Нанофлюїдика

Вступ до нанофлюїдики

Нанофлюїдика - це наука про поведінку рідин у каналах нанометрового розміру (1-1000 нм). На таких масштабах класичні закони гідродинаміки не завжди працюють, і з'являються нові явища: домінування поверхневих сил, скльозний потік, квантові ефекти та нелінійна поведінка. Нанофлюїдика знаходить застосування в мікроліб-на-чип системах, біомедичній діагностиці, енергетиці та хімічному синтезі.

Фундаментальні принципи

Число Кнудсена: Відношення середньої довжини вільного пробігу молекул до характерного розміру каналу. При Kn > 0.1 класична гідродинаміка не застосовується, і необхідні молекулярні моделі. Поверхневі ефекти: На нанорівні вплив поверхні стає домінуючим. Адсорбція, електрокінетика та капілярні сили визначають поведінку рідини. Склюзний потік: При дуже малих швидкостях зсуву з'являється ефект склюзного потоку з ненульовою швидкістю на межі розділу фаз.

Технології створення наноканалів

• Електронна літографія - точне структурування з роздільною здатністю до 10 нм • Наномолдинг - відливання в наноформах • Самоорганізація - використання блочних кополімерів • Іонна обробка - створення пористості • 3D друк - двопроменева літографія для 3D структур

Застосування

Мікроліб-на-чип: Мініатюрні лабораторії для аналізу біологічних зразків, ДНК секвенування, виявлення біомаркерів Біомедицина: Доставка ліків, мікрогідрофорез, сепарація клітин Енергетика: Наноелектрогенератори, енерго-збір з руху рідин Хімічний синтез: Контрольований синтез наночастинок в мікрореакторах Охолодження: Ефективне охолодження електроніки через наноканали

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Brownian Motion — Nanoparticle Diffusion Simulator і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.