La acústica fluídica es la fusión de la acústica y la mecánica de fluidos que proporciona una manipulación rápida y eficaz de fluidos y partículas en suspensión. La onda acústica aplicada puede producir un campo de presión promediado en el tiempo distinto de cero para ejercer una fuerza de radiación acústica sobre las partículas suspendidas en un canal de microfluidos. Sin embargo, para partículas por debajo de un tamaño crítico, la fuerza de arrastre viscoso domina sobre las fuerzas de radiación acústica debido a la fuerte corriente acústica resultante de la disipación de energía acústica en el fluido. Por lo tanto, El tamaño de partícula actúa como un factor limitante clave en el uso de campos acústicos para aplicaciones de manipulación y clasificación que de otro modo serían útiles en campos como la detección (nanopartículas plasmónicas), biología (enriquecimiento de pequeñas biopartículas) y óptica (microlentes).

Aunque se ha demostrado la manipulación de nanopartículas acústicas, Por lo general, se requieren frecuencias de terahercios (THz) o gigahercios (GHz) para crear longitudes de onda a nanoescala, en el que la fabricación de tamaños de características muy pequeñas de transductores SAW es un desafío. Además, El posicionamiento de una sola nanopartícula en trampas discretas no se ha demostrado en campos nanoacústicos. Por eso, existe una necesidad imperiosa de desarrollar un ayuno, Método preciso y escalable para la manipulación individual de escalas nano y submicrónicas en campos acústicos utilizando frecuencias de megahercios (MHz).

Un equipo de investigación interdisciplinario dirigido por el profesor asociado Ye Ai de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) y el Dr. David Collins de la Universidad de Melbourne, en colaboración con el profesor Jongyoon Han del MIT y el profesor asociado Hong Yee Low de SUTD, desarrolló una nueva tecnología acústico-fluídica para la captura de partículas submicrónicas multiplexadas masivamente dentro de nanocavidades a nivel de una sola partícula.

El dispositivo acústico-fluídico utiliza ondas acústicas de superficie (SAW) como fuente de actuación y contiene una capa de nanocavidad elástica ubicada en la interfaz del canal de microfluidos y el transductor acústico. El SAW generado da lugar a deformaciones impulsadas acústicamente en las nanocavidades y produce un campo acústico promediado en el tiempo que genera gradientes de fuerza acústica a nanoescala a lo largo del canal.

Aprovechando este exclusivo campo de fuerza acústica a nanoescala para superar el movimiento browniano y la transmisión acústica, el equipo fue capaz de manipular millones de partículas individuales a escala nano y submicrónica hacia las nanocavidades. La implementación de la capa de nanocavidades en el actuador SAW proporciona posiciones de captura discretas donde las nanopartículas individuales pueden confinarse mediante la exposición a SAW y liberarse con el cese de la excitación SAW. Este es un sistema de captura de procesamiento rápido y sin contacto con el potencial de una aplicación generalizada en la clasificación, creación de patrones y captura selectiva por tamaño de objetos submicrónicos y nanoescalares.

Este trabajo ha sido publicado en Pequeña , un nivel superior, revista multidisciplinar, cubriendo un amplio espectro de temas en estudios teóricos y experimentales a nano y microescala, y ha aparecido en la portada interior del número. Estudiantes graduados y becarios postdoctorales del SUTD, incluido Mahnoush Tayebi, Richard O'Rorke y Him Cheng Wong participaron en este proyecto de investigación.