美國麻省理工學院的研究人員成功地尋找到了利用微氣泡模仿計算機功能的途徑。他們表示,正如傳統微處理器的電路那樣,新開發的微流體芯片中的微氣泡能傳送信息。該研究將有望極大地促進“芯片實驗室”(labonachip)設備的能力。
微流體芯片技術具有革新大規模化學分析和合成、環境和醫學化驗以及工業產品加工的潛力,但由于它需要外部控制系統閥門等條件,因而限制了從實驗室走向實際應用。麻省理工學院數字和原子中心主任尼爾?格什菲爾德說:“氣泡邏輯結合了計算和化學,它允許數字比特傳遞化學負荷。至今,化學反應的物質和控制物質的機制間存在著清楚的界線。”
在2月9日出版的《科學》雜志上,研究小組發表文章指出,他們利用流經微通道氣泡間的相互作用,在不借助外部控制的情況下,實現了控制微流體芯片的目標。文章合著者摩奴?普拉卡西表示:“人們可以通過設計類同于電子電路的氣泡邏輯電路來計劃芯片實驗室中的工作。”
在研究中,研究人員在現有的數字電路基礎上,完成了新型微流體芯片的原型制作。通常人們用高壓和低壓代表數字信息,但在微流體芯片中,研究人員則采用有和無微氣泡來表示。他們同時表示,雖然報告中介紹的是水中的氮氣氣泡,但是任何其他相互間不融合物質的組合如油和水等均可被利用。
文章指出,研究人員演示了作為邏輯電路所需要的基礎,如邏輯門、存儲器、放大器和振蕩器。目前,新型微流體芯片的運行速度比傳統的電子微處理器要慢1000倍,但比過去采用外部閥門和控制系統的微流體芯片要快100倍。
研究人員認為,控制化學反應有望成為微流體芯片的一個主要應用領域。它有可能幫助開發出大型的微流體系統,如化學存儲器,像數據存儲那樣將數以千計的試劑存儲在芯片上,并使用分配準確的數量和邏輯電路計數器將它們分送到特定的目標位置。此外,其他的應用還包括同時合成多種化合物等。
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