Hydrogel met nanokanaaltjes demonstreert capillaire effecten

Op Cornell University (VS) is een proefopstelling verrezen die laat zien hoe bomen via een capillair proces hun bladeren van water kunnen voorzien zonder te pompen. Het steunt de theorie dat die watervoorziening geen biologisch maar een puur fysisch proces is, zo schrijven Abraham Stroock en Tobias Wheeler in Nature.

Het is waarschjnlijk voor het eerst dat iemand een ‘synthetische plant’ weet te maken die echt goed werkt.

Het probleem bij dit soort opstellingen is dat er al snel een onderdruk in de haarvaten ontstaat, wanneer water aan het oppervlak verdampt. Daardoor ontstaan dampbellen die het watertransport blokkeren. Echte planten hebben daar geen last van omdat hun haarvaten zó nauw zijn dat de oppervlaktespanning elke neiging tot verdampen in de kiem smoort.

Stroocks opstelling lijkt niet op een boom. Het is een 1 mm dikke plaat van een hydrogel, die bestaat uit nanoporeus polyhydroxyethylmethacrylaat (pHEMA) met water in de poriën. Het is het materiaal waar zachte contactlenzen van worden gemaakt.

In de hydrogel is een patroon geëtst van 100 micrometer brede microkanaaltjes, die de xyleemvaten van de boom nabootsen. Het patroon bestaat uit twee rondjes met een diameter van een paar centimeter: een stelt de wortels voor, de andere de bladeren. Daartussen loopt één enkel kanaal dat model staat voor de stam.

Met deze opstelling blijkt het inderdaad te lukken om waterdamp te laten ‘opvangen’ door de wortels, waarna het water omhoog wordt getrokken naar de ‘bladeren’.

bron: naturenews, Cornell