Language
Country/Area
No result found
Vũ điệu bí ẩn của chất lỏng: Tại sao chất lỏng hoạt động khác nhau như vậy trong thế giới siêu nhỏ?
Microfluidology là một lĩnh vực hấp dẫn và đa dạng tập trung vào việc điều khiển chất lỏng trên quy mô siêu nhỏ.Hành vi của các chất lỏng này rất khác nhau trong thế giới siêu nhỏ so với kinh nghiệm hàng ngày của chúng ta.Trên quy mô kính hiển vi, sự chuyển động của chất lỏng bị chi phối bởi các yếu tố như sức căng bề mặt, tản năng lượng và kháng chất lỏng, thường bị bỏ qua trong thế giới vĩ mô.Từ đầu những năm 1980, các vi lỏng phát triển dần dần và tìm thấy các ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực, cho dù trong các công cụ chẩn đoán vi mô trong lĩnh vực khoa học y sinh hoặc trong sàng lọc thông lượng cao để phân tích hóa học.
Các đặc điểm cơ bản của vi lỏng bao gồm: dòng chảy nhỏ, kích thước nhỏ và mức tiêu thụ năng lượng thấp, cùng nhau thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này.
Tính độc đáo của hành vi vi lỏng
Ở quy mô kính hiển vi, hành vi dòng chảy của chất lỏng cho thấy nhiều đặc điểm phản trực giác, khiến cho việc nghiên cứu động lực học chất lỏng trở nên khó khăn.Các tính chất của chất lỏng Newton có vẻ cực kỳ quan trọng khi chất lỏng di chuyển trong các kênh micron sang nanomet, bởi vì tại thời điểm này, mối quan hệ giữa độ nhớt của chất lỏng và lượng chuyển động của dòng chảy trở nên đặc biệt nhạy cảm.
Trong kiểm soát chất lỏng hiển vi, dòng chảy không còn hỗn loạn, mà là thể hiện các đặc điểm của dòng chảy tầng.
Các tính chất của dòng chảy tầng có nghĩa là các chất lỏng chảy với nhau không trộn lẫn như trong kinh nghiệm hàng ngày, điều này làm cho sự vận chuyển giữa các phân tử chủ yếu dựa vào sự khuếch tán.Tính độc đáo của các vi lỏng này làm cho các vi lỏng trở thành cơ sở của nhiều công nghệ mới nổi.
Một loạt các dạng dòng vi mô
Các loại dòng chảy microfluidic rất đa dạng và theo các yêu cầu thiết kế và ứng dụng khác nhau, phương pháp dòng chảy thích hợp có thể được chọn.Công nghệ vi chất mở đang thu hút sự chú ý ngày càng tăng và các hệ thống như vậy được mở ít nhất một ranh giới, cho phép chất lỏng được tiếp xúc trực tiếp với không khí hoặc phương tiện khác.Ưu điểm ở đây là nó có diện tích bề mặt khí lỏng lớn hơn và can thiệp dễ dàng hơn.
Một tính năng khác của các vi lỏng mở là nó tích hợp dòng chảy điều khiển sức căng bề mặt, loại bỏ sự cần thiết của máy bơm bên ngoài.
Công nghệ vi lỏng dòng chảy liên tục
Một công nghệ vi lỏng phổ biến khác là các vi lỏng dòng chảy liên tục, dựa trên sự kiểm soát của dòng chất lỏng trạng thái ổn định.Cho dù thông qua các nguồn áp lực bên ngoài hoặc micropumps bên trong, công nghệ này vẫn duy trì dòng chảy ổn định trong các kênh hẹp.Microfluids lưu lượng liên tục có hiệu quả trong nhiều ứng dụng sinh hóa đơn giản, nhưng thường có vẻ vô đạo đức khi các nhiệm vụ đòi hỏi tính linh hoạt cao.
Những tiến bộ trong hoạt động của giọt
Công nghệ vi lỏng dựa trên microdroplet tiếp tục thúc đẩy các ranh giới của vi lỏng và có thể điều khiển thể tích chất lỏng trong các giai đoạn khác nhau, giúp quá trình thử nghiệm thuận tiện hơn.Rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên thế hệ, vận hành và phân loại các giọt chính xác và công nghệ này cho phép các thí nghiệm thông lượng cao và phân tích hành vi.
Sự gia tăng của công nghệ vi lỏng kỹ thuật số
Microfluidics kỹ thuật số đẩy hoạt động vi lỏng lên một cấp độ mới, cho phép kiểm soát độc lập các giọt khác nhau trên chất nền.Công nghệ này mượn khái niệm về thiết bị điện tử kỹ thuật số và cung cấp tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao hơn bằng cách vận hành các giọt thông qua các phương pháp điện hóa.
Triển vọng ứng dụng trong tương lai
Với sự phát triển nhanh chóng của vi lỏng, việc áp dụng công nghệ này trong nhiều lĩnh vực như sinh học, khoa học môi trường và chẩn đoán y tế sẽ được mở rộng rất nhiều.Ví dụ, công nghệ microfluidic có thể được sử dụng cho các thiết bị chẩn đoán nhanh và có khả năng cung cấp xét nghiệm sức khỏe ngay lập tức ở các vùng xa xôi.
Ưu điểm tiềm năng của công nghệ vi lỏng bao gồm thao tác chính xác các tế bào đơn và hiểu biết sâu sắc về môi trường sinh học phức tạp.
Khi sự hiểu biết của chúng tôi về hành vi microfluid tiếp tục sâu sắc, sẽ có những ứng dụng sáng tạo hơn đang chờ chúng tôi khám phá trong tương lai.Có thể là những vũ công chất lỏng nhỏ này sẽ thay đổi cách chúng ta hiểu các hiện tượng sinh học và hóa học?
