​В Научно-исследовательской лаборатории фотоники и микрофлюидики Тюменского государственного университета разработан способ бесконтактного захвата и перемещения микро- и наночастиц.

Способ не имеет аналогов и позволяет манипулировать сотнями и тысячами частиц одновременно, перенося их в заданное место на подложке. При этом на них не оказывается разрушающего воздействия, что позволяет управлять как неживыми, так и биологическими объектами.

Как поясняют авторы разработки руководитель лаборатории Наталья Иванова и старший научный сотрудник Олег Тарасов, она возникла как решение одной из насущных задач микрофлюидики. Эта активно развиваемая сейчас области науки и техники нацелена на управление микрообъемами жидкости или микрочастицами. До недавнего времени всех устраивала последовательные манипуляции со штучными объектами, но взрывной рост применений микрофлюидики диктует необходимость параллельного управления движением сотен и тысяч объектов для принципиально повышения скорости работы.

Классический лазерный пинцет, разработки которого начались еще в 1970-х, позволяет с микронной точностью перемещать одновременно только одну или несколько частиц, и является дорогостоящей технологией. Однако не всегда нужна такая точность, не все образцы допускают воздействие лазера, часто требуется перемещать сразу большое число частиц. Ясно, что на каждую частицы лазер не нацелить.

Решение, найденное во фронтирной лаборатории ТюмГУ, является одновременно оригинальным и простым, что обеспечивает его универсальность и доступность. Частицы, которыми необходимо манипулировать, помещаются в слой жидкости, лежащий на подложке. Жидкостью является вода с небольшой добавкой спирта. На подложку фокусируют пучок света, который взаимодействуя с жидкостью, приводит к изменению ее поверхностного натяжения. В результате жидкость собирается в пятно света в виде маленькой капли, в объеме которой существует интенсивное конвективное течение.

Серия фото, демонстрирующая процесс захвата и перемещения нескольких десятков частиц полиэтилена диаметром 150 мкм по поверхности стекла. Начальное и конечное положение пучка света показано пунктирными окружностью и эллипсом (вместе с собранными частицами). Стрелками указана траектория движения капли.

Смещение пучка света вдоль подложки вызывает перемещение капли, которая в свою очередь, захватывает частицы вдоль траектории движения (см. рисунок). Захваченные частицы удерживаются в капле за счет вихревого течения в ней и перемещаются вместе с каплей в нужное место подложки. Затем пучок света выключается, течение прекращается и частицы остаются в заданном месте подложки.

Указанным способом можно одновременно подхватить и переместить в требуемое место сотни и тысячи частиц. В дальнейшем их можно сортировать и располагать прецизионно уже оптическим пинцетом. Таким образом, данная капля это своеобразный микрофлюидный "грузовик", который привозит на микрофлюидную фабрику материал, а точное поштучное расположение деталей осуществляется уже другими инструментами.

Данное исследование поддержано сразу двумя престижными грантами (РФФИ и Европейского космического агентства) и выполняется параллельно двумя группами ведущих ученых в России и Великобритании. Российская группа под руководством федерального исследователя Натальи Ивановой проводит экспериментальное испытание предложенного способа, а группа профессора Виктора Старова из университета Лафборо (Loughborough University) выполняет теоретическое моделирование.

Источники

Ученые из Тюмени научились "возить" микрообъекты "грузовиками"
Russian IT World (ritworld.com), 31/07/2017
Ученые из Тюмени научились "возить" микрообъекты "грузовиками"
Медиарупор (mediarupor.ru), 31/07/2017
Открытие ученых из Тюмени позволит транспортировать микро- и наночастицы
Persona Grata (perta.ru), 30/07/2017
Ученые из Тюмени научились "возить" микрообъекты "грузовиками"
Agentnews.ru (agentnews.ru), 30/07/2017
Открытие ученых из Тюмени позволит транспортировать микро- и наночастицы
Россия К (tvkultura.ru), 30/07/2017
Ученые из Тюмени научились "возить" микрообъекты "грузовиками"
123ru.net, 30/07/2017
Ученые из Тюмени научились возить микрообъекты грузовиками - новости на сегодня 30.07.2017
News2world.net, 30/07/2017
Ученые из Тюмени научились "возить" микрообъекты "грузовиками"
РИА Новости, 30/07/2017
Тюменские ученые разработали способ бесконтактного захвата наночастиц
Kremlin Press (kremlinpress.com), 02/08/2017
Ученые из Тюмени научились "возить" микрообъекты "грузовиками"
Portalinweb.com, 02/08/2017
В ТюмГУ разработали методику перемещения микрообъектов своего рода "грузовиками"
Научная Россия (scientificrussia.ru), 16/08/2017
В ТюмГУ разработали методику перемещения микрообъектов своего рода "грузовиками"
Nanonewsnet.ru, 16/08/2017

