1 Mikrofluidika DIGITÁLIS és FOLYTONOS MIKROFLUIDIKA Szuperhidrofób felületek kialakítása és Áramlási folyamatok vizsgálata mikrorendszerekben (keveredés / fókuszálás) ÜLKEI ZSÓFIA (Tamási Áron Gimnázium) STARK LÍVIA ZSUZSANNA (Trefort Ágoston Gyak. Gimnázium) Témavezetők: Holczer Eszter és Fürjes Péter

2 Mikrofluidika Mi is az a mikrofluidika? Nanoliteres mennyiségű folyadékok mozgatása Alkalmazás: bioanalitikai rendszerekben, pl. Reakciók mikroméretekben (keveredés) Vérsejtszámlálás (áramlási citometria) (fókuszálás) LAB on a CHIP !!! ???????????????????????? A fizikai folyamatok eltérhetnek a makroszkopikus méretekben zajlóktól: pl. lamináris áramlások DIGITÁLIS (CSEPPES) vagy FOLYTONOS

3 Mikrofluidika CSEPPEK a felületen: a lótusz-effektus -Lótuszvirág: vízlepergetés -Alkalmazások: öntisztuló felületek -Biomimetika – a „természet utánzása” Mi okozza? -Mikro-nanostrukturáltság (oszlopocskák) -Viaszos hidrofób réteg (paraffinszerű anyag) Mesterséges megvalósítás 1 dekorációs műhóspray -orvosi paraffin (hidrofób) -mikroszerkezet

4 Mikrofluidika Mesterséges megvalósítás 2 szilícium szeleten mikromegmunkálással -3D mikroszerkezet (oszlopocskák) -Teflon borítás Lúgos marás nem elforgatott maszk Lúgos marás 45 fokban elforgatott maszk DRIE – Mély Reaktív Ionmarás Fénymikroszkópos kép Elektronmikroszkópos kép

5 Mikrofluidika Mesterséges megvalósítás 2 szilícium szeleten mikromegmunkálással

6 Mikrofluidika Mikrofluidikai rendszerek egyszerű megvalósítása PDMS (poli-dimetil-sziloxán) szilícium alapú szerves polimer Szilícium hordozó SU-8 fotoreziszt UV litográfia csatornák maszk Előnyei: átlátszó kovalensen köthető üveghez, szilíciumhoz, önmagához

7 Mikrofluidika SU-8 öntőforma (SEM) és a PDMS öntés KEVERÉS FÓKUSZÁLÁS PDMS ÖNTÉS

8 Mikrofluidika Passzív mikrofluidikai mixer: Hering-csont típusú Alapprobléma: mikroméretekben a lamináris áramlásban minimális a keveredés Megoldás: Transzverzális folyadékáram alakul ki a csatornákban a V- alakú terelő csatornák miatt a helikális áramlási vonalak javítják a keveredést A. D. Stroock and G. J. McGraw Analízis: fluoreszcens vizsgálatok: fluoreszcensen jelölt Human Szérum Albumin vízben

9 Mikrofluidika Keveredés Hering-csont keverőben kimenet bemenet

10 Mikrofluidika Hidrodinamikai fókuszálás Alapprobléma: mintaoldat (pl. vérsejtek) pozícionálása a csatornában Megoldás: két támaszfolyadék közötti fókuszálás Analízis: fluoreszcens vizsgálatok: fluoreszcensen jelölt Human Szérum Albumin vízben

11 Mikrofluidika A fókuszált folyadék szélessége a támaszfolyadék áramlási sebességének függvényében kimenet Q 2 = 0.5  L/sec Q 1 =  L/sec Q 2 = 0.5  L/sec Q 1 = 0.4  L/sec Q 2 = 0.5  L/sec Q 1 = 2  L/sec bemenetek

12 Mikrofluidika Köszönjük a figyelmet! Köszönjük a MEMS Labor minden dolgozójának segítőkészségét! ÜLKEI ZSÓFIA (Tamási Áron Gimnázium) STARK LÍVIA ZSUZSANNA (Trefort Ágoston Gyak. Gimnázium)