Ученые МГУ описали механизм инерционного лифта, то есть подъемной силы, которая действует на частицы произвольного размера в микроканалах, заполненных жидкостью. Об этом сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру». Исследование опубликовано в научном журнале Journal of Fluid Mechanics..
Поведение частиц в каналах толщиной в несколько микрон зависит от числа Рейнольдса, описывающего течение вязкой жидкости. На них может действовать подъемная сила, в результат чего они перемещаются поперек течения и держатся на определенном расстоянии от стенок канала. Таким образом, точные расчеты движения частиц в канале позволяют подобрать условия, при которых происходит сортировка частиц.
Изображение: МГУ
Поскольку на частицы действуют сразу несколько сил, их поведение сложно описать теоретически, поэтому в прошлых исследованиях прибегали к упрощениям. Например, исследователи пренебрегали размерами частиц, представляя их точками, или рассматривали те из них, что движутся вблизи стенки канала.
Ученые разработали модель, которая позволяет предсказать поведение частиц конечного размера в середине канала. При этом им удалось учесть взаимодействие частиц со стенкой. Оказалось, что если плотность микроскопического тела отличается от плотности жидкости, то на него будет воздействовать также сила тяжести и сила Архимеда, которые могут сместить положение равновесия.
При небольших значениях числа Рейнольдса сферические частицы могут взлетать над стенкой канала, находясь на определенной «высоте». Последняя зависит от размеров и плотности частиц, поэтому возможно эффективно сортировать частицы в узких, а не широких каналах. Это может найти применение для отсеивания раковых клеток от здоровых в медицинских исследованиях.