Un equipo de ingenieros mecánicos de la Universidad de California en San Diego ha utilizado con éxito ondas acústicas para mover fluidos a través de pequeños canales a nanoescala. El avance es un primer paso hacia la fabricación de pequeños, Dispositivos portátiles que podrían utilizarse para el descubrimiento de fármacos y aplicaciones de microrrobótica. Los dispositivos podrían integrarse en un laboratorio en un chip para clasificar células, mover líquidos, manipular partículas y sentir otros componentes biológicos. Por ejemplo, podría usarse para filtrar una amplia gama de partículas, como bacterias, para realizar un diagnóstico rápido.
Los investigadores detallan sus hallazgos en la edición del 14 de noviembre de Materiales funcionales avanzados . Esta es la primera vez que se utilizan ondas acústicas de superficie a nanoescala.
El campo de los nanofluidos ha luchado durante mucho tiempo con los fluidos en movimiento dentro de canales que son 1000 veces más pequeños que el ancho de un cabello. dijo James Friend, profesor y experto en ciencias de los materiales en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego. Los métodos actuales requieren equipos voluminosos y costosos, así como altas temperaturas. Sacar el fluido de un canal que tiene solo unos nanómetros de altura requiere presiones de 1 megaPascal, o el equivalente a 10 atmósferas.
Los investigadores dirigidos por Friend habían intentado utilizar ondas acústicas para mover los fluidos a nanoescala durante varios años. También querían hacer esto con un dispositivo que pudiera fabricarse a temperatura ambiente.
Después de un año de experimentar, investigadora postdoctoral Morteza Miansari, ahora en Stanford, pudo construir un dispositivo hecho de niobato de litio con canales a nanoescala donde los fluidos pueden ser movidos por ondas acústicas superficiales. Esto fue posible gracias a un nuevo método desarrollado por Miansari para unir el material a sí mismo a temperatura ambiente. El método de fabricación se puede ampliar fácilmente, lo que reduciría los costos de fabricación. La construcción de un dispositivo costaría $ 1000, pero la construcción de 100, 000 reducirían el precio a $ 1 cada uno.
El dispositivo es compatible con materiales biológicos, células y moléculas.
Los investigadores utilizaron ondas acústicas con una frecuencia de 20 megahercios para manipular fluidos, gotitas y partículas en nanopartículas de 50 a 250 nanómetros de altura. Para llenar los canales, los investigadores aplicaron las ondas acústicas en la misma dirección que el fluido que se movía hacia los canales. Para drenar los canales, las ondas sonoras se aplicaron en la dirección opuesta.
Al cambiar la altura de los canales, el dispositivo podría usarse para filtrar una amplia gama de partículas, hasta grandes biomoléculas como ARNip, que no encajaría en las rendijas. Esencialmente, las ondas acústicas impulsarían los fluidos que contienen las partículas hacia estos canales. Pero mientras el fluido pasaba, las partículas quedarían atrás y formarían una masa seca. Esto podría usarse para un diagnóstico rápido en el campo.