Похожие новости

  • 03/02/2017

    ТУСУР получит патент на изобретение

    ​Значимость изобретения томских ученых высока, поскольку запатентовано не устройство, а способ - способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием (заявка № 2015137532, приоритет 02.09.2015).
    337
  • 13/04/2017

    Тюменские ученые определят запас влаги песчаных участков на Ямале

    ​Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) определят запас влаги песчаных участков в Надымском районе Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) в рамках изучения экосистемы территории. "Проведены первые зимние экспедиционные работы.
    226
  • 09/01/2017

    В Томские ученые разрабатывают метод спектроскопической диагностики газов

    ​Ученые Томского государственного университета (ТГУ) разрабатывают методы спектральной диагностики газов, которые выделяются при сгорании топлива в двигателях автомобилей, при работе промышленных предприятий и при окислительных процессах, происходящих при различных природных явлениях - например, извержении вулканов.
    305
  • 01/07/2017

    Ученые ТПУ разработали программный комплекс, который помогает производствам не обанкротиться

    ​Ученые из Юргинского технологического института (ЮТИ) ТПУ создали программный комплекс, помогающий производствам избежать риска банкротств. Система оценивает финансовый климат предприятия, находит слабые места в его экономике, а также предлагает варианты решения имеющихся проблем, с учетом возможностей конкретной организации.
    98
  • 27/07/2017

    В НГУ запустили международный проект с учеными Индии

    Лаборатория алгоритмики НГУ запустила международный научно-исследовательский проект по инженерии компонент электронных схем нового поколения, который был поддержан по итогам конкурса РФФИ-Индия. ​ Проект направлен на оптимизацию компонент портативных электронных устройств, использующих реконфигурируемые компьютерные архитектуры и сочетающих в себе быстродействие и гибкость программирования.
    106
  • 24/03/2016

    Томские ученые исследуют поведение льда и каменного угля

    ​Программу, которую разрабатывают механики НИИ ПММ Томского госуниверситета (ТГУ), можно будет использовать при строительстве и добыче полезных ископаемых за Полярным кругом. Сегодня в науке известно и описано более 15 видов льда, как поясняет сотрудник лаборатории "Исследования поведения природных материалов при взрывном нагружении" Максим Орлов, но его структура настолько сложна, что трудно спрогнозировать его поведение при динамических нагрузках.
    627
  • 31/01/2017

    В ТПУ разрабатывают«зеленые» технологии для более чистого и дешевого производства фармпрепаратов

    Ученые Томского политехнического университета разрабатывают фундаментальные основы для «зеленых» технологий, позволяющих сделать производство различной химической продукции более чистым и дешевым. В том числе, речь идет о создании прекурсоров для производства радиофармпрепаратов, применяемых в диагностике и тераностике.
    345
  • 17/06/2016

    Ученые ТПУ создают протез, управляемый электрическими сигналами мышц

    Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) планируют к 2018 году создать протез, который будет управляться сигналами мозга и двигаться, как здоровая конечность, сообщила пресс-служба вуза.
    558
  • 13/01/2017

    Лабораторные работы: ученые и инновации

    ​Ученые факультета наук о материалах и химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова совместно с научной группой под руководством Михаэля Гретцеля (EPFL, Швейцария) определили причину, по которой органо-неорганические перовскиты формируются в виде нанонитей.
    632
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    132