Лабораториям на чипе ускорили электроосмос | Новости науки

Российские ученые разработали новую теорию поведения водных электролитов в электрическом поле. Результаты работы расширяют возможности микрочипов-лабораторий, применяющихся в медицине, биологии и химии.

Эксперимент сотрудников МГУ им. М.В. Ломоносова и ИФХЭ РАН показал, что в электролите образуется молекулярный слой с особыми свойствами. В частности, скорость электроосмоса в нем заметно выше, чем в обычном однослойном электролите, сообщили в пресс-службе вуза.

Этот эффект можно использовать в новых микрофлюидных устройствах — лабораториях на чипе, использующих для перемещения жидкостей не механические насосы, а электрополе. Такие чипы востребованы в медицинской диагностике, биохимическом анализе, генетических исследованиях и химическом синтезе.

Ученые лаборатории механики многофазных сред НИИ механики и физического факультета МГУ совместно с коллегами из Института физической химии РАН построили новую теорию течения водного электролита с переменной диэлектрической проницаемостью под действием электрического поля. Исследование открывает новые возможности в микрофлюидике. 

Проведенные эксперименты показали, что вблизи поверхности возникает еще более тонкий слой молекул, обладающий существенно меньшей диэлектрической проницаемостью и пониженной вязкостью. В этом слое может содержаться высокая концентрация диффузных ионов.

В работе предложена новая теория электроосмотического течения в таком двухслойном электролите.

«Нам удалось показать, что влияние подвижных ионов в пристеночной зоне и пониженной вязкости жидкости на электроосмотический поток может быть весьма значительным и приводить к заметному увеличению скорости электроосмоса по сравнению с обычным однослойным электролитом», — отметил один из авторов работы, старший научный сотрудник лаборатории механики многофазных сред НИИ механики МГУ Евгений Асмолов.

Построенная модель и обнаруженный эффект могут быть использованы при проектировании новых микрофлюидных устройств, например сенсоров и микрочипов.

Микрочипы-лаборатории (lab-on-a-chip), где электрическое поле используется для перемещения жидкостей без механических насосов, применяются в медицинской диагностике, биохимическом анализе, генетических исследованиях и химическом синтезе на микромасштабе. Кроме того, результаты исследования могут быть полезны при создании новых сенсоров, систем очистки и разделения растворов, а также микрореакторов, где требуется точный контроль движения ионов и жидкостей вблизи поверхностей.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physics of Fluids.