Global, controlado por evaporación, Dispositivo micro / nanofluídico (GECMN) para el control del transporte de moléculas pequeñas. a) Ilustración esquemática del GECMN que consta de dos microcanales conectados al nanolit. b) El transporte de masa difusiva de moléculas pequeñas hacia el canal de drenaje está prohibido por el flujo advectivo impulsado por la evaporación desde el drenaje hacia el centro de la nano-iluminación, haciendo que las pequeñas moléculas se acumulen en el nanolit deshidratado. c) Transporte de moléculas pequeñas acumuladas hacia el canal de drenaje debido a la difusión del nanolit hidratado. Crédito:Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Los chips de microfluidos son muy prometedores para aplicaciones incomparables en la detección de patógenos y el diagnóstico de cáncer. Dichos dispositivos a menudo requieren películas delgadas a nanoescala para el filtrado de muestras líquidas, así como dispositivos de potencia o estímulos químicos que controlan su dirección de flujo. Sin embargo, Aún quedan muchos desafíos con la mayoría de los mecanismos precedentes, incluyendo complicados procesos de fabricación, limitaciones de materiales, y daños no deseados en las muestras.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Taesung Kim en el Departamento de Ingeniería Mecánica de UNIST presentó el control del transporte impulsado por la evaporación de moléculas pequeñas en nanopartículas permeables al gas y de baja relación de aspecto, donde los transportes de masa difusiva y advectiva de solutos se ven afectados por la evaporación del solvente a través de las paredes de nanopartículas.
A diferencia del método existente, la nueva técnica ha atraído una atención considerable como una tecnología central multifuncional que permite el control activo y versátil de moléculas pequeñas, como válvulas, concentrarse, bombeo, y habilidades de filtrado en un chip, sin dañar las muestras.
En este estudio, El equipo de investigación caracterizó experimentalmente el efecto del flujo de evaporación en el transporte de masa de moléculas pequeñas en varios dispositivos micro / nanofluídicos integrados con nanopartículas. Sus hallazgos mostraron que el transporte de pequeñas moléculas a lo largo de la nano-iluminación se rige en gran medida por el flujo de evaporación y la longitud de la nano-iluminación. También realizaron simulaciones numéricas para respaldar teóricamente los resultados experimentales con el modelo de advección y difusión, permitiendo así la descripción del transporte con el coeficiente de difusión no dimensionalizado y el flujo de evaporación.
Local, controlado por evaporación, dispositivo micro / nanofluídico (LECMN), permitiendo el transporte de moléculas direccionables en un dispositivo micro / nanofluídico. Crédito:UNIST
Además, demostraron que el control del transporte impulsado por la evaporación en dispositivos micro / nanofluídicos basados en nanolit puede usarse como una válvula de molécula, concentrador bomba, y filtrar, mostrando un potencial notable para una variedad de aplicaciones en micro / nanofluidos.
Los investigadores también emplearon su fotolitografía asistida por agrietamiento anterior para fabricar un controlado por evaporación, dispositivo micro / nanofluídico (GECMN) integrado con un gas permeable, Nanoslit basado en PDMS, lo que permitió el transporte de masa difusiva pero suprimió el flujo impulsado por presión a través de una alta resistencia hidráulica.
Sus hallazgos se han publicado en la versión en línea de Comunicaciones de la naturaleza el 26 de febrero 2021. Este estudio ha sido financiado por una subvención de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF), financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC de Corea (MSIT).
