Разработаны "гидравлические микросхемы" с трубопроводами вместо проводников

Группа под руководством Тодда Торсена (Todd Thorsen) представила так называемый "микрогидравлический чип" (microfluidic chip), состоящий из клапанов и трубопроводов микронных размеров, размещенных внутри микромодуля на основе кремния. Чип позволяет с помощью управляющих потоков жидкости манипулировать микропорциями вещества при проведении биологических исследований. Есть и другое возможное применение - разработка дисплеев принципиально нового типа.

Биологи уже начали использовать микрогидравлические технологии, однако пока что они имеют дело с автономными устройства; многофункциональные же системы для проведения биологических исследований дороги, а работа с ними занимает массу времени. Группа Торсена впервые литографическим методом изготовила два микрожидкостных устройства из цельных блоков полидиметилсилоксана площадью всего в несколько квадратных сантиметров. Их можно будет использовать для выполнения целого ряда операций.

Один из чипов представляет собой жидкостное запоминающее устройство. Он состоит из 1000 ячеек, организованных в виде массива 25х40. Каждая ячейка представляет собой отдельный бит и первоначально заполнена жидкостью. Запись информации (нулевого значения) в нужную ячейку осуществляется с помощью микромеханических клапанов, позволяющих "осушить" ячейку, "смыв" содержавшийся в ней бит потоком воды, проходящей по данному ряду ячеек. Процедура повторяется для каждой ячейки.

Главное достижение группы Торсена - то, что им удалось значительно сократить количество электрических входов в подобном устройстве. Вместо независимого управления клапанами каждой ячейки, ученые организовали их в соответствии со структурой массива. Такое решение позволяет легко масштабировать конструкцию, создавая модули с гораздо большим количеством ячеек.

В ходе демонстрации нового устройства его ячейки сначала были заполнены красителем, который затем был под действием управляющего сигнала "вымыт" из части ячеек таким образом, что в массиве, в данном случае исполнявшем роль дисплея, появились буквы "CIT". Преимущество такого дисплея в том, что для поддержания статического изображения на нем требуется крайне мало энергии.

Другой чип спроектирован таким образом, что позволяет осуществлять более сложные операции, например, производить одну и ту же химическую реакцию в нескольких микрососудах одновременно.

Источник: по материалам Physics Web