물방울 조작은 미세유체역학 및 마이크로리액터와 같은 과학 연구와 응용에서 중요한 역할을 한다. 다양한 구동 동인 중, 빛 유도 열모세관 대류(light-induced thermocapillary convection)는 액체 물방울을 추진하기 위한 유망한 후보이다. 지금까지는 빛을 열로 전환하는 광열적 가광제(photothermal additives)가 물방울 조작의 필수 구성요소로 사용되어 왔다. 그러나 가광제 기반 물방울 조작은 비효율적인 열전달에 의존하며, 제한된 표면 및/또는 물방울에만 적용될 수 있다. 본 연구에서는 중적외선(mid-infrared, MIR) 광 조사에 의해 직접 구동되는, 물방울을 조작하는 새로운 방법을 제시한다. 물과 알코올과 같은 액체는 MIR 빛에 대해 높은 흡수 계수를 보이며, 이를 열로 효율적으로 전환한다. 이러한 현상을 활용하여 MIR 레이저를 적용함으로써 열모세관 대류를 구현한다. 물방울의 외부 표면에 있는 액체 분자들이 MIR 레이저에 의해 연료를 공급받아 자발적으로 열을 생성할 수 있으므로, 수 밀리초(ms) 내에 강력한 열모세관 대류가 형성될 수 있다. 이 단순하면서도 효과적인 열모세관 대류는 고효율적이며 제어 가능하고 정밀한 물방울 조작을 가능하게 한다. 추가적인 가광제 및/또는 복잡한 기판이 필요하지 않아, 대부분의 종류의 액체 물방울과 액체 발수성 표면에 대해 방법의 범용성이 확보된다. 또한 이 방법은 가광제를 제거하기 위한 정제 공정을 요구하지 않으므로 마이크로리액터 응용에 매우 유리하다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.