eng
Просмотры: 714
16.12.2021
Проблема управления потоками малых объемов жидкостей является лимитирующим фактором для эксплуатации микрофлюидной лаборатории-на-чипе в биомедицинских устройствах нового поколения.
Развитие микрофлюидных технологий позволило создать принципиально новый класс устройств типа "лаборатория-на-чипе", нацеленных осуществление многостадийных биохимических реакций в рамках одиночного микрофлюидного чипа. В статье приведен обзор и дана классификация существующих микрофлюидных систем, а также физических эффектов, лежащих в основе построения системы управления потоком в микрофлюидной лаборатории-на-чипе. Для реализации блока управления давлением разработана структурная схема системы, а также осуществлен подбор элементной базы, отвечающей требованиям к компактности и энергоэффективности. Для анализа выходных параметров разработанной системы поддержания давления изготовлен макетный образец, на котором выполнена серия экспериментов, нацеленных на исследование быстродействия системы, ее реакции на ступенчатое воздействие и точности поддержания давления.
По результатам проведенных экспериментов установлено, что спроектированная в НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы система поддержания давления для микрофлюидной лаборатории-на-чипе обладает следующими характеристиками:
• диапазон поддержания давления: 0…500 мбар;
• точность поддержания давления: не хуже +/-1 мбар;
• быстродействие системы при накачке давления от 0 до 500 мбар: 4,78 с;
• быстродействие системы при накачке давления от 0 до 100 мбар: 0,94 с;
• Предельное _______количество каналов: до 16 шт.
Таким образом, динамические характеристики разработанной системы не хуже аналоговых характеристик лучших зарубежных образцов, а показатели точности превосходят их в два раза.
МИССИЯ
Миссия НОЦ ФМН – создание фундамента для развития микро- и нанотехнологий в России посредством:
• привлечения ведущих мировых и российских ученых, преподавателей, аспирантов и студентов к выполнению прикладных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ мирового уровня;
• разработки уникальных технологий и их внедрения на производственных мощностях предприятий-партнеров;
• выпуска малых серий инновационной продукции с применением микро- и нанотехнологий.
Передовые практические исследования НОЦ ФМН поддерживает и обеспечивает реализацию передовых практических исследований в области электронной и оптоэлектронной элементной базы на новых физических принципах, фотоники, элементов перспективных имплантируемых биологических комплексов, изделий на базе технологии
"лаборатория-на-чипе", а также МЭМС и НЭМС различного назначения.
Основные усилия команды НОЦ ФМН сосредоточены на достижении главных целей:
• завоевание лидирующих мировых позиций при проведении междисциплинарных научных исследований на стыке таких направлений, как наноэлектроника, материаловедение, биомедицина и биохимия с целью разработки сложных функциональных систем, основанных на новых принципах;
• объединение усилий специалистов НОЦ ФМН, ведущих институтов РАН, медицинских, приборостроительных, машиностроительных отраслевых предприятий и зарубежных партнеров для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок в интересах Российской Федерации;
• реализация "русского метода обучения ремеслам" – привлечение молодых научных и инженерных кадров, получающих фундаментальную университетскую подготовку, и вовлечение их в практически-прикладные работы посредством инженерной практики, магистратуры и аспирантуры, с последующим их трудоустройством;
• привлечение к реализации научных исследований, опытно-конструкторских и промышленных разработок ведущих ученых, а также российских специалистов, живущих за рубежом, с целью дальнейшего возвращения в Россию.
ПРЕЦИЗИОННАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ДАВЛЕНИЯ
В престижном международном конкурсе Micrograph Award в тройку лучших в мире микроизображений вошел СЭМ-снимок квантового симулятора на основе кубитов-флаксониумов, изготовленного в совместном научнообразовательном центре Функциональные Микро/Наносистемы МГТУ им. Н.Э.Баумана и ГК "Росатом". Конкурс проводится ежегодно компанией Raith GmbH, ведущим мировым производителем оборудования электронно- и ионно-лучевой литографии. В число победителей международное жюри отбирает СЭМ-изображения наивысшего качества с учетом научной значимости и актуальности темы разработки.
На снимке-призере можно рассмотреть ключевые элементы архитектуры современных сверхпроводниковых квантовых схем, изготовленные методами электронно-лучевой и лазерной литографии: кубиты-флаксониумы на основе цепочек из нескольких десятков последовательных джозефсоновских переходов с нанометровыми размерами, сверхвысокочастотные копланарные резонаторы, а также сверхпроводящие "воздушные мосты" для выравнивания электрического потенциала земли по всей площади квантовой интегральной схемы. Созданный чип-победитель квантового симулятора – это результат совместной разработки НОЦ ФМН и научной группы из МИСиС и KIT (The Karlsruhe Institute of Technology, Германия).
"Вот уже несколько лет наш центр совместно с ведущими мировыми университетами проводит фундаментальные исследования в области квантовых технологий. Это команды из США, Германии, Англии, Кореи, Австралии – практически со всех континентов. Надеюсь, мы продолжим совместные работы, и нам очень приятно, что уже достигнутые результаты получили столь значимое признание со стороны наших немецких партнеров. Отдельно поздравляю бауманцев: ученых и инженеров, изготовивших схему, и, конечно, метрологов, которые ювелирно превратили ее в произведение технологического искусства! Только благодаря ребятам, на микроскопии мы можем рассмотреть мельчайшие нанометровые детали наших устройств – это как с высоты птичьего полета вирусы на руках разглядеть. Во многом это залог успеха технологий НОЦ ФМН, а в нашем случае еще и победы в конкурсе!" – отметил Илья Родионов, директор НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы.
ПРЕМИЯ "МИКРОГРАФ" ПРИСВАИВАЕТСЯ ТЕМ, КТО ПРИШЛЕТ ЛУЧШИЕ МИКРОФОТОГРАФИИ НАНОСТРУКТУР
Выигравшие призовые места награждаются поездками на конференцию!
Премия Raith Micrograph Award дает всем пользователям системы Raith возможность поделиться своими интересными результатами и привлекательными микрофотографиями с большим международным сообществом пользователей, получив при этом шанс выиграть бесплатную поездку на конференцию по своему выбору!
Для участия в премии необходимо представить до трех микрофотографий приложений, демонстрирующих наноструктуры, которые были созданы с помощью системы Raith или литографической приставки. Приветствуется подача нескольких заявок, при условии, что каждая заявка посвящена разным приложениям, а микрофотографии в одной заявке – одному и тому же приложению. В дополнение к адресной информации необходимо прислать описание микрографии, а также краткий обзор научной мотивации. Принимаются также фотографии "случайностей", если они демонстрируют уникальную нано- или микроструктуру.
Премия Raith Micrograph Award присуждается не за самую красивую микрографию, а за микрографию с наиболее интересной научной основой.
Хотя визуальная привлекательность микрофотографии и качество изображения учитываются, все представленные работы оцениваются, прежде всего, по уникальности наноструктуры, техническому качеству изображения и описанию микрографа.
Данные публикации:
Ечеистов В.В., Зверев А.В., Рыжков В.В., Рыжиков И.А., Макарчук В.В., Шахнов В.А., Родионов И.А. Прецизионная автоматизированная система поддержания давления для микрофлюидной лаборатории-на-чипе. Датчики и системы, 2021, № 1 (254), январь-февраль
Комментарии читателей
