Universiteit Twente

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