Области биодатчиков недавно нашла вряд ли партнер в стремлении к повышенной чувствительности: кофе кольцами. В следующий раз вы прольете кофе на столе, посмотрите на то место, оставшееся после жидкость не испарится, и вы заметите это темное кольцо по периметру, который содержит гораздо более высокая концентрация частиц, чем в центре.
Потому что это "кофе кольцо" явление происходит со многими жидкостями после того, как испарилась, ученые предположили, что такие кольца могут быть использованы для изучения крови или других жидкостей для лечения болезни маркеров с помощью биодатчиков устройств. Но лучше понять, как ведут себя эти кольца на микро-и нано-масштабе, вероятно, будет необходимо для практического bionsensors.
"Понимание микро-и нано-частиц транспорта в пределах испарения капель жидкости имеет большой потенциал для нескольких технологических применений, включая наноструктуры самосборки, структурирование литографии, частицы покрытия, и биомолекулы концентрирования и разделения", сказал Чи-Минг Хо, Бен Rich- Lockheed Martin профессор Калифорнийского университета Генри Samueli школы инженерии и прикладных наук и директор центра UCLA для сотовых управления. "Тем не менее, прежде чем мы сможем инженер биодатчиков устройства, чтобы сделать эти приложения, нам необходимо знать окончательные границы этого явления. Таким образом, наши исследования обратился к физической химии, чтобы найти самые низкие пределы кофе-кольца образовании".
Исследовательская группа во главе с Хо, член Национальной академии наук, в настоящее время найти окончательное микроскопических минимальный порог кофе-кольца формирования, которые могут быть использованы для установления стандартов для биосенсоров устройства для обнаружения нескольких заболеваний, а также другие виды . Исследований появится в текущем номере Журнала физической химии и B можно ознакомиться в Интернете.
"Если рассматривать человеческую кровь, или слюну, он имеет много микро-и нано-молекул или частиц, которые несут важную информацию о здоровье", сказал Тэк-Синг Вонг, один из исследователей и докторской ученый в отдел Калифорнийского университета инженерной о механической и аэрокосмической инженерии. "Если вы поставите эту крови или слюны на поверхности, а затем она высыхает, эти частицы будут собраны в очень малой области в кольцо. Поступая таким образом, мы можем количественно этих биомаркеров различных зондирования, даже если они очень малые и в небольшом количестве в каплях ".
Поскольку вода испаряется из капель, частиц, взвешенных в жидкости двигаться к краям капельки. Как только вся вода испарилась, частицы концентрируются в кольце вокруг пятна, что осталось позади. Однако, если капли достаточно мала, вода будет испаряться быстрее, чем перемещение частиц. Вместо того, чтобы кольцо, то будет относительно равномерную концентрацию в пятно, как частицы не имеют достаточно времени для перехода на краях еще в жидкости.
"Это конкуренция между сроки испарения капель и сроки движения частиц, которые диктует кофе-кольца образование", сказал Xiaoying Шен, ведущий автор газеты и старший микроэлектроники основных в Пекинском университете в Китае, которые работали на этих экспериментов, в то UCLA Креста Дисциплинарные ученых в области науки и технологий (CSST) программы летом прошлого года.
Для определения наименьшего размера капель, которые до сих пор показывают, кофе ринг после испарения, исследовательская группа изготовлены специальные поверхности, покрытой в шахматном порядке, который показал переменного гидрофильные или влаголюбивое, материальных и гидрофобных или водоотталкивающей, материал.