Forskere rapporterer om ny lysaktiveret mikropumpe

Selv de mindste mekaniske pumper har begrænsninger, fra de komplekse mikrofabrikationsteknikker, der kræves for at gøre dem til, at der er grænser for, hvor små de kan være. Forskere har annonceret en potentiel løsning-en laserdrevet fotoakustisk mikrofluidpumpe, i stand til at flytte væsker i enhver retning uden bevægelige dele eller elektriske kontakter.

Værket er beskrevet i Procedurer fra National Academy of Sciences .

Ved hjælp af en plasmonisk kvartsplade implanteret med guldatomer, forskerne demonstrerede evnen til at flytte væsker ved hjælp af en laser til at generere en ultralydsbølge.

"Vi kan bruge laseren til at få væsker til at bevæge sig i enhver retning, "sagde Jiming Bao, lektor i elektrisk og computerteknik ved University of Houston og hovedforfatter på papiret.

Arbejdet er baseret på et nyt optofluidics -princip opdaget af Baos laboratorium og rapporteret i 2017. Det arbejde forklarede, hvordan en laser kunne bruges til at udløse en strøm af væske, kobling af fotoakustik med akustisk streaming.

Det seneste arbejde involverede fremstilling af et kvartssubstrat implanteret med 10 ¹⁶ guldatomer, eller ti tusinde billioner atomer, kvadratcentimeter og tester, om en laserpuls kunne generere en ultralydsbølge, der er i stand til at skabe en flydende strøm. Kvartspladen - omtrent på størrelse med en negl - blev implanteret med guldnanopartikler; når en pulserende laser rammer pladen, guldnanopartiklerne genererer en ultralydsbølge, som derefter driver væsken via akustisk streaming.

"Denne nye mikropumpe er baseret på et nyopdaget princip om fotoakustisk laserstreaming og er simpelthen lavet af en Au [guld] implanteret plasmonisk kvartsplade, "skrev forskerne." Under en pulserende laser -excitation, ethvert punkt på pladen kan generere en retningsbestemt langvarig ultralydsbølge, der driver væsken via akustisk streaming. "

Arbejdet kan have praktiske konsekvenser, fra biomedicinsk udstyr og levering af lægemidler til mikrofluidisk og optofluidisk forskning. Wei-Kan Chu, en fysiker og projektleder ved Texas Center for Superconductivity ved UH, sagde, at den sande værdi endnu ikke er kendt. "Vi vil gerne bedre forstå mekanismerne i dette, og det kunne åbne op for noget uden for vores fantasi. "

Enheden blev fremstillet i Chus laboratorium; han er medforfatter, sammen med Nzumbe Epie, Xiaonan Shan og Dong Liu, hele UH; Shuai Yue, Feng Lin og Zhiming Wang fra University of Electronic Science and Technology i Kina; Qiuhui Zhang fra Henan University of Engineering; og Suchuan Dong fra Purdue University.

Nanopartiklerne tilbyder et næsten ubegrænset antal mål for laseren, som kan sigtes langt mere præcist end en mekanisk mikropumpe, Sagde Bao.

"Mekanismerne for, hvordan og hvorfor dette fungerer, er endnu ikke meget klare, "Chu sagde." Vi er nødt til at forstå videnskaben bedre for at udvikle potentialet i dens uforudsigelige applikationer. "