研究人员美国国家标准与技术研究所乔治·梅森大学(George Mason University)已经演示了一种可能是世界上最小的微波炉,一种可以加热针头大小的液体滴的微型装置,该液体滴的容器比蚂蚁略短,只有一根头发的一半宽。微微波是为芯片上的实验室设备设计的,这些设备可以对微小的样品进行快速、复杂的化学分析。
在2007年11月《微观力学与微工程杂志》上的一篇论文中,NIST工程师迈克尔•坦接到领导的研究小组首次描述了如何成功集成一个微小的电介质微波加热器与微流体通道控制选择性和精确的温度流体卷从几毫升(1000000升)sub-nanoliters(小于1000000000liter). Sample heating is an essential step in a wide range of analytic techniques that could be built into microfluidic devices, including the high-efficiency polymerase chain reaction (PCR) process that rapidly amplifies tiny samples of DNA for forensic work, and methods to break cells open to release their contents for study.
该团队在玻璃基板和聚合物块之间嵌入了一条薄膜微波传输线,以制作其微型微波炉。聚合物块中的梯形切口最窄处只有7微米,直径为红细胞直径,长度近4毫米(约为蚂蚁的长度),用作加热液体的腔室。
基于微波能量如何被流体吸收的经典理论,研究小组开发了一个模型来解释他们的微型烤箱是如何工作的。他们预测,局限于间隙的电磁场将直接加热微通道中选定部分的流体,而不影响周围区域。测量系统产生的微波及其对微通道中流体温度的影响验证了模型,表明流体温度的升高主要是由于吸收的微波功率。
一旦这项新技术得到进一步完善,研究人员希望利用它来设计一种微流控微波加热器,这种加热器可以快速有效地循环温度,用于多种应用。