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1XBET中科大吴东雍佳乐Nano Letters:摩擦静电镊操控飞秒激光制备的超疏水密闭系统内液滴
1XBET官方网站可控液体操作在微流控、打印技术、生物检测和分析、化学反应1XBET、水收集、能源转换等众多应用领域中都发挥着重要的作用。为了满足不同的应用需求,截止目前,多种非接触式液滴操控技术被发展出来。在过去,研究者主要聚焦于在开放表面上实现多功能的液滴操控,密闭系统中的液滴操作很少被关注。能够从外部操控密闭空间中液体的技术在某些特殊场合下具有迫切的应用需求,例如当系统不允许打开或常规操作工具无法伸入系统内部时。实现这种外部操控内部的功能仍然是一个挑战。
由于接触操作伴随着污染风险,近年来,非接触液滴操作引发了广泛的关注。一系列通过外场远程操控液滴的方法被逐渐发展出来。例如,通过磁场和光照改变操作平台的微观形貌或其他物理化学性质,可以使得液滴跟随刺激源向前移动。然而,磁场和光照无法直接对液滴施加作用力。这些刺激源只能通过间接的方式操作液滴,因而依赖于必要的基底表面预处理或液滴预处理。
不同于磁场和光照驱动方法,电场可以对液滴直接施加作用力。此外,电场可以穿过绝缘材料(“隔山打牛”功能),因而静电力有望用于实现封闭空间内液滴的操控。近年来,静电场也逐渐被用来非接触式地操作液体。特别地,2022年,王钻开教授等人基于静电作用提出了液滴“静电镊”技术[PNAS, 2022, 119, e2105459119]。利用静电镊可以远距离、按程序地引导不同液滴在导电(接地)超疏水表面上运动。然而,基于高电压输入的静电操作系统存在不够安全、不便于携带、操作要求高等问题。当前迫切需要开发一种更安全、更方便的静电操作方法,以实现不同条件下液滴的高效、精确、灵活操控。
近日,中国科学技术大学吴东教授、雍佳乐副研究员、汪超炜副研究员等提出了一种便携式摩擦静电镊系统。该系统结合了垂直固定的摩擦带电棒和飞秒激光制备的超疏水操作平台。飞秒激光制备的超疏水表面对液滴具有极低的粘附性,使得液滴在该表面上可以自由滚动。该表面被用作液滴操控的平台。在摩擦带电棒产生的静电场中,静电诱导使得液滴受到静电力的作用。静电吸引力可以驱使液滴在超疏水平台上跟随摩擦静电镊的移动。这种液滴操控技术显示出操作精度高、灵活性强、对液滴束缚力强等特点。同时1XBET,摩擦静电镊也可以直接被手持来操作液体,显示出优异的便携性。静电镊可以灵活地驱动液滴沿任意方向移动,不受移动距离的限制。液滴移动速度甚至可以超过100 mm/s。对液滴强的束缚力使得摩擦静电镊可以操作液滴克服重力沿斜面向上移动,可以操作体积高达1 mL的超大液滴,甚至可以用单个带电棒实现多液滴的并行操作。这些特点使得摩擦静电镊能够实现各种流体相关的应用,如基于液滴的微化学反应、可控且精准的自清洁、化学品的靶向释放、液体分选、液滴软体机器人1XBET、细胞标记等。
特别地,摩擦静电镊能够从外部操控绝缘性密闭系统内的液滴。在一些密闭系统不允许被打开的特殊应用场景中,这种外部操控内部的技术能够发挥重要的作用。例如,在不打开培养系统的情况下,可以利用摩擦静电镊远程地从培养系统外部操作内部包含细胞的液滴和染色剂液滴,成功实现了细胞标记操作。密闭的系统防止了细胞受到外界环境的污染,也保证了细胞培养所需气体环境的稳定性。
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