| dc.description.abstract | I nyere tid har manipulering av nanopartikler på nanoskala blitt et tema av stor interesse blant det vitenskapelige miljøet. Fordelene ved å bruke SAW representerer et stort fremskritt innen felt som biomedisin eller biosensorer. Utviklingen av disse teknikkene er faktisk relatert til fremskrittene som er oppnådd innen mikrofluidikkvitenskapen. Av denne grunn blir kunnskapen om fysikken som råder i håndteringen av små partikler noe vesentlig.
Dette prosjektet ønsker å komme videre i forståelsen av fysikk bak og diskutere effektene produsert av kreftene involvert i samspillet med nanopartikler på nanoskala. For det formål sammenligner eksperimentene som er utført de oppnådde resultatene med de som ble gjort av andre grupper av forskere og later til å kaste lys over hullene som er identifisert i den relaterte litteraturen. I denne forbindelse forsøkes det å finne svar på hvordan en endring i for eksempel overflatespenning, kontaktvinkelen til dråpen med underlaget, viskositeten og væskens tetthet påvirker partiklenes bevegelse.
Bruken av SAW innebærer utvikling av en spesifikk enhet som kan kanalisere bølgen til den aktuelle overflaten, denne enheten kalles interdigital transducer IDT. En SAW er den akustiske bølgen som produseres av IDT når en elektrisk strøm påføres elektrodene. Takket være den piezoelektriske effekten av substratet der IDT er plassert, blir det elektriske signalet til en akustisk bølge som samhandler med overflaten til dråpen og forårsaker at det dannes et akustisk felt i den.
Med den hensikt å bevise de forutsagte hendelsene som finner sted inne i vanndråpen når den er underlagt SAW, produseres forskjellige typer IDT-er som kan operere ved forskjellige frekvenser. Andre parametere som inngangseffekt, frekvens eller partikkeldiameter vurderes også for å evaluere de involverte kreftene ved håndtering av nanopartikler inne i den fastsittende vanndråpen. Kombinasjonen av disse forskjellige parameterne påvirker direkte bevegelsen av partiklene inne i dråpen og reiser følgende spørsmål.
For eksempel genererer samspillet mellom SAW og dråpen når den forplanter seg langs substratet tre kjente forskjellige typer krefter inne i dråpen. Den akustiske strømningskraften ASF oppsto fra forplantningen av den akustiske bølgen, den akustiske strålingskraften ARF og sentrifugalkraften Fc oppsto som en konsekvens av lekkasjen av den forplantede SAW over underlaget. Slik sett blir disse kreftene oppfattet av partiklene som oppstår en bevegelse rundt dråpen de er nedsenket i og danner forskjellige bevegelsesmønstre som studeres i dette prosjektet. På den annen side, slik det er beskrevet i litteraturen, er disse kreftene nært knyttet til partikkeldiameteren, frekvensen og inngangseffekten som påføres IDT. I denne venen ble forskjellige partikkelstørrelser 7 µm og 1 µm av polystyrennanopartikler nedsenket i et 2 µL dråpevannvolum testet og fire forskjellige IDT-er med varierende nominelle frekvenser 20,40,80 og 160 MHz ble produsert. | |
| dc.description.abstract | In recent times, the manipulation of nanoparticles at nanoscale has become a topic of great interest among the scientific community. The advantages of using SAW represent a great advance in fields such as biomedicine or biosensors. The develop of these techniques is actually related with the advances achieved in the microfluidics science. For this reason, the knowledge of the physics that prevails in the handling of tiny size particles becomes something essential.
This project wants to advance in the understanding of physics behind and discuss the effects produced by the forces involved in the interaction with nanoparticles at nanoscale. For that purpose, the experiments carried out compare the obtained results with those which were made by other groups of researchers and pretends to shed light on the gaps identified in the related literature. In this regard, an attempt is made to find an answer to how a change in, for example, surface tension, the contact angle of the drop with the substrate, the viscosity and the density of the fluid affects the movement of the particles.
The use of SAW implies the development of a specific device that can channel the wave to the surface in question, this device is called interdigital transducer IDT. A SAW is the acoustic wave produced by the IDT when an electric current is applied to its electrodes. Thanks to the piezoelectric effect of the substrate where the IDT is located, the electrical signal becomes into an acoustic wave that interacts with the surface of the droplet causing an acoustic field to be created within it.
With the intention of proving the predicted events that take place inside the water droplet when it is subdue to the SAW, diverse types of IDTs able to operate at different frequencies are produced. Other parameters like the input power, frequency or the particles diameter are considered also to evaluate the involved forces when handling nanoparticles inside the sessile water droplet. The combination of these different parameters directly affects the movement of the particles inside the droplet and raises the following questions.
For instance, the interaction of the SAW with the droplet when it propagates along the substrate generates three known distinct types of forces inside the droplet. The acoustic streaming force ASF emerged from the propagation of the acoustic wave, the acoustic radiation force ARF and the centrifugal force Fc arisen as a consequence of the leakage of the propagated SAW over the substrate. In this sense, these forces are perceived by the particles arising a movement around the droplet in which they are immersed and forming different patterns of movement which are studied in this project. On the other hand, as it has been described in the literature, these forces are closely related with the particle diameter, the frequency and the input power applied to the IDT. In this vein, different particles sizes 7 µm and 1 µm of polystyrene nanoparticles immersed in a 2 µL droplet water volume were tested and four different IDTs with varying nominal frequencies 20,40,80 and 160 MHz are produced. | |
