Niet een zeef die kleine deeltjes doorlaat en klompen vasthoudt, maar het tegenovergestelde is nu ontwikkeld: een vloeibaar materiaal dat kleinere voorwerpen tegenhoudt en grotere doorlaat.

Een zeef is een ontzettend handig instrument. Niet alleen in de keuken, waar hij bijvoorbeeld de klontjes uit je jus haalt, maar ook in de (land)bouwsector en bij goud zoeken komt de zeef goed van pas. Hierbij worden altijd de kleinere vaste deeltjes, of vloeistoffen, doorgelaten, terwijl grotere korrels blijven hangen.

Onderzoekers van de Pennsylvania State University hebben het over een heel andere boeg gegooid. Ze ontwikkelden een omgekeerde zeef: een membraan dat grote deeltjes doorlaat, terwijl de kleinere achterblijven.

Zelfhelend

Stel, je hebt een bak met water met een spiegelglad oppervlak en je steekt je vinger erin. Dan is het oppervlak natuurlijk niet meer glad, want er ontstaan rimpelingen in het water. Maar zodra je je vinger eruit haalt, gaan die kringen weg en vormt het water weer een glad oppervlak: het water ‘heelt’ zichzelf.

Het nieuw ontwikkelde membraan doet hetzelfde; nadat het deeltjes heeft doorgelaten, sluit het uit zichzelf weer. Het grote verschil met huis-tuin-en-keuken-zeven is alleen dat deze vloeibare ‘zeef’ kleinere deeltjes blokkeert en grotere delen doorlaat.

Links laat de werking van een conventionele zeef zien (solid) en rechts de werking van het nieuw ontwikkelde membraan (liquid). © Wong et. al, 2018

Veel of weinig beweging

Het vloeibare membraan (bestaande uit water en een detergent) scheidt objecten op basis van hun bewegingsenergie (kinetische energie). Kleinere objecten hebben een lagere bewegingsenergie, omdat hun massa ook kleiner is. Grotere objecten hebben een grotere massa en daarmee een hogere kinetische energie, en die laat het membraan door, terwijl hij de ‘kleintjes’ vasthoudt.

De onderzoekers toonden aan dat dit duizenden keren kon gebeuren, terwijl het membraan intact bleef, en lieten ook zien dat de zeef kon worden ‘afgestemd’ om de grootte van de doorgelaten deeltjes te veranderen.

Steriel opereren

Wat je met zo’n omgekeerde zeef kunt? Een toepassing kan in de operatiekamer zijn, zeggen de onderzoekers, met name in ontwikkelingslanden. Door een afdichting te vormen die chirurgische instrumenten doorlaat, maar ziekteverwekkers blokkeert, kunnen chirurgen in niet-steriele omgevingen opereren. En dat is heul erg handig.

“Het membraanfilter zou mogelijk kunnen voorkomen dat kiemen, stof of allergenen een open wond bereiken, terwijl een arts toch de mogelijkheid krijgt om chirurgisch te opereren,” besluit een van de wetenschappers.

Bronnen: Science Advances, Pennsylvania State University via EurekAlert!, The Times

Beeld: Wong et. al, 2018

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!