Drop motion optically induced on photorefractive surfaces

La microfluidica di gocce è quella branca della fisica, cui uno degli obiettivi fondamentali è produrre e manipolare gocce su substrati in modo attivo, modificandone la bagnabilità . La tecnica comunemente sfruttata è l’elettrowetting, che consiste nell’applicare una differenza di potenziale tra l’elettrodo e la goccia in modo da polarizzarla e controllarne il movimento. Ma l’eletrowetting presenta delle limitazioni: in primis non è caratterizzato da riconfigurabilità in quanto sono necessari elettrodi fissi di metallo per applicare la differenza di potenziale voluta ed inoltre costose strumentazioni sono necessarie per costruire il device. Per risolvere le precedenti problematiche, negli ultimi anni una nuova tecnica è stata sviluppata e chiamata optowetting: consiste nel creare elettrodi virtuali riconfigurabili, illuminando in generale con luce visibile e coerente dei materiali specifici. Una materiale adatto per l’optowetting è il Niobato di Litio (LiNbO 3 ), il quale è caratterizzato da una proprietà chiamata effetto fotovoltaico. In lavori svolti in precedenza, si è notato che le condizioni ambientali (in particolare l’umidità), in cui le misure sono eseguite, possono influenzare il processo di scarica del Niobato di Litio, quando il pattern di illuminazione non risulta più esser presente. Questo progetto di tesi è caratterizzato da 2 obiettivi principali: il primo consiste nel studiare il ruolo dell’umidità sulla scarica del Niobato di Litio (bisogna aggiungere che in letteratura non ci sono articoli che trattano di questo specifico tema). Per raggiungere questo obiettivo una specifica camera per controllare l’umidità attorno al campione in LiNbO 3 è creata ed il ruolo dell’umidità sulla scarica del materiale è studiato tramite una misura indiretta, dato che non è possibile misurare in modo diretto la densità di carica accumulata sulla superficie del materiale al variare dell’umidità locale. Il secondo obiettivo della tesi consiste nel manipolare in modo attivo gocce sulla superficie del materiale. Per ridurre l’attrito tra la goccia in movimento e la superficie sottostante, sulla superficie di LiNbO 3 è realizzato un coating in modo da ottenere una Liquid-Infused Surface (LIS). Per illuminare il campione in LiNbO 3 uno Spatial-Light Modulator (SLM) è utilizzato; questo dispositivo riceve la luce laser in input, la modula in fase e permette di creare il pattern di illuminazione voluto sul campione. Per quanto riguarda le misure relative alla mobilità di gocce, in primis l’attrazione di gocce verso un pattern di illuminazione è studiato, monitorando come cambia il tempo specifico di attrazione. Successivamente il moto di gocce lungo un pattern scelto lineare o curvilineo è studiato; dopo di che il processo di merging tra 2 o più gocce in movimento è ottenuto. Infine come misure preliminari vengono studiati il moto di goccia lungo una striscia con un gradiente lineare di illuminazione e si è cercato di ottenere lo splitting di una goccia in una o più parti.