Физики из Технологического института Джорджии показали новый оптический метод для управления потоком очень малых объемах жидкости по твердой поверхности. Техника, которая опирается на изменения в поверхностном натяжении вызвано оптически генерируемых температурных градиентов, могли бы обеспечить основу для нового поколения динамично перепрограммируемой микрожидкостных устройств. Документ, описывающий техника прикрытие 1 августа номере журнала Physical Review Letters. Исследование было поддержано Национальным научным фондом и Research Corporation. Существующие микрожидкостных устройств, также известный как "лабораторий-на-чипе", используют крошечные каналы или трубы травления в кремний или другой материал подложки для манипулирования очень малых объемах жидкости. Такие "micropipe" устройства только начинают появляться на рынке. Инновации Грузии Технология делает возможным производство нового типа микрожидкостных устройство без травления каналов. Вместо этого, лазеры и оптические системы, подобные тем, которые используются в LCD проекторах будет производить сложных узоров различной интенсивности света на плоский материал подложки. Поглощение света будет производить дифференциальные отопления на подложку, создавая картину тепловых градиентов. Поверхностное натяжение, относительно сильная сила в масштабах микронных размеров, тогда причиной nanoliter объемов жидкости вытекать из более холодных районах для более теплых областях через термокапиллярных действия. "Мы предполагаем, что это может перемещать несколько капель или пакеты жидкости одновременно, что позволяет массивы капель, движется одновременно в нескольких местах," сказал Майкл Шац, Грузия Технология адъюнкт-профессор физики. "Мы могли бы не ставить подробную архитектуры на подложку. Вместо этого, мы хотели бы воспользоваться достижениями в миниатюризации оптоэлектроники, чтобы узор подложки с силами поверхностного натяжения." Потому что температурные градиенты бы быть сформирована с компьютерным управлением модели света, пути для капель могут быть быстро изменены, что позволяет перенастройку не представляется возможным с существующими микрожидкостных устройств. И потому, что эффект поверхностного натяжения сильны в микронных масштабах, они могут производить расход выше, чем канал основе микрочипов, которые должны преодолеть большие силы трения. Наконец, подложка может быть легко очищается от использования, избежать заражения. В своей работе Шац и его коллеги Роман Григорьев и Николай Гарнье сообщать о своих исследований о том, как влияют температурные градиенты тонких пленок силиконового масла на поверхности стекла. Нижнюю часть стекла были окрашены в черный цвет, чтобы поглощать свет, и радиатор для предотвращения перегрева. Техника теоретически может также использовать жидкие поверхностей, где капли несмешивающихся жидких бы, перемещаемых через "подложки" жидкости теми же силами поверхностного натяжения. В жидкость-на-жидкостная система, лежащая в основе жидкости будет также перемещаться, что позволяет более высокие скорости потока. В биологических приложениях, жидкостей, представляющих интерес, основанный на воде, но говорит Шац оптический принцип может применяться для большинства жидкостей. "Этот метод может применяться ко многим системам жидкости, поскольку она опирается на внутреннее свойство, что почти каждая жидкость имеет температурную зависимость поверхностного натяжения", отметил он. Хотя многие технические трудности остаются, Шац и его коллеги считают, что их метод может быть основой для миниатюрных лаборатории-на-чипе используется для генетических или биохимических испытаний в полевых условиях. Возможность настройки системы сможет транспорта, объединять, смешивать и отделилась потоки жидкости, протекающей через плоскую поверхность. "Если мы сможем построить устройств, которые перемещают жидкости на малых масштабах, в реконфигурируемых образом, то в принципе мы можем сделать все виды анализов в области при очень высокой плотности", Шац объяснил. "Такой подход может быть применен в большом количестве различных условиях." В конечном счете, миниатюризация микрожидкостных устройств может сделать для работы с жидкостями, что современные технологии полупроводниковой сделал для электроники, позволяя анализы, химические исследования и другие макро-масштабе процессы становятся меньше, дешевле и быстрее. "Сокращение устройств с помощью микрофлюидики может быть столь же революционным для нашей повседневной жизни, как микроэлектроника был", говорит Шац. В отличие от микроэлектроники, тем не менее, диск, чтобы микрожидкостных устройств меньше и плотнее лица немедленного фундаментальный предел размера клетки, ДНК или белковых молекул. Если эти должны быть перемещены в жидкой форме, микрочипов особенности, не может быть намного меньше, чем несколько микрон. Среди будущих проблем для создания оптически управляемые микрожидкостных устройств контролируют испарение, разработка интерфейсов, чтобы получить крошечные объемы жидкости на поверхности, и выбрать правильную комбинацию подложки и радиатор, чтобы обеспечить различные шаблоны градиента температуры без перегрева жидкости, отмечает, Григорьев, доцент школы физики. "Мы находимся на таком этапе тестирования стратегий для построения стандартных блоков, так же, как транзисторы микроэлектроники", сказал он. "После того как эти части находятся в месте, это будет гораздо проще, чтобы свести их вместе в рабочий микрожидкостных устройств". |