pupiller redigert 3
Nå har forskere fra NTNU funnet en ny metode for å kontrollere hvordan dråper i olje oppfører seg: ved å bruke elektrisitet. Resultatene er nylig publisert i det anerkjente tidsskriftet Nature Communications. Foto: NTNU

Designer dråper med pupiller

Gjennom å designe dråper ved hjelp av elektrisitet har forskerne åpnet nye muligheter i fysikken. Dette kan trolig brukes til alt fra økt oljeutvinning til å lage sminke og mat.

Av Hege Tunstad

Du har sett saus eller majones som skiller seg, eller opplevd at et klissent lag med olje legger seg på toppen av hudkremen. Oljen og vannet skiller seg. Det er nemlig hardt arbeid å holde vanndråper eller oljedråper stabile, i et materiale som kalles en emulsjon. Da brukes hjelpestoffer, emulgatorer, for å hjelpe prosessen. Både i mat, medisin og i forbindelse med økt oljeutvinning er dette vanlig utfordringer. I oljebransjen har de også den motsatte utfordringen – når den produserte oljen effektivt skal skilles fra vannet.

Nå har forskere ved NTNU funnet en ny metode for å kontrollere hvordan dråper i olje oppfører seg. Ved hjelp av elektrisitet. Resultatene er nylig publisert i det anerkjente tidsskriftet Nature Communications.

Pupill-effekten

– Vi har gjennomført et ganske enkelt eksperiment for å vise at vi kan styre partikler på overflaten av oljedråper ved hjelp av et elektrisk felt, forklarer Jon Otto Fossum, professor ved Institutt for fysikk ved NTNU. Forskerne har brukt mikrometer store partikler av leire. Først er leire-partiklene i hele dråpen, men når den elektriske spenningen skrus på så legger leire-partiklene seg som en ring rundt dråpen. Ved å kontrollere styrken til den elektriske spenningen kan forskerne styre akkurat hvor mye partiklene samler seg i ringen. Det blir omtrent slik som når øyet kontrollerer hvor mye pupillen åpner seg.

Når forskerne har tatt i bruk elektrisitet for å styre overflaten av dråper i olje, kan de samtidig kontrollere hvilke egenskaper emulsjonen, oljeblandingen, har. Egenskaper kan skrus raskt av og på uten å tilsette nye kjemikalier.

Mat, medisin og mer olje?

Den nye metoden kan få betydning både for produksjon av matvarer, husholdningsprodukter, eller kosmetikk, for utvikling av nye måter å transportere medisiner på i kroppen og for økt oljeutvinning. Pupill-effekten kan kanskje også brukes som et optisk element som kontrolleres ved hjelp av elektrisk spenning.

– Det er også interessant at vi har vist at man kan bruke miljøvennlige leirepartikler sammen med elektrisk spenning for å kontrollere dråper, og at man på den måten kanskje kan designe emulsjoner uten å måtte tilsette kjemikalier. Dette kan være viktig for alle anvendelser hvor man vil unngå fremmede kjemikalier i miljøet, for eksempel i oljeindustrien, sier Fossum.

Har mange flere ideer

Professoren forklarer at dette er grunnforskning i fysikk, og at det er mange tverrfaglige muligheter som åpenbarer seg. Forskergruppen har flere ideer knyttet til dette som de vurderer å patentere, men vil ikke røpe noe konkret.

– Fysisk eller kjemisk kontroll av emulsjoner er veldig viktig innenfor mange teknologiske områder og anvendelser, sier Fossum. Neste steg er å utvikle den fysiske forståelsen av eksperimentene videre. De skal utføre flere laboratorieforsøk med andre partikler enn leire, og med andre typer væsker. Samtidig skal forskerne teste ut noen av ideene de har om hvor dette kan brukes.