Написано AZoNano 20 мая 2020 года [19459][194591945919459]

Слияние механики жидкости и акустики известно как акустофлюидика, которая предлагает бесконтактное, быстрое и эффективное обращение с жидкостями и взвешенными частицами.

Наложенная акустическая волна может генерировать ненулевое усредненное по времени поле давления, чтобы приложить силу акустического излучения к частицам, которые были подвешены в микрофлюидном канале.

Но для частиц меньше критического размера сила вязкого сопротивления доминирует больше, чем силы акустического излучения из-за его мощного акустического потока, вызванного рассеиванием акустической энергии в жидкости.

Таким образом, размер частиц служит основным ограничивающим фактором для использования акустических полей для управления и классификации приложений, которые в противном случае были бы применимы к таким областям, как оптика (микролинзы), биология (обогащение мелких биологических частиц) и зондирование. (плазмонные наночастицы).

Манипуляции с акустическими наночастицами уже были продемонстрированы, но частоты гигагерца (ГГц) или терагерца (ТГц) обычно необходимы для создания наноразмерных длин волн, где изготовление преобразователей на ПАВ с чрезвычайно малыми размерами элементов затруднено.

Кроме того, в наноакустических полях позиционирование одиночных наночастиц в дискретные ловушки не было достигнуто. Поэтому возникает насущная необходимость в разработке быстрого, точного и масштабируемого метода для отдельных манипуляций с нано- и субмикронными масштабами в акустических полях с помощью мегагерцовых (МГц) частот.

Междисциплинарная группа исследователей во главе с доцентом Йе Ай из Сингапурского университета технологии и дизайна (SUTD) и доктором Дэвидом Коллинзом из Мельбурнского университета, работающим с профессором Джонгьюном Ханом из Массачусетского технологического института и доцентом Хонг Йи Лоу из Южно-Тихоокеанского региона, разработал новую акустофлюидную технологию для улавливания сильно мультиплексированных субмикронных частиц внутри нанополостей на одночастичном уровне.

Поверхностные акустические волны (SAW) используются в качестве источника возбуждения в акустофлюидном устройстве, которое содержит упругий слой нанорезонатора, расположенный на границе раздела акустического преобразователя и микрофлюидного канала.

Полученный SAW создает акустически управляемые деформации в нанорезонаторах и генерирует усредненное по времени акустическое поле, которое развивает наноразмерные градиенты акустической силы вдоль канала.

Исследователи использовали это уникальное наноразмерное акустическое силовое поле для борьбы с акустическим потоком и броуновским движением, таким образом контролируя миллионы отдельных субмикронных и наноразмерных частиц, чтобы двигаться в направлении нанорезонаторов.

Исполнение наноразмерного слоя на приводе SAW предлагает дискретные позиции захвата, в которых отдельные наночастицы могут быть ограничены воздействием SAW и разряжены с прекращением возбуждения SAW. Это бесконтактная и быстрая система захвата с перспективами широкого применения в классификации, структурировании и выборочном захвате наноразмерных и субмикронных объектов.

Это исследование было опубликовано в Small ведущем междисциплинарном журнале, освещающем широкий спектр тем в нано- и микромасштабных экспериментальных и теоретических исследованиях, и было размещено на внутренней обложке выпуск.

Аспиранты и аспиранты из SUTD, включая Махноуша Тайеби, Ричарда О'Рорка и Хима Ченга Вонга, внесли свой вклад в это исследование.

Журнал Ссылка:

Тайеби М., и др. . (2020) Массивно-мультиплексированное субмикронное моделирование частиц в акустически управляемых колеблющихся нано-полостях. Малый . doi.org/10.1002/smll.202000462.

Источник: https://www.sutd.edu.sg/