میکروسیالات فوتووالوالکتریک که توسط محققان تولید شده است

0

میکروسیالات فوتووالوالکتریک که توسط محققان تولید شده است

میکروسیالات فوتووالوالکتریک که توسط محققان تولید شده است دستکاری دقیق مایعات در بسیاری از زمینه ها ضروری است و برخلاف اجسام جامد ، مایعات به طور ذاتی قابل تقسیم هستند. مایعات همچنین دارای عملکردهای مناسب برای دستکاری بدون ضرر برای جلوگیری از از بین رفتن و آلودگی هستند. در گزارش جدیدی که اکنون در Science Advances منتشر شده است ، وی لی و همکارانش در مهندسی مکانیک و تحقیقات و نوآوری در چین فوتووالکتریک را ارائه دادند میکروسیالات برای پاسخگویی به چنین نیازهای متنوعی. سکوی سیال توسعه یک میدان نیروی دی الکتروفورتیک موجدار منحصر به فرد را از یک پرتو نور تسهیل می کند تا به طرز قابل توجهی دستکاری مطلوب بدون افت قطرات را انجام داده و به عنوان یک سطح ضد خیس شدن “جادو” عمل کند. سکوی مایع می تواند مایعات مورد نیاز خود را جهت ایجاد ، فیوز ، خرج کردن و شکاف ایجاد کند تا بتواند حامل های بار با چرخ قطره را ایجاد کند و این امکان را دارد که حداکثر غلظت قابل حمل مانند پروتئین را ۴۰۰۰ برابر افزایش دهد.

میکروسیالات فوتووالوالکتریک که توسط محققان تولید شده است روش های موجود برای ادغام مایعات

دانشکده ها : دستکاری سطح بافرها و حلال های آلی برای بسیاری از کاربردهای بیولوژیکی و عملکردهای شیمیایی که برای انواع کاربردهای حرارتی ، نوری و پزشکی بسیار مهم هستند ، اساسی است . برای رسیدن به این هدف ، دانشمندان باید بستری را طراحی کنند که مایعات قابل آدرس دهی محلی را برای ناوبری با سرعت کم تلفات امکان تقسیم و ادغام در یک فرآیند کنترل شده را فراهم کند . نور می تواند به دلیل ماهیت بدون تماس ، دقت بالا و قابلیت کنترل اشعه بالغ نسبت به اپتیک هندسی ، از سایر محرک ها بهتر باشد ، به عنوان مثال ، یک موچین نوری تشکیل می دهد که میکرو اجسام را به دام می اندازد و از آنها خارج می شود. از این رو چندین روش بالقوه را کشف کرده اندبرای استفاده از مایعات با استفاده از انرژی در تبدیل انرژی خواص فوتوالکتریک ، فوتوترمال ، فتوشیمیایی و فوتومکانیکی برای هدایت دقیق مایعات و ترکیب آنها با این وجود ، این روش ها نمی توانند مایعات را به شکلی بدون ضرر تقسیم و دستکاری کنند. بنابراین ، در این کار ، لی و همکاران رویکردی بی سابقه ارائه داد.

میکروسیالات فوتوپیوالکتریک

 

رویکرد جدید

این تیم به سادگی سه لایه همگن از جمله یک فیلم فوتوترمال با استفاده از یک پلیمر دوپ شده با گرافن ، کریستال پیروالکتریک با استفاده از ویفر لیتیوم نیوبات و یک سطح فوق مالنیفوبیک با استفاده از نانو کره سیلیک روی هم قرار داده است . این سه لایه برای استفاده بدون مایعات از مایعات کششی سطح بسیار کم سطح و در حضور یک پرتو نور ، هماهنگ عمل می کنند.

آنها فیلم حسگر گرمایی را با کامپوزیت تک لایه گرافن تشکیل دادند تا محرک های نور را حس کنند و پاسخ های حاصل از گرمازایی ناهموار را حس کنند. کریستال پیروالکتریک گرما را به شارژهای الکتریکی اضافی تبدیل کرده و یک پروفیل نیروی دی الکتروفورتیک موج دار ایجاد می کند که می تواند مایعات را به دام بیندازد ، توزیع و تقسیم کند. آنها از این روش برای انجام چهار عملکرد اساسی شامل حرکت ، ادغام ، توزیع و تقسیم مایعات مختلف در شرایط کاملاً کنترل شده و بدون اتلاف بدون الکترودهای پیچیده و مدارهای فشار قوی استفاده کردند. این رویکرد تأثیر قابل توجهی در زمینه های چند رشته ای خواهد داشت.

