Wetenschappers hebben van vloeistofdruppels ter grootte van een menselijke haar microlenzen gemaakt.

Kijk eens in een druppel water. Als het licht net goed valt, zie je jezelf en je omgeving vreemd gevormd in close-up. Onderzoekers van het MIT hebben die eigenschap van vloeistofdruppels ter harte genomen en druppels gemaakt die in staat zouden zijn zelfs bloedcellen in 3D zichtbaar te maken.

Druppel in een druppel

De druppels zijn emulsies, bestaande uit twee vloeistoffen die duidelijk van elkaar zijn gescheiden. In dit geval zit een van de twee vloeistoffen zelfs ingekapseld in de ander; een druppel in een druppel dus. Dit kun je vergelijken met een oliedruppel in water.

De onderzoekers maakten de druppels door twee transparante vloeistoffen bij elkaar te doen in een buisje en dit te verhitten tot het punt waarop ze gingen mengen. Daarna voegden ze een surfactant toe. Dit is een chemisch stofje dat de ‘spanning’ tussen twee vloeistoffen vermindert. Vervolgens koelde de mix af en scheiden de vloeistoffen zich, waarbij de druppels in druppels ontstonden.

Scherpstellen

Zelfs in hun simpelste vorm zijn de vloeistofdruppels in staat beelden van hun omgeving te vergroten. Het zijn dus al microlenzen. Maar door precies de juiste concentratie en verhouding aan surfactants toe te voegen, verandert de kromming van het oppervlak tussen de twee vloeistoffen. Dit oppervlakte dient als interne lens. Op deze manier zijn de microlenzen op elk detail scherp te stellen.

De optische eigenschappen van de microlenzen werden getest door ze op een soort papier te leggen met de uitsnede van een lachend gezicht. Een lichtgevoelig surfactant werd toegevoegd. Vervolgens werden de druppels beschenen met een UV-lamp. De surfactant-moleculen veranderden van vorm en stelden de kromming van de interne lens op zo’n manier bij dat het licht werd weerkaatst. Het resultaat: een donker patroon in de vorm van een lachend gezicht.

Driedimensionaal beeldscherm

Volgens het onderzoeksteam zijn de microlezen perfect om mini-microscopen te maken die van een bloedmonster individuele bloedcellen driedimensionaal in beeld kan brengen. Ook zouden heel veel druppels samen een driedimensionaal beeldscherm kunnen vormen.

Bronnen: Nature Communications, MIT

Beeld: Sara Nagelberg, Mathias Kolle e.a./MIT