2009年8月25日
约翰霍普金斯大学工程师们用一个受欢迎的儿童玩具可视化粒子的行为,细胞和分子环境太小用肉眼去看。欧洲杯猜球平台这些研究人员正在安排小积木形状的挂钩重现微观活动发生芯片实验室的发展在规模,他们可以更容易地观察。
一个小白球释放与挂钩块乐高积木,沉浸在充满甘油帮助研究人员设想的坦克在微流控阵列的纳米级会发生什么。信贷:柯克/ JHU
这些芯片实验室设备,也被称为微流控阵列,一般用于小样本的大小,形状或成分,但微不足道的力量在这样一个小的大小是很难衡量的。为了解决这个小问题,约翰霍普金斯大学的工程师决定认为大。
由·德拉泽和乔勒·弗雷谢特化学和生物分子工程学的助理教授在粉刷工程学院的大学,该团队使用珠子直径只有几毫米,水族馆充满粘稠的甘油和乐高块安排在一个乐高积木来解开谜团出现在微观或纳米级的水平。他们的观察,可以为我们提供一些线索如何提高芯片实验室的设计和制造技术。他们的研究涉及该技术发表在8月14日出版的《物理评论快报。
这个项目的想法来自的概念过程的多维度分析,研究了在不同的大小和时间尺度,同时保持执政的原则是一样的。
“微流控阵列像微型化工厂,”弗雷谢特说。“这些设备的关键部件之一是能够从另一个单独的一种成分。我们调查了一个微流控分离方法,我们怀疑规模将保持不变,当你从微米或纳米大小的一样大的东西台球。”
记住这个目标,弗雷谢特和德拉泽在构造一个数组使用满了圆柱状乐高钉,堆叠两个高,安排在乐高积木的行和列来创建一个晶格的障碍。董事会在一个树脂玻璃表来提高其刚度和挤压了一面墙的树脂玻璃罐充满甘油。不锈钢三种不同大小的球,以及塑料球,手动释放的数组;他们的底部路径跟踪和定时照相机。
整个设置,德拉泽在说,成本几百美元,可以很容易地复制作为一个科学实验。欧洲杯线上买球
研究生Manuel Balvin和塔拉Iracki,本科孙Eunkyung,所有的化学和生物分子工程,进行多个试验使用每种类型的珠子。他们逐渐旋转,增加重力之间的相对角度和数组的列(即改变迫使角)。在这一过程中,他们发现大粒子不动扩散或随机的方式通过数组作为小同行通常在微流欧洲杯猜球平台控阵列。相反,他们的路径是确定的,这意味着它们可以精确地预测,德拉泽在说。
研究人员还注意到,紧随其后的是球的路径是周期性一旦球在运动和恰逢晶格的方向。随着迫使角的增加,一些球倾向于在一个转变,两个,三个或多达四个钉子之前继续垂直下降。
“我们的实验显示,如果你知道一个参数的不对称在单个粒子的运动障碍你可以预测中,粒子将遵循的路径在任何迫使角微流控阵列,只需做几何。”欧洲杯猜球平台Drazer said.
球的移动方向相同数组内不同迫使角度称为相位锁定。如果数组被缩减微或纳米尺度,研究人员表示,他们希望这些现象仍然存在,甚至增加根据等因素不可避免违规行为的粒子大小或表面粗糙度。
“有力量之间存在一个粒子和一个障碍时,他们彼此非常接近,存在系统是否在微纳米尺度或一样大的乐高积木,“弗莱切特说。“在这种分离方法,定期安排障碍允许这些力量积累的小效果,放大,我们怀疑是颗粒分离的机制。”
这一原则可以应用于微型飞行器或奈米流体阵列的设计,她补充说,这样他们可以捏造“粒子有不同的粗糙度,不同电荷或不同的大小。欧洲杯猜球平台他们在一个数组应遵循一条不同的道路,可以分别收集。”
相位锁定可能会变得不那么重要,德拉泽在警告说,随着粒子数量的解决方案变得更加集中。欧洲杯猜球平台“下一个,”他说,“我们必须考虑如何在此之前集中你的悬浮原理是被粒子与粒子之间的相互作用。”