С 1990-х годов ученые изучают возможности миниатюрных химических «лабораторий» на чипе, которые имеют потенциал в точке оказания медицинской помощи, диагностики, наборы для анализа полевых исследований и однажды даже проводили химические опыты на других планетах.
В нормальной лаборатории, химики используют мензурки для смешивания химических веществ и изучения реакции. В миниатюрный лаборатории, микрофлюидальные системы можно проводить химические опыты на микросхеме через серию небольших связных труб, размером с волос.
В настоящее время эта технология используется, в частности, в медицинской сфере, что создает органы-на-чипе для исследования. Однако, потенциал этой технологии еще не полностью достигнута, поскольку химические реакции контролируются крупной техники, что часто внешний чип.
В недавнем исследовании, опубликованном в Nature, исследователи из Университета Сент-Луиса вместе с коллегами из Северо-Западного университета и объектов: университет поделились своим открытием путь к программе встроенного контроля в сети микрофлюидных.
«Мы взяли наше вдохновение от электроники, в которой чип управления являются самодостаточными», — сказал Поцелуй Иштван, д. м. н., профессор химии в Университете Сент-Луиса. «Когда мы начинали исследования в этой области, мы сказали, ‘Почему бы нам не построить маленькие реакторы, субмиллиметровых размеров. Мы использовали только небольшое количество реакторов, так направляя поток был легким, простым, крошечные трубки. Но сейчас, работая на опережение, то нужен чип, чтобы быть немного более сложным, со многими реакторов и труб между ними, чтобы работать больше похоже на цепь.»
Чтобы решить эту проблему, исследователи объединили теорию сети и механики жидкости и созданные элементы управления полностью осуществляется на чипе.
Вместе с Лю Ифань, доктор философии, научный сотрудник в слу и других коллег, поцелуй разработали сеть с нелинейной связью между приложенным давлением и расходом, которые могут быть использованы для изменения направления потока жидкости путем простого изменения входного и выходного давления.
Взяв пример со противоречивая теория о дорожном движении, ученые обнаружили, что клавиши не всегда самый быстрый путь из точки А в точку Б. явление, известное как Braess парадокс продемонстрировал … в дорожном движении, электроника, источники … что иногда больше путей, чтобы путешествовать на самом деле замедляет движение, а не ускоряет его.
«Мы построили сеть, которая показывает, что парадокс», — сказал поцелуев. «Как мы изучали, как молекулы воды объезжать препятствия, он создал ‘клапан.’ Молекулы воды не отвлекались от своих путей. При малых скоростях потока, они идут навстречу препятствиям, в то время как при высоких скоростях потока, они идут в противоположную сторону.»
«Когда мы закрываем ярлыка канала, это приводит к более высокой, нежели снизу, общий расход. Мы заинтересованы в том, как такие изменения в скорости потока и направления в конечном итоге изменить химические реакции в реакторах».
Эта технология может использоваться для создания портативных систем испытательной лаборатории, а также для разработки новых приложений, таких как мониторинг здоровья носимых устройств и развертывания космических систем.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!