В предыдущих устройствах из лаборатории Шмидта оптические функции были встроены в кремниевые чипы, используя ту же самую технологию фальсификации, используемую, чтобы сделать компьютерные микросхемы. Новое устройство сделано полностью polydimethylsiloxane (PDMS), мягкий, гибкий материал, используемый в микрогидродинамике, а также в продуктах, таких как контактные линзы и медицинские устройства.«Мы можем использовать этот метод фальсификации теперь, чтобы построить единое устройство, которое позволяет нам делать биологическую обработку образца и оптическое обнаружение на одном чипе», сказал Шмидт, профессор Kapany Optoelectronics и директор Центра В. М. Кека Наноразмерного Optofluidics в Санта-Крузе UC.
Гибкость PDMS допускает новые способы управлять и светом и жидкостями на чипе. Используя многослойные мягкие методы литографии, старший аспирант Джошуа Паркс построил жареный картофель, содержащий и твердо-основные и поло-основные волноводы для руководства световых сигналов, а также жидких микроклапанов, чтобы управлять движением жидких образцов. Шмидт и Паркс также разработали специальный микроклапан, который функционирует как «lightvalve», управляя потоком и света и жидкостей.
«Это открывает совершенно новый набор функций, которые мы не могли сделать на кремниевом чипе», сказал Шмидт. «lightvalve – самый захватывающий элемент. В дополнительном к простому релейному выключателю мы построили подвижную оптическую ловушку для анализа биологических частиц, таких как вирусы или бактерии».Паркс и Шмидт сообщили, что результаты начальных экспериментов с новым устройством в газете опубликовали 6 сентября по своей природе Научные Отчеты.В предыдущем исследовании Шмидт, Парки, и коллеги в BYU и УК Беркли продемонстрировали гибридное устройство, в котором микрожидкий чип PDMS для типовой подготовки был объединен с основанным на кремнии optofluidic чипом для оптического обнаружения вирусных болезнетворных микроорганизмов.
Новое устройство объединяет обе функции на том же самом чипе. Кроме того, Шмидт сказал, материалы относительно недороги, позволяя быстрое прототипирование устройств.«Мы можем сделать полную цепь фальсификации здесь в нашей лаборатории, и мы можем сделать новые устройства очень быстро», сказал он.Шмидт сказал, что возможное применение для этой технологии включает широкий спектр биологических датчиков и аналитических устройств.
Поскольку вирусное диагностическое испытание, например, флуоресцентно маркировало антитела, может использоваться, чтобы пометить определенные вирусные напряжения для оптического обнаружения. В недавней газете Шмидт и коллеги продемонстрировали обнаружение и идентификацию различных штаммов вируса гриппа, используя обнаружение флюоресценции в волноводе многорежимного вмешательства (MMI).
С новым устройством они показали, что могут активно настроить волновод MMI на чипе.Динамическая настройка optofluidic устройства достигнута, оказав давление на optofluidic канал, изменив его размеры и таким образом изменив его фотонные свойства. «Мы можем на самом деле настроить точечный образец, сделанный в канале волноводом вмешательства, который мы не могли сделать с кремниевым чипом», сказал Шмидт.