 

میکروسیالات فوتوپیوالکتریک

 

طراحی میکروسیالات فوتوپیوالکتریک

 

میکروسیالات لی و تیم از سه لایه مواد کاملاً ساندویچ شده (کریستال پیروالکتریک ، فیلم نازک superomniphobic و فیلم نازک فوتوترمال) برای تشکیل سکو استفاده کردند. لایه فوقانی supermniphobic شامل شبکه های فراکتال در مقیاس نانو ساخته شده توسط پخت کره های سیلیس توخالی پوشیده شده از سورفاکتانت های فلوئوری برای دستیابی به فوق العاده دفع است. در لایه زیرین ، آنها با همگن سازی نانوپلیت های گرافن با پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) ، یک فیلم کامپوزیت یکنواخت تشکیل داده و پلیمر را درمان کردند. هنگامی که یک پرتو از مادون قرمز نزدیک استنور (NIR) سطح را تابش می کند ، سطح فوق شفاف فوق العاده و ویفر پیروالکتریک به یک پنجره شفاف تبدیل می شود که به NIR می تواند به راحتی به فیلم پلیمر ترکیبی زمینه برسد. این امر منجر به افزایش نسبی ناهموار و موضعی دما شد ، و به اتهامات آزاد سطح اضافی ، فرم اجازه می دهد تا قطرات سطح superomniphobic از طریق یک نیروی دی الکتریک به سمت نقطه تحت تابش هدایت شوند. دانشمندان از این روش برای انواع مایعات از جمله حلال های آلی مانند روغن سیلیکون ، آلکان ها و الکل ها استفاده کردند. این سکو یک پردازنده سیال فضای آزاد و بدون کانال و بدون هیچ زحمتی از الکترودها یا میکروپترنینگ مورد نیاز برای همتایان میکروسیالی موجود را فراهم کرده است.

میکروسیالات فوتوپیوالکتریک
قطره از دیوار عمودی بالا می رود.
 

رابط مایع بدون از دست دادن ، سنجش حساس به نور و پویایی قطرات

 

سطح superomniphobic از نظر شیمیایی در برابر اسیدهای خورنده و بازها مقاوم بود و اجازه می دهد حالت cassie پایدار باشدبرای پردازش مایعات شیمیایی در سطح باقی بماند. دانشمندان رابط مایع بدون از دست دادن از طریق تصویربرداری فلورسانس از سطح همه چیز را تأیید کردند و نتایج را با کنترل مقایسه کردند تا تماس بدون تلفات با مایعات را بر روی ماده مورد علاقه نشان دهند. لی و همکاران پس از آن به ظرفیت سنجش نور سیستم برای نشان دادن تبدیل نور تابش شده به یک مشخصات دما به شدت برآمده در سیستم اشاره کرد. آنها سپس حرکت قطره آب ۵ میکرولیتر (میکرولیتر) را که در فاصله ۱۳ میلی متر از مرکز لکه نور قرار داشت ، بررسی کردند. هنگامی که آنها لیزر را روشن کردند ، قطره در حالت نوسانی به نور جذب شد ، جایی که در ابتدا به سمت لیزر شتاب گرفت ، سپس با رسیدن به لبه نقطه نور ، به سرعت ترمز کرد و جهت آن را تغییر داد. برای درک فیزیک اساسی پویایی قطرات ،اجازه نسبی و کشش سطحی ، حرکت مایع راحت تر است.

عملکرد سیالات ، قابلیت انعطاف پذیری و سازگاری زیستی

 

میکروسیالات این تیم با استفاده از یک پرتو نور لیزر ، عملکردهای مختلف سیال را انجام دادند ، جایی که پروفیل نیروی دی الکتروفورتیک مواج می تواند قطره هایی با حجمی از حد ۰٫۰۰۱ میکرولیتر را به دام بیندازد و آنها را حرکت دهد. این تیم همچنین یک گودال ۲۰۰ میکرو لیتری را بدون از دست دادن سیستم عامل ، مناسب برای کوچک سازی سیستم های زیست پزشکی به کار گرفت. با این حال ، این تکنیک با حداکثر سرعت حرکت لیزر محدودیت هایی داشت که بیش از آن قطره نمی توانست با حرکت لیزر همگام شود. علاوه بر این ، لی و همکاران با قرار دادن عمودی سکو ، یک نیروی ناوبری قوی را برای قطرات به منظور سرپیچی از نیروی جاذبه و صعود به سربالایی تسهیل می کند ، و به روش برتر این امکان را می دهد تا مایعات مختلف را در مقیاس میکرو / نانولیتر ، که از اهمیت اساسی در چندین زمینه برخوردار است ، به طور دقیق دستکاری کند.. با استفاده از این روش ، تیم تشخیص اسیدهای آمینه مانند گلیسین و مایعات کششی سطح پایین مانند اتانول بدون ضرر را مشاهده کرد . این روش در شیمی تحلیلی ، تشخیص پزشکی و پزشکی زیستی پتانسیل زیادی دارد.

به این ترتیب ، وی لی و همکارانش یک میدان نیروی دی الکتروفورتیک موج دار منحصر به فرد در پاسخ به محرک های نور با یک سطح سه لایه برای قابلیت کنترل مایع ، بدون از دست دادن مایع ، ویژگی های ادغام ، توزیع و تقسیم ایجاد کردند. آنها به راحتی با قرار دادن تابش های مختلف نور برای عملکرد سیال غنی تر و کاربردهای الگوی قطره ، نیرو را اصلاح کردند. این روش مانور مایعات را بر اساس تقاضا برای کاربردها در واکنش های پردازش بیوشیمیایی میکروسیالات و سیالات ، مهندسی سیالات و ساخت برای الگوی دقیق و چند قطعه سازی قطرات تسهیل میکند.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.