身体的

微流体Pac-Man

操纵微米上滴的流动是一个挑战。灵感来自着名的Pac-Man视频游戏,一支物理学家团队成功地在水平表面上移动了一个下降。可以促进微观固定装置中化学反应的装置。

卢卡斯·盖伊扎克 对于Science N°520
本文保留用于科学用户
Pac-Man Droplet

我们不是pré加上帕特曼的感觉。在这个VID游戏中éo culte du début des anné1980年,玩家控制ô是卡门匠的形状é放在迷宫中,充满了’aliments à engloutir et peuplé de fantômes à é比特。通过côté这些,我们可以转发吗? ce concept à液体滴在éplaç蚂蚁在电路图中é在表面上并沿着他们的路径遇到固体颗粒 ?这样的设备将有许多应用程序 在化学和微流体中。但是,控制ô一些微米的滴ètres de diamètre est loin d’être simple. C’est néanmoins ce qu’ont réussi à让Jana Chaaban,来自’École polytechnique fédé苏黎士鲁尔,和他的科尔ègues : ils ont déplacé de façon contrôlée une goutte micromé在玻璃表面上à l’aide 甚至更小的déposées à proximité.

L’idée de dé分享很简单。 drop– dite « mère » – posée在水平介质上和é让液滴(« fille ») à proximité一旦女孩跌落,就足够了,以便两滴接触’est étalée。当女孩的边缘下降时遇到他的聪明énère, elles 合并分娩à一个更大的下降。对于可见的滴à l’œil nu, la goutte réSullant保持了IRR形状égulièRe,但对于尺寸米érieure au millimètre,表面张力l’hangé et la goutte résultante adopte 圆形形式。

但攀登的中心é total du système formé两滴保持不变é在聚结期间。这意味着痛风résultante se déplace légèrement par rapport à痛风的位置è沿着女孩滴的方向 :一切都好像摔倒了« fait un pas » ! En répétant l’opération et en décalant à每次女孩丢弃déposé因此,它们可以在任意方向上推进支撑件。

D’autres équipes avaient déjà mené des expé10滴的相似之处 micromètres à un millimè是半径。但是马îTRISE PROCESS for较小的滴,包括女孩液滴 de moins d’un micromètre de diamètre (repré感受到的一卷’ordre du milliardième de milliardiè我的升),比’elle n’en a l’air. Pour dé放置掉落’ordre de 5 micromètres de rayon, de façon contrôlée,在玻璃基板上,Jana Chaaban和他的Collègues ont dû ré焊料几个问题èmes (en réalité,出于实际原因,c’是支持éplaç在管下面是dé姿势女孩滴。

D’une part, pour dé丢弃小滴,经典的移液器,méCanics,还不够 不是。因此取代了研究人员é l’eau par un autre solvant :1-丁氧基丙烷-2-OL,或« PnB »。通过利用导电性é électrique élevée de ce composé, ils ont utilisé un champ é替代电力é用pr加入液体écision et former des gouttes réguliè微观尺寸。

D’其他部分,微米滴étriques s’é由于它们的表面和地面之间的关系,蒸气比大滴快 他们的体积更为重要。怎么样?'或'什么éviter que cette évaporation rapide n’empêche la goutte mère和滴注女孩见面 ?选择GNP作为溶剂,哪个’é蒸气比慢得多’eau, ré部分部分问题ème. Malgré cela, la vitesse d’é蒸气仍然快速和义务à dé放下液滴女孩très près de la goutte mère :速度必须是à液滴是哪个’étale en se dé摆在支持上是支持érieure à la vitesse à哪个痛风米ère se ré垃圾,第一次运动« rattrape »两滴的第二个和边缘汇集在一起​​。

为了更好地了解滴剂聚结的动态,研究人员创造了éé un modèle qui décrit l’é滴度的形状和大小。 D.’après ce modè如果两滴非常接近,聚结 se dé在两个阶段滚动。 D.’abord, la fusion à严格来讲éroule très快速(少’一毫秒),分娩à落叶’œUF。然后,到达état d’é甚至更稳定的能量,这滴是é形状,快速然后越来越慢,它的轮廓’approchant d’一个完美的圆圈。显微镜观测确认é ce modèle.

一旦两个滴剂合并的动态很好地理解,Jana Chaaban和他的Collègues ont étudié théoriquement l’influence de différents paramètres sur la façon dont la répétition de cette étape élé导致痛风ère. Selon leurs équations, également confirmées par l’观察,液滴女孩的半径déposéE最初因时间的功率为1/3而变化,然后,完全持续éposée,液滴继续’étaler tout en s’é蒸发。他的CRO半径î越来越慢。从此,在此期间,痛风的半径ère décroît par é蒸气,研究人员已经计算出来了é une borne supérieure sur l’痛风之间的间距ère和一个女孩液滴,因此,在d的速度上é痛风的位置èRe(或更准确的玻璃支持)。另外,它们适合é la fréquence de dépôt des gouttelettes 因此,进入系统的液体流动ème soit é加仑流出é呕吐。因此,下降é放置总是保持循环ès cycle, la même masse, la même taille et la mê我的速度,它给了系统ème une régularité和控制的实际稳健性ôler les déplacements.

APRUMès avoir effectué ces réGlades,研究人员有’一种可靠的Dé在重要的距离上放置微观下降éplaç在所需方向和D中的支撑éposant réguliè飞沫。他们表现出来é qu’il é很容易在墙壁之间开一滴’un labyrinthe dessiné在支持下,和même de lui faire « ramasser »部分固体颗粒é他在路上。 A V.é休息的Pac-Man微型 !! Jana Chaaban和他的Collè顾客也在考虑更多的应用程序érieuses :这样的滴滴可以être utilisés dans des « 芯片实验室 », pour aider à réaliser des ré化学作用或运输少量és de matériau.

主题

订阅和ACC.édez à plus de 20 ans d'archives !

12号éros + 4 hors-série
在纸张版本+ numérique

+ ACC.ès illimité à plus de 20 ans d'archives

我是'abonne

订阅和ACC.édez à plus de 20 ans d'archives !

12号éros + 4 hors-série
在纸张版本+ numérique

+ ACC.ès illimité à plus de 20 ans d'archives

我是'abonne

我们的上一篇出版物

回到顶部