MIKROFLUIDIKA - folyadéktranszport mikro-méretekben
(MFA MEMS Laboratórium - dr. FÜRJES Péter, FEKETE Zoltán)
(Kulcsszavak: mTAS, Lab-on-a-Chip, MEMS, PDMS, mikro-csatorna, stb...
Na, ezekről biztosan hallani fogsz ezzel a témával kapcsolatban...)
A mikrofluidikai rendszerek kutatása óriási lendületet kapott az utóbbi időszakban
(lásd az 1-2-3-4 ábrákon a különböző hordozókon, változatos célokra kialakított mikrofluidikai
rendszereket), hiszen ezek a struktúrák elengedhetetlen részegységei a bonyolultabb alkalmazásokat
megcélozó "Lab-on-a-chip" eszközöknek, illetve mikro-reaktoroknak. Ezek a mikroanalitikai eszközök
lehetővé teszik pl. kémiai reakciók mikro-méretekben történő kivitelezését, amitől extrém
reakciósebességbeli változás, illetve a szereplő reagens-mennyiségek drámai csökkenése várható.
A folyadékok mikroszkopikus méretekben történő manipulálása komoly kihívást jelent, tekintettel arra,
hogy az áramlástani jellemzők a méretek csökkenésével drasztikusan megváltoznak.
Ebben a mérettartományban a makroszkopikus méretekben egyszerű feladatok is (transzport, hígítás,
keverés, szétválasztás, stb.) fizikai gátakba ütközhetnek. Másrészről a méretcsökkentés
technológiai kihívást is jelent, hiszen a mikrométeres karakterisztikus méretekkel rendelkező
struktúrák kialakításának módja egyáltalán nem magától értetődő.
 |
1. ábra. mTAS: Micro Total Analysis System.
|
 |
2. ábra. Lab-on-a-Chip: integrált komplex, többszörös analitikai feladatot ellátó mikro-rendszer.
|
 |
3. ábra. MEMS: Micro-ElectroMechanical System.
|
 |
4. ábra. Polydimethylsiloxane polimer.
|
A passzív csatornarendszerek kialakításának elterjedt módja az erre alkalmas polimer (pl. PDMS)
mikro-litográfián alapuló megmunkálása. A szilícium szeleten kialakított elsődleges fényérzékeny
polimer struktúra átvitelével komplex áramlástani rendszer alakítható ki PDMS rétegben,
hozzávetőlegesen 5-50 mm vertikális méretekkel, illetve mm-es
laterális felbontással.
 |
5. ábra. Az MFA MEMS Laboratóriumában szilícium 3D megmunkálásával kialakított aktív
fluidikai rendszer: egykristályos szilícium mikro-turbina MFA-ATOMKI együttműködés.
|
|
 |
6. ábra. Az MFA MEMS Laboratóriumában szilícium 3D megmunkálásával kialakított aktív
fluidikai rendszer: multi-csatornás mikrofluidikai rendszerbe építhető termikusan vezérelhető szelepsor.
|
|
A passzív csatornarendszerek mellett egyre nagyobb igény mutatkozik a MEMS technológiával
megvalósítható aktív fluidikai rendszerek alkalmazására is, amelyek bonyolult feladatok ellátására
is képesek, egyetlen mikro-eszközön integrálva a minta-előkészítés, az érzékelés és a kiolvasás
lépéseit (5. és 6. ábra).
Ilyen mikro-méretű, komplex rendszerekkel és egyedülálló előállítási technológiájukkal
találkozhat a precíz kísérleti munkára vágyakozó diák az MFA MEMS Laboratóriumában,
ahol kb. 500 m2-es klimatizált tisztatér található a hozzá tartózó mikro-technológiai
berendezésekkel és lehetőségekkel!
|
