Fortschritte im Automobilbau
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Abstrakt

Neue Konzepte und Materialien für mikrofluidische optische Geräte

Mitsunori Saito und Yusuke Itai

Energiekonzentration ist für die Entwicklung kompakter, effizienter optischer Mikrofluidikgeräte unerlässlich. Polyethylenglykol (PEG) ist aufgrund seiner Bipolarität (molekulare Löslichkeit), Nichtflüchtigkeit und seines hohen Brechungsindex (Wellenleitung) eine geeignete Flüssigkeit für diesen Zweck. Sein berühmtestes Merkmal ist eine Bistabilität im Phasenübergangsprozess; d. h. eine Mischung aus zwei PEG-Typen (Molekulargewicht: 300 und 2000) nimmt beispielsweise im Temperaturbereich von 2 bis 38 °C sowohl die flüssige als auch die feste Phase an. Dieser Phasenübergang kann genutzt werden, um einen Probenfluss an einer bestimmten Stelle in kleinen Kanälen anzuhalten. Die Bistabilität ermöglicht auch die Realisierung eines wiederbeschreibbaren Schilds mit einer PEG-Tropfenanordnung, da sowohl der klare (flüssige) als auch der milchig-weiße (feste) Zustand bei Raumtemperatur stabil sind. Die starke Streuung in der festen Phase ist nützlich, um einen Lichtstrahl einzuschränken (photonische Lokalisierung). Spiegellose Laser, die ausführlich mit Mikrotröpfchen untersucht wurden, können mit farbstoffdispergiertem PEG konstruiert werden, da die begrenzte Fluoreszenz eine stimulierte Emission induziert. Eine bistabile Laseremission wurde im Phasenübergangsprozess des Mikrofluids nachgewiesen. Die Lichtbeschränkung ist auch nützlich, um die Absorption anorganischer Materialien zu erhöhen, die Anregungs- oder Prüflicht kaum absorbieren, insbesondere in einem Mikrokanal. Wissenschaftler haben kürzlich organische anorganische Hybridleuchtstoffe mit einer verbesserten Anregungseffizienz entwickelt. Die spektroskopische Analyse dieser Mischungen erfordert zeitstabile Messungen, da sowohl schnelle als auch langsame Zyklen in organischen Liganden und Metallpartikeln auftreten. Die Zeit-Raum-Transformations-Graumessung ist für mikrofluidische Geräte sinnvoll, da eine Nanosekundenauflösung ohne die Notwendigkeit eines Hochgeschwindigkeitslasers erreicht werden kann. Für jedes Material, das für mikrofluidische Anwendungen bestimmt ist, sind die intrinsische Mikrofabrikation und spezifische physiko