Oberflächenakustische Wellentechnologien (SAW), die für ihre hohe Präzision und schnelle Betätigung bekannt sind, sind für die Mikrofluidik von wesentlicher Bedeutung und wirken sich auf ein breites Spektrum von Forschungsbereichen aus. Allerdings sind herkömmliche Herstellungsmethoden zeitaufwändig, kompliziert und erfordern kostspielige Reinraumeinrichtungen.
Eine neuartige Methode überwindet diese Einschränkungen, indem sie den Aerosolstrahldruck nutzt, um maßgeschneiderte Geräte aus verschiedenen Materialien wie Silbernanodrähten und Graphen zu erstellen und so die Entwicklungszeit erheblich zu verkürzen.
In einem Studie veröffentlicht in Mikrosysteme und NanotechnikForscher der Duke University und der Virginia Tech haben Pionierarbeit bei der Integration der Aerosol-Jet-Drucktechnologie in die Herstellung von mikrofluidischen SAW-Geräten geleistet. Dieser Fortschritt bietet einen schnelleren, vielseitigeren und reinraumfreien Ansatz für die Entwicklung von Lab-on-a-Chip-Anwendungen und revolutioniert damit Bereiche von der Biologie bis zur Medizin.
In dieser bahnbrechenden Forschung nutzte das Team den Aerosolstrahldruck, um SAW-Mikrofluidikgeräte herzustellen. Diese Methode steht im krassen Gegensatz zu herkömmlichen, umständlichen Reinraumprozessen.
Dabei werden verschiedene leitfähige Materialien wie Silbernanodrähte, Graphen und Poly(3,4-ethylendioxythiophen)polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS) auf Substraten abgeschieden, um interdigitale Wandler zu bilden, die für die Erzeugung von SAWs zur Manipulation von Flüssigkeiten und Partikeln im Mikromaßstab von entscheidender Bedeutung sind.
Kredit: Mikrosysteme und Nanotechnik (2024). DOI: 10.1038/s41378-023-00606-z
Bemerkenswerterweise reduziert diese Methode die Herstellungszeit von etwa 40 Stunden auf etwa fünf Minuten pro Gerät. Das Team analysierte die akustische Leistung dieser gedruckten Geräte gründlich mit einem Laser-Doppler-Vibrometer und verglich sie mit denen, die in Reinräumen hergestellt wurden.
Die Ergebnisse zeigten ein vielversprechendes Potenzial, da die gedruckten Geräte ähnliche oder akzeptable Leistungsniveaus in Bezug auf Resonanzfrequenzen und Verschiebungsfelder zeigten. Diese Forschung stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Herstellung mikrofluidischer Geräte dar und bietet eine schnellere, anpassungsfähigere und effizientere Alternative zu herkömmlichen Methoden.
Dr. Zhenhua Tian, Mitautor der Studie, sagte: „Dies ist nicht nur ein Fortschritt, sondern ein Sprung in die Zukunft der Herstellung mikrofluidischer Geräte. Unsere Methode vereinfacht nicht nur den Prozess, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten für Geräte.“ Anpassung und schnelles Prototyping.
Die Auswirkungen der neuen Methode sind enorm und bieten eine zugänglichere, schnellere und kostengünstigere Möglichkeit zur Herstellung mikrofluidischer Geräte. Es hat das Potenzial, Forschung und Entwicklung in zahlreichen Bereichen zu beschleunigen und zu schnelleren Diagnosen, verbesserten Medikamentenverabreichungssystemen und verbesserten biochemischen Analysen zu führen.
Darüber hinaus lässt die Vielseitigkeit der Technologie darauf schließen, dass sie sich an eine Vielzahl von Materialien und Substraten anpassen lässt, was umfangreiche Anwendungen in verschiedenen Disziplinen verspricht.
Mehr Informationen:
Joseph Rich et al., Aerosolstrahldruck von mikrofluidischen Geräten mit akustischen Oberflächenwellen, Mikrosysteme und Nanotechnik (2024). DOI: 10.1038/s41378-023-00606-z
Bereitgestellt vom Aerospace Information Research Institute der Chinesischen Akademie der Wissenschaften