Microfluïdische chips zijn veelbelovend voor ongeëvenaarde toepassingen bij de detectie van pathogenen en de diagnose van kanker. Dergelijke apparaten vereisen vaak dunne films op nanoschaal voor het filteren van vloeibare monsters, evenals stroomapparaten of chemische stimuli die de stroomrichting regelen. Echter, er zijn nog veel uitdagingen met de meeste precedentmechanismen, inclusief ingewikkelde fabricageprocessen, beperkingen van materialen, en ongewenste schade aan monsters.

Een onderzoeksteam, onder leiding van professor Taesung Kim van de afdeling Werktuigbouwkunde van UNIST presenteerde de verdampingsgestuurde transportregeling van kleine moleculen in gasdoorlatende nanospleten met een lage beeldverhouding, waarbij zowel de diffuse als de advectieve massatransporten van opgeloste stoffen worden beïnvloed door oplosmiddelverdamping door de nanospleetwanden.

In tegenstelling tot de bestaande methode, de nieuwe techniek heeft veel aandacht getrokken als een multifunctionele kerntechnologie die de actieve en veelzijdige controle van kleine moleculen mogelijk maakt, zoals kleppen, concentreren, pompen, en filtermogelijkheden op een chip, zonder monsters te beschadigen.

In dit onderzoek, het onderzoeksteam karakteriseerde experimenteel het effect van verdampingsflux op het massatransport van kleine moleculen in verschillende nanoslit-geïntegreerde micro / nanofluïdische apparaten. Hun bevindingen toonden aan dat het transport van kleine moleculen langs de nanospleet grotendeels werd bepaald door de verdampingsflux en de lengte van de nanospleet. Ze voerden ook numerieke simulaties uit om de experimentele resultaten theoretisch te ondersteunen met het advectie- en diffusiemodel, waardoor de beschrijving van het transport met de niet-gedimensioneerde diffusiecoëfficiënt en verdampingsflux mogelijk wordt.

Ze toonden verder aan dat verdampingsgestuurde transportcontrole in op nanoslit gebaseerde micro / nanofluïdische apparaten kan worden gebruikt als een molecuulklep, concentrator, pomp, en filteren, met een opmerkelijk potentieel voor een verscheidenheid aan toepassingen in micro / nanovloeistoffen.

Onderzoekers gebruikten ook hun eerdere fotolithografie met kraakondersteuning om een ​​globaal, verdamping gecontroleerd, micro/nanofluidic device (GECMN) geïntegreerd met een gasdoorlatend, PDMS-gebaseerde nanospleet, die diffuus massatransport mogelijk maakte, maar de door druk aangedreven stroming onderdrukte via een hoge hydraulische weerstand.

Hun bevindingen zijn gepubliceerd in de online versie van Natuurcommunicatie op 26 februari, 2021. Deze studie is ondersteund door een subsidie ​​van de National Research Foundation of Korea (NRF), gefinancierd door het Koreaanse Ministerie van Wetenschap en ICT (MSIT).