Article (Périodiques scientifiques)
Spatio-temporal programming of lyotropic phase transition in nanoporous microfluidic confinements
Ulaganathan, Vamseekrishna; SENGUPTA, Anupam
2023In Journal of Colloid and Interface Science
Peer reviewed vérifié par ORBi
 

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Mots-clés :
lyotropic liquid crystals; phase transition; microfluidics; programming; nanoporous
Résumé :
[en] The nanoporous polydimethylsiloxane (PDMS) surfaces of a rectangular microfluidic channel, selectively uptakes water molecules, concentrating the solute molecules in an aqueous phase, that could drive phase transitions. Factors such as surface wettability, channel geometry, the surface-to-volume ratio, and surface topography of the confinements could play a key role in tuning the phase transitions spatio-temporally. Here, using a lyotropic chromonic liquid crystal as model biological material, confined within nanoporous microfluidic environments, we study molecular assembly driven by nanoporous substrates. Using a combination of timelapse polarized imaging, quantitative image processing, and a simple mathematical model, we analyze the phase transitions and construct a master diagram capturing the role of surface wettability, channel geometry and embedded topography on programmable lyotropic phase transitions. Intrinsic PDMS nanoporosity and confinement cross-section, together with the imposed wettability regulate the rate of the N-M phase transition; whereas the microfluidic geometry and embedded topography enable phase transition at targeted locations. We harness the emergent long-range order during N-M transition to actuate elasto-advective transport of embedded micro-cargo, demonstrating particle manipulation concepts governed by tunable phase transitions. Our results present a programmable physical route to material assembly in microfluidic environment, and offer a new paradigm for assembling genetic components, biological cargo, and minimal synthetic cells.
Disciplines :
Physique
Auteur, co-auteur :
Ulaganathan, Vamseekrishna
SENGUPTA, Anupam  ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Physics and Materials Science (DPHYMS)
Co-auteurs externes :
no
Langue du document :
Anglais
Titre :
Spatio-temporal programming of lyotropic phase transition in nanoporous microfluidic confinements
Date de publication/diffusion :
05 juin 2023
Titre du périodique :
Journal of Colloid and Interface Science
ISSN :
0021-9797
eISSN :
1095-7103
Maison d'édition :
Elsevier, Atlanta, Etats-Unis - Floride
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Physics and Materials Science
Projet FnR :
FNR13719464 - Topological Fluid Mechanics: Decoding Emergent Dynamics In Anisotropic Fluids And Living Systems, 2019 (01/09/2020-31/08/2023) - Anupam Sengupta
Organisme subsidiant :
FNR - Fonds National de la Recherche
Disponible sur ORBilu :
depuis le 06 juin 2023

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