Laser brengt leven in de brouwerij
Stroomversnelling in lab-on-a-chip
Dankzij imploderende gasbelletjes weten onderzoekers van de
Universiteit Twente het tempo waarmee vloeistof door microkanalen
stroomt, flink op te schroeven. De belletjes zijn daarnaast een
uiterst effectieve manier om vloeistoffen te mengen, zonder dat
daarvoor extra componenten nodig zijn. De onderzoekers van het MESA+
Instituut voor Nanotechnologie, onder leiding van dr. Claus-Dieter
Ohl, publiceren erover in Physical Review Letters.
De onderzoekers maken gebruik van een gecontroleerde vorm van
`cavitatie': met een laser wordt in het vloeistofkanaal een belletje
gegenereerd, door lokale opwarming en drukverlaging. Dat belletje
leeft maar kort: het implodeert door de hogere druk in het kanaal. Dit
heeft zijn weerslag op de vloeistofsnelheid in het kanaal: die kan
oplopen tot 20 meter per seconde. In de directe nabijheid van een wand
is het effect nog sterker. Daar ontstaan kortstondig twee bellen en
twee sterke, tegengesteld draaiende wervelingen -vortices- in de
vloeistof. Dat is een ideale manier om snel vloeistoffen te mengen.
Eenvoudiger en sneller
In microfluidics gelden andere wetten dan in grootschalige
vloeistofsystemen. Viskeuze krachten nemen het over, en dat betekent
dat er vaak extra -bijvoorbeeld micromechanische- componenten nodig
zijn om het mengen van vloeistoffen te versnellen. Dat vergt weer
extra elektrische aansluitingen en regel-elektronica. Deze
voorzieningen zijn met de nieuwe methode niet nodig. In veel gevallen
is een lab-on-a-chip systeem transparant en kan de laser naar keuze
gericht worden op een plek waar het tempo omhoog moet of waar
vloeistoffen gemengd kunnen worden. De onderzoekers verwachten daarom
dat de nieuwe techniek een krachtige aanvulling vormt: lab-on-a-chip
systemen werken er sneller mee en de fabricage wordt minder complex.
De speciale website over dit onderwerp bevat een aantal filmpjes die
de toepassing van de belletjes weergeven voor verschillende
geometrieën.
De bel ontstaat door een laser te richten op het vloeistofkanaal.
Dichtbij de wand ontstaat een jet waardoor de bel zich splitst.Rondom
de twee kleine belletjes ontstaat een krachtige ronddraaiende stroom.
Het onderzoek is uitgevoerd in een multidisciplinair team van
onderzoekers uit het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie: uit de
Physics of Fluids groep van prof. Detlef Lohse en de BIOS
Lab-on-a-chip groep van prof. Albert van den Berg. Zij werkten samen
met de firma Shimadzu.
Noot voor de pers
Het artikel `Controlled cavitation in microfluidics' van Ed Zwaan,
Claus Dieter Ohl (Physics of Fluids), Séverine Le Gac (BIOS
Lab-on-a-chip) en Kinko Tsuji (Shimadzu Europe) verschijnt in Physical
Review Letters. Een pdf-bestand kan op verzoek toegestuurd worden.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053) 4894244
Top
Laatst gewijzigd op 21-05-2007 16:32:14 door Webmaster
Universiteit Twente