W ostatnich latach dużym zainteresowaniem cieszą się metody zmniejszające laboratorium chemiczne do wielkości porównywalnej z pojedynczym układem scalonym. Takie miniaturowe urządzienia zwane “Lab-on-a-chip” są bardziej atrakcyjne w np. analizie hybrydyzacyjnej DNA od klasycznej probówki. Technologia takich urządzeń wymaga jednak głębokiego zrozumienia zachodzących tam procesów fizycznych. Ponadto techniki poruszania czy mieszania cieczy na tak małej skali są całkiem inne i wymagają nowego podejscia.
Efficient mixing, one of the most crucial
elements for a fluidic lab-on-a-chip, turns out to pose a
severe technological problem. Microfluidics is governed
by low Reynolds numbers, measuring the ratio of inertial to
viscous forces in a fluid. In a microfluidic system viscous
forces are by far the dominant ones, leading to strictly
laminar flow. Instabilities and turbulence, being respon-
sible for mixing of macroscopic volumes, are hence ruled
out. Even stirring in the low Reynolds number regime does
not necessarily imply mixing [2], but only folding of
material lines. Thus, diffusion appears to be the only
feasible way to achieve mixing in a microfluidic system.
On the other hand, especially for large molecules like DNA
fragments or oligonukleotides, diffusion is a very slow
process, even for small sample volumes.aa
Molekuły chiralne to takie, które są nienakładalne ze swoimi odbiciami lustrzanymi. Ich własności fizyczne są takie same. Rozdzielenie mieszaniny enancjomerów (racematu), wymaga chemicznej reakcji z inna chiralną molekułą. W tych badaniach eksplorujemy możliwości zastąpienia reakcji chemicznej wymuszonym chiralnym przepływem cieczy. (więcej w wersji angielskiej)
W ostatnich latach dużym zainteresowaniem cieszą się metody zmniejszające laboratorium chemiczne do wielkości porównywalnej z pojedynczym układem scalonym. Takie miniaturowe urządzienia zwane “Lab-on-a-chip” są bardziej atrakcyjne w np. analizie hybrydyzacyjnej DNA od klasycznej probówki. Technologia takich urządzeń wymaga jednak głębokiego zrozumienia zachodzących tam procesów fizycznych. Ponadto techniki poruszania czy mieszania cieczy na tak małej skali są całkiem inne i wymagają nowego podejscia.
Metoda siatkowa Boltzmana pozwala na rozwiązywanie równań dynamiki cieczy prosty i złożonych. W połączeniu z technologią GPU jest możliwe przyśpieszenie tych obliczeń do poziomu możliwego dotychczas wyłącznie na największych superkomputerach (więcej w wersji angielskiej)
Mieszanie mleka w filiżance kawy jest dość znanym i trywialnym procesem. Liczba Reynoldsa w takim przypadku wynosi kilka tysięcy i przepływ kawy jest turbulentny co sprzyja jej wymieszaniu. W przypadku mikrofluidyki liczba Reynoldsa jest mała (jeden lub nawet mniej) i przepływy są raczej laminarne. Okazuje się jednak, że laminarne przepływy w obrazie Eulerowskim nie wykluczają chaotycznych trajektorii cząstek. Zjawisko to zwane jest Chaotyczną Adwekcją. W tych badaniach pokazaliśmy jak można zastosować to zjawisko w mikrofluidyce.
(więcej w wersji angielskiej)
