З березової фанери зробили мікрофлюїдний чіп

Американські вчені створили мікрофлюїдний чіп з березової фанери. У ній за допомогою лазера вирізали невеликі поглиблення, а потім наносили на поверхню каналів тефлон або інший матеріал, що не дає рідини проникати всередину деревини. Стаття, що описує методи створення чіпа і його властивості, опублікована в журналі.

Мікрофлюїдні пристрої, як правило, являють собою пластини з каналами шириною близько десятків і сотень мікрометрів. Завдяки такому розміру рідина в мікрофлюїдних чіпах поводиться не так, як у великих трубах. Наприклад, зазвичай у них спостерігається ламінарна течія без турбулентності, що, наприклад, дозволяє двом потокам рухатися поруч майже без змішування. Багато в чому це пов'язано зі збільшенням вкладу в'язкого опору в поведінку потоку через розмір каналу.

Як правило, мікрофлюїдні чіпи створюють з полімерів або скла, в яких відносно просто вирізати тонкі канали, а також можна з усіх боків спостерігати за плином рідини. Самі застосовувані матеріали разом з методами їх обробки обумовлюють досить високу ціну таких чіпів, що підвищує загальну вартість досліджень. Вчені з Мерілендського університету в Коледж-Парку під керівництвом Говінда Рао (Govind Rao) навчилися створювати мікрофлюїдні чіпи з вкрай доступного матеріалу - березової фанери.

Дослідники вибрали для створення каналів вуглекислотний лазер. Комп'ютерну модель каналів завантажували в лазерний різак, після чого він випалював у деревині канали шириною в міліметр. Зазвичай мікрофлюїдні канали мають менший розмір, однак і при розмірі в міліметр домінуючу роль можуть відігравати ефекти, пов'язані із взаємодією рідини і поверхні каналу, тому такий пристрій коректно називати мікрофлюїдним. Після створення каналів вчені покривали деревину захисним шаром, щоб рідина не просочувалася в деревину. В якості захисного шару вони випробували кілька матеріалів: політетрафторетилен (або тефлон), поліметилметакриллат і ацетилцелюлозу. У підсумку автори зупинилися на тефлоні: він показав найнижче змочування.

Вчені створили кілька дерев'яних мікрофлюїдних чіпів, у тому числі з T- і Y-подібними каналами. Для порівняння вони створили чіпи з такою ж формою каналів, але виконані з поліметилметакриллату. У чіпах з двох відгалужень запускали потоки рідини з синім або червоним барвником: після того, як канали з'єднувалися, рідини рухалися по одному каналу, майже не змішуючись.

Автори знімали чіпи на камеру, а потім аналізували розподіл кольору по кадрах. Потоки в чіпах з обох матеріалів вели собі схожим чином, хоча в чіпі з деревини спостерігалася деяка зміна потоку в міру видалення від точки, де вхідні канали з'єднуються. Таким чином, вчені показали, що потенційно деревину з полімерним покриттям можна використовувати в мікрофлюїдиці - хоча, ймовірно, потрібно доопрацювання методів створення каналів для більш стабільної поведінки рідини в них.

Раніше вчені вже використовували незвичайні матеріали для створення мікрофлюїдних пристроїв. Наприклад, минулого року американські вчені створили з кубиків LEGO модульну мікрофлюїдну платформу, елементи якої можна швидко міняти місцями, просто з'єднуючи один блок з іншим.