Microfluidic-Einheiten Angeschaltet Durch Oberflächenspannung - Neues Produkt

Physiker an der Georgia-Fachhochschule Haben eine neue optische Technik für den Fluss von Bändchen Flüssigkeiten über festen Oberflächen sehr steuern demonstriert. Die Technik, die auf Änderungen in der Oberflächenspannung beruht, forderte durch optisch-erzeugte thermische Steigungen, könnte die Basis für eine neue Generation von dynamisch neu programmierbaren microfluidic Einheiten zur Verfügung stellen auf.

Ein Papier, welches die Technik beschreibt, ist die Titelgeschichte für den Punkt Am 1. August der Zapfen Körperlichen Zusammenfassungs-Schreiben. Die Forschung ist durch die National Science Foundation und Research Corporation unterstützt worden.

Vorhandene microfluidic Einheiten, alias „Labor-auf-einchip,“ verwenden die kleine Kanäle oder Rohre, die in Silikon oder in anderes Substratflächenmaterial geätzt werden, um Bändchen Flüssigkeit sehr zu manipulieren. Solche „micropipe“ Einheiten fangen gerade an, auf dem Markt zu erscheinen.

Die Georgia-Technologieinnovation könnte Produktion eines neuen Typs microfluidic Einheit erlauben, ohne Kanäle zu ätzen. Stattdessen würden die Laser oder optische Anlagen, die denen verwendet wurden in LCD-Projektoren ähnlich sind, komplexe Muster von Unterscheidenintensität Leuchte auf einem flachen Substratflächenmaterial produzieren. Absorption der Leuchte würde differenziale Heizung auf der Substratfläche produzieren und erstellen würde ein Muster von thermischen Steigungen. Oberflächenspannung, eine verhältnismäßig zwingende Kraft an den Mikrongrößenschuppen, würde dann nanoliter Volumen Flüssigkeit veranlassen, von den kühleren Bereichen zu den wärmeren Bereichen durch thermocapillary Vorgang zu fließen.

„Wir stellen, uns dass dieses mehrfache Tröpfchen verschieben könnte, oder Pakete der Flüssigkeit gleichzeitig, Reihen Absinken an den mehrfachen Einbauorten gleichzeitig sich bewegen lassend,“ sagten Michael Schatz, ein Georgia-Technologieaußerordentlicher professor von Physik vor. „Wir könnten ausführliche, Architektur auf die Substratfläche zu setzen vermeiden. Stattdessen würden wir Fortschritte in der Miniaturisierung von Optoelektronik nutzen, um die Substratfläche mit Oberflächenspannungskräften zu kopieren.“

Weil die Temperaturgradienten durch rechnergesteuerte helle Muster gebildet würden, konnten Bahnen für die Tröpfchen schnell geändert werden und eine Rekonfiguration erlauben, die mit existierenden microfluidic Einheiten nicht möglich ist. Und weil die Oberflächenspannungseffekte an der Mikronschuppe stark sind, konnten sie Strömungsgeschwindigkeiten höher als Kanal-basierte Microarrays produzieren, die große Reibungskräfte ausgleichen müssen. Schließlich konnte die Substratfläche zwischen den Gebrauch leicht gesäubert werden und Verunreinigung vermeiden.

In ihrem Papier berichten Schatz und Kollegen Römisches Grigoriev und Nicholas Garnier über ihre Studien von, wie thermische Steigungen Dünnfilme des Silikonschmieröls auf einer Oberfläche des Glases beeinflussen. Die Unterseite des Glases war das angestrichene Schwarze gewesen, zum der Leuchte zu absorbieren, und ein Kühlkörper stellte zur Verfügung, um Überhitzung zu verhindern.

Die Technik könnte flüssige Oberflächen theoretisch auch verwenden, in denen Tröpfchen einer unvermischbaren Flüssigkeit über eine „Substratflächen“ Flüssigkeit durch die gleichen Oberflächenspannungskräfte verschoben würden. In einer Flüssigkeit-aufflüssigkeit Anlage würde die zugrunde liegende Flüssigkeit auch sich bewegen und erlauben würde höhere Strömungsgeschwindigkeiten.

In den biologischen Anwendungen basieren Flüssigkeiten von Zinsen auf Wasser, aber Schatz sagt, dass das optische Prinzip auf die meisten Flüssigkeiten zutreffen könnte. „Diese Technik könnte auf viele flüssigen Anlagen zutreffen, weil sie auf einem tatsächlichen Eigentum, dem fast jede Flüssigkeit  die Temperaturabhängigkeit der Oberflächenspannung hat,“ er beachtete aufbaut.

Obwohl viele technischen Hürden bleiben, glauben Schatz und seine Mitarbeiter, dass ihre Technik die Basis für ein miniaturisiertes Labor-auf-einchip sein könnte, das für genetische oder biochemische Prüfung auf dem Gebiet verwendet wurde. Die leicht reconfigurable Anlage würde in der Lage sein zu transportieren, zu mergen, zu mischen und aufgespaltete weg Ströme des Wasserflusses über ein Planum.

„Wenn wir Einheiten aufbauen können, die Flüssigkeiten an den kleinen Maßstäben auf eine reconfigurable Art verschieben, dann prinzipiell können wir alle Arten Wertbestimmungen auf dem Gebiet an den sehr hoch- Dichten tun,“ Schatz erklärten. „Dieser Anflug konnte in vielen verschiedenen Bedingungen angewendet werden.“

Schließlich könnte die Miniaturisierung von microfluidic Einheiten für das Flüssigkeitshandhaben tun, was die moderne Halbleitertechnik für Elektronik getan hat und Wertbestimmungen erlauben, Chemikalie, studiert und andere Makroskalaprozesse, um kleiner, billiger zu werden und schneller. „Die Schrumpfung von Einheiten unter Verwendung des microfluidics könnte zu unserem Alltagsleben so revolutionär sein, wie Mikroelektronik gewesen ist,“ Schatz sagte.

Anders Als Mikroelektronik jedoch der Antrieb, zum von microfluidic Einheiten kleinere und dichtere herzustellen Gesichter eine unmittelbare grundlegende Grenze  die Größe von Zellen, von DNA-Proben oder von Proteinmolekülen. Wenn die in flüssige Form verschoben werden sollen, können die Microarraymerkmale nicht als einige Mikrons viel kleiner sein.

Unter den Herausforderungen voran für aufbauende optisch-gesteuerte microfluidic Einheiten steuern Verdampfung, schließt sich Entwickeln an, um die kleinen Volumen der Flüssigkeit auf die Oberfläche und das Beschließen der richtigen Kombination der Substratfläche und des Kühlkörpers zu erhalten, eindeutige Temperaturgradientmuster zur Verfügung zu stellen, ohne die Flüssigkeiten zu überhitzen, Anmerkungen Grigoriev, ein Assistenzprofessor in der Schule von Physik.

„Wir sind im Augenblick der Prüfungsstrategien für das Konstruieren der Bausteine, ganz wie die Transistoren von Mikroelektronik,“ sagte er. „Sobald jene Stücke existieren, ist es viel Geradeaus, sie in eine arbeitende microfluidic Einheit zusammen zu holen.“

Am 5. August 2003 Bekannt gegebenth

Date Added: Nov 25, 2003 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 01:48

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