Что такое программируемый дроплет?
Программируемые капли — это крошечные капли жидкости, такие как вода или масло, которыми можно манипулировать и программировать для выполнения определенных задач или функций. Это достигается за счет управления поверхностным натяжением и физическими свойствами капель с помощью различных методов, таких как приложение электрических или магнитных полей или использование химических реакций. Технология программируемых капель используется в различных приложениях, таких как микрофлюидика, системы «лаборатория на кристалле» и цифровая микрофлюидика.
Как это работает?
Контроль неподвижных капель на плоской поверхности имеет широкое применение как в промышленных, так и в бытовых условиях, начиная от платформ для очистки поверхностей и заканчивая медицинским и фармацевтическим анализом. Двумя наиболее распространенными методами электрического контроля капель являются электросмачивание и диэлектросмачивание. Поведение электросмачивания преимущественно исследуется с рядом практических ограничений. Например, явление насыщения краевого угла является ограничивающим фактором и совместимо только с проводящими жидкостями. Кроме того, манипуляции с каплями обычно выполняются с использованием многослойной конструкции с закрывающей верхней пластиной. Диэлектросмачивание, с другой стороны, привлекает значительное внимание для преодоления ограничений электросмачивания. Диэлектросмачивание основано на жидкостном диэлектрофорезе (L-DEP), который представляет собой объемную силу, возникающую при взаимодействии неоднородного электрического поля с электрическими диполями внутри жидкости. Растекание капель в тонкую пленку было первоначально выполнено, чтобы показать, что диэлектросмачивание может преодолеть ограничение насыщения краевого угла электросмачивания.
Приложение
Программируемые капли имеют множество применений в различных областях, в том числе:
- Микрофлюидика: программируемые капли используются в микрофлюидных устройствах для выполнения различных лабораторных процедур в небольших масштабах, таких как химические реакции, смешивание и разделение.
- Биомедицинские исследования. Эту технологию можно использовать для высокопроизводительного скрининга кандидатов в лекарства и для проведения анализов для диагностики заболеваний.
- Цифровая микрофлюидика. Программируемые капли используются в цифровой микрофлюидике для выполнения сложных задач, таких как секвенирование ДНК, очистка белков и сортировка клеток.
- Системы "лаборатория-на-чипе". Программируемые капли используются в системах "лаборатория-на-чипе" для выполнения различных лабораторных процедур компактным, портативным и экономичным способом.
- Мониторинг окружающей среды. Программируемые капли можно использовать для анализа и мониторинга загрязнителей окружающей среды, таких как тяжелые металлы, пестициды и загрязняющие вещества в воде.
Исследуйте пустоту и решение.
- Research Void: после обзора литературы по программируемым каплям мы поняли, что большинство стратегий транспортировки капель по твердой поверхности используют две степени свободы для движения по твердой поверхности в соответствии с текущими исследованиями, что ограничивает движение капель только в четырех направлениях. Это ограничивает его гибкость и потребляет больше энергии для транспортировки капель в желаемом направлении/положении.
- Решение: Чтобы преодолеть эту проблему, мы предлагаем разработать кремниевые пластины гексагональной формы, которые увеличивают степень свободы капель с двух до трех и одновременно обеспечивают большую гибкость для исследователя, работающего с жидкостями, и потребляют сравнительно меньше энергии.
Ссылка:
