توسعه‌ی داروها، طراحی بافت‌های مصنوعی و مطالعه‌ی ارتباطات بین سلولی، تنها بخشی از کاربردهایی است که بر کنترل دقیق ذرات یا سلول‌ها در قطعات میکروسیال اتکا دارد. پژوهش‌گران با دستکاری حرکت سیال توانسته‌اند ذرات معلق در سیال را به فرم الگوهای مطلوب درآورند. امواج صوتی با فرکانس بالا که به درون سیال تزریق می‌شوند رهیافت ظریفی را برای جهت‌دهی این ذرات، بدون لمس آن‌ها، پیشنهاد می‌دهد. با این حال ایجاد امواج آکوستیک با دقت بالای فرکانسی برای جای‌دادن ذرات در موقعیت‌های ویژه و در درون پیچ‌وخم‌های کانال‌های کوچک‌مقیاس، کاری چالش‌برانگیز است. یک تیم تحقیقاتی که توسط یه آی (Ye Ai) از دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور رهبری شده است، دریافته‌اند که چگونه از خودِ این کانال‌ها به عنوان موجبرهایی برای شکل‌دهی امواج صوتی منتشرشده در سیال می‌توان استفاده کرد.

این طرح بر امواج آکوستیکی اتکا دارد که در طول سطح زیرلایه‌ای که زیر کانال‌ها قرار دارد منتشر می‌شوند. این امواج آکوستیکِ سطحی قبلاً در کاربردهای میکروسیالی استفاده شده‌اند اما الگوهایی که چنان امواجی تولید می‌کنند با چیدمان کانال‌ها تطابق ندارد که این، دقت جاگذاری ذرات را کاهش می‌دهد. محققان دریافتند که با جهت‌دهی امواج آکوستیک به موازات دیواره‌های کانال، می‌توان الگوهای تداخلی در درون سیال ایجاد کرد که دقیقاً نسبت به کانال‌ها در موقعیت موردنظر قرار می‌گیرند. این پژوهش‌گران در مجموعه‌ای از آزمایش‌ها نشان داده‌اند که می‌توان موقعیت جریانی از میکرودانه‌های پلی‌استایرنِ فلورسانت را بسادگی با استفاده از تغییر فرکانس آکوستیکی تعویض کنند. یک فرکانس، دانه‌ها را به نزدیکی دیواره‌های کانال‌ها می‌راند در حالی‌که فرکانس دیگر آن‌ها را به سوی مراکز کانال‌ها حرکت می‌دهد.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز انتشار یافته است.

درباره‌ی نویسنده:

کریستوفر کراکت (Christopher Crockett) نویسنده‌ی آزاد علمی در آلاباماست.

منبع:

Acoustic Waves Direct Particles in Microchannels