroskopické reťazce, ktoré nasledujú pohyb poľa, čím premiešavajú tekutinu. Premiešanie je dokonalé a prekvapivo jednoduché.

Tento typ magnetického miešania sa nepodobá na miešanie v chemickom pokuse na strednej škole. „Na strednej škole ste možno miešali vodu v tanieri pomocou magnetu, ktorý sa pod tanierom neustále otáčal. Ak by ste tento magnet zväčšili, magnetické pole by sa zdvojnásobilo, ale miešanie by sa nezmenilo,“ povedal Martin. „Ak v našom procese zdvojnásobíme magnetické pole, miešanie sa stane štvornásobne efektívnejšie, pretože silnejšie magnetické pole vytvára dlhšie reťazce magnetických častíc.“

S bežným miešacím zariadením môžete zvýšiť rýchlosť miešania zvýšením rýchlosti otáčania magnetu. V novom procese zvyšovanie rýchlosti len rozbije reťazce ale kvalitu miešania neovplyvní. Vírivé miešanie poľom funguje dobre pri akejkoľvek veľkosti magnetických častíc.

Môže sa zdať zvláštne, že teno nezvyčajný spôsob miešania Martin pred zostrojením najskôr dokázal teoreticky opísať. Vo svojej práci vysvetlil, prečo je potrebné magnetické pole nakloniť a vypočítal optimálny uhol kolísania magnetického poľa.

Vírivé miešanie poľom vyžaduje len mierne magnetické pole, ktoré vytvoria jednoduché cievky schopné prispôsobiť sa veľkosťou objemu tekutiny. Po miešaní dokážu vedci miešacie častice z tekutiny dostať trvalým magnetom, čím od nich zmes úplne očistia.

originál článku