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红色和蓝色液体的液滴沿着振动UW平台的上表面和下表面以高达每秒1英寸的速度移动

这个组合图像显示了当它们向中心移动并合并时的下降

华盛顿大学的华盛顿大学科学家Karl Bohringer正在使用纳米技术制造技术来构建和改进便携式诊断,这些诊断的表面具有不同高度和间距的微小柱子

当摇动时,表面沿着某些路径移动以进行医学或环境测试

随着医学研究人员和工程师试图缩小诊断以适应人的口袋,一个问题是如何轻松移动和混合小样本的液体

华盛顿大学的研究人员已经建立了一个表面并申请了专利,这个表面在摇动时会沿着某些路径移动,以进行医学或环境测试

“这使得我们能够根据需要移动跌落,以及我们想要的任何布局,”华盛顿大学电气工程和生物工程学教授KarlBöhringer说

最新一期“高级材料”杂志上发表的低成本系统需要的能源非常少,并且可以通过稀释或通电样品来移动它们来避免可能的污染

简单的技术是一个纹理表面,往往会沿着给定的路径推动下降

它的灵感来自莲花效应 - 这种现象使荷叶几乎呈分形纹理,使其看起来能够排斥水滴

一滴液体位于纹理化的硅表面上,该表面具有弧形梯级以引导水滴,并且有一个支柱网格以保持通道中的水滴

Karl Bohringer,UW“荷叶有一个非常粗糙的表面,其中每个大凸起都有一个较小的凸起,”Böhringer说

“我们不能使我们的表面与荷叶完全相同,但我们所做的就是提取其工作原理

”威斯康星大学的团队使用纳米技术制造技术来建造一个具有不同高度和间距的微小柱子的表面

当一滴落在这个表面上时,它与表面的接触很少,几乎是完美的圆形

这意味着即使是一个小的微动也可以移动它

研究人员使用音频扬声器或机器以每秒50至80次振动平台

不对称表面沿着预定路径移动各个液滴以混合,修改或测量它们的内容物

改变振动频率可以改变跌落速度,或者可以针对特定尺寸或重量的跌落

“你所需要的只是一种振动,使这些表面变得非常容易

你可以用一块塑料做成,“Böhringer说道

“我可以把它想象成一种价格低于1美元的设备 - 可能远低于此值 - 并与唾液,血液或水样一起使用

”UW表面的特写显示弧形边缘和相邻的支柱

Karl Bohringer,UW在测试中,不同版本的UW系统可以将液滴上坡,下坡,旋转,倒置或连接两滴,然后移动合并的样品

系统的类型被称为“一滴实验室”:所有成分都在水滴内部,表面张力作为容器将所有东西保持在一起

一名学生尝试使用智能手机的扬声器振动平台,但到目前为止,手机无法提供足够的能量来移动水滴

为了更好地适应低能量音频波,该小组将使用UW的电子束光刻机来制造一个表面,其表面的尺寸可缩小100倍

“从我们迄今为止所做的事情来看,有很好的证据表明,如果我们把所有东西都做得更小,那么我们将需要更少的能量来达到同样的效果,”Böhringer说

“我们设想一个你插入手机的设备,它由手机电池供电,一个应用程序产生正确类型的音频振动,你运行你的实验

”该论文的共同作者是前威斯康星大学本科生Todd Duncombe加州大学伯克利分校的前华盛顿大学研究生YegȃnErdem;前华盛顿大学博士后研究员Ashutosh Shastry,现在位于加利福尼亚州门洛帕克的Corium International;以及在英特尔公司工作的华盛顿大学电气工程联合助理教授Rajashree Baskaran

该研究由美国国家科学基金会,美国国立卫生研究院和英特尔技术差距创新基金资助

资料来源:华盛顿大学Hannah Hickey图片:威尔逊大学Karl Bohringer

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