Les chercheurs Jiming Bao, professeur agrégé de génie électrique et informatique à l'Université de Houston, la gauche, et Wei-Kan Chu, et chef de projet au Texas Center for Superconductivity à UH, ont rapporté une pompe microfluidique photoacoustique à commande laser, capable de déplacer des fluides dans n'importe quelle direction sans pièces mobiles ni contacts électriques. Crédit :Université de Houston
Même les plus petites pompes mécaniques ont des limites, des techniques complexes de microfabrication nécessaires pour les fabriquer au fait qu'il y a des limites à leur taille. Les chercheurs ont annoncé une solution potentielle :une pompe microfluidique photoacoustique à laser, capable de déplacer des fluides dans n'importe quelle direction sans pièces mobiles ni contacts électriques.
Le travail est décrit dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
A l'aide d'une plaque de quartz plasmonique implantée d'atomes d'or, les chercheurs ont démontré la capacité de déplacer des liquides en utilisant un laser pour générer une onde ultrasonore.
"Nous pouvons utiliser le laser pour faire bouger les liquides dans n'importe quelle direction, " dit Jiming Bao, professeur agrégé de génie électrique et informatique à l'Université de Houston et auteur principal de l'article.
Le travail est basé sur un nouveau principe optofluidique découvert par le laboratoire de Bao et rapporté en 2017. Ce travail expliquait comment un laser pouvait être utilisé pour déclencher un flux de liquide, couplage photoacoustique et streaming acoustique.
Les derniers travaux ont consisté à fabriquer un substrat de quartz implanté de 10 16 atomes d'or, ou dix mille trillions d'atomes, par centimètre carré et tester si une impulsion laser pourrait générer une onde ultrasonore capable de créer un flux de liquide. La plaque de quartz, de la taille d'un ongle, était implantée avec des nanoparticules d'or; lorsqu'un laser pulsé frappe la plaque, les nanoparticules d'or génèrent une onde ultrasonore, qui entraîne ensuite le fluide via un flux acoustique.
"Cette nouvelle micropompe est basée sur un principe récemment découvert de flux laser photoacoustique et est simplement constituée d'une plaque de quartz plasmonique implantée en Au [or], " les chercheurs ont écrit. " Sous une excitation laser pulsée, n'importe quel point de la plaque peut générer une onde ultrasonore directionnelle de longue durée qui entraîne le fluide via un flux acoustique."
Le travail pourrait avoir des implications pratiques, des dispositifs biomédicaux et de l'administration de médicaments à la recherche microfluidique et optofluidique. Wei Kan Chu, un physicien et chef de projet au Texas Center for Superconductivity à UH, dit que la vraie valeur n'est pas encore connue. « Nous aimerions mieux comprendre les mécanismes de cela, et cela pourrait ouvrir quelque chose au-delà de notre imagination."
L'appareil a été fabriqué dans le laboratoire de Chu; il est co-auteur, avec Nzumbe Epie, Xiaonan Shan et Dong Liu, tout UH; Shuai Yue, Feng Lin et Zhiming Wang de l'Université des sciences et technologies électroniques de Chine; Qiuhui Zhang de l'Université d'ingénierie du Henan; et Suchuan Dong de l'Université Purdue.
Les nanoparticules offrent un nombre quasi illimité de cibles pour le laser, qui peut viser bien plus précisément qu'une micropompe mécanique, dit Bao.
"Les mécanismes de comment et pourquoi cela fonctionne ne sont pas encore très clairs, " a déclaré Chu. "Nous devons mieux comprendre la science afin de développer le potentiel de ses applications imprévisibles."
