Akustofluidische Partikelmanipulation innerhalb eines sessilen Tropfens: vier verschiedene Regime der Partikelkonzentration

In dieser Studie haben wir die Bewegung von Polystyrol-Mikropartikeln innerhalb eines sessilen Wassertropfens untersucht, der durch Oberflächenakustikwellen (SAWs) aktiviert wird, die einen akustischen Strömungsfluss (ASF) erzeugen und eine akustische Strahlkraft (ARF) auf die Partikel ausüben. Wir haben vier verschiedene Regime (R1-R4) der Partikelaggregation kategorisiert, die vom Partikeldurchmesser, der SAW-Frequenz, dem akustischen Wellenfeld (laufend oder stehend), der Dämpfungslänge der akustischen Wellen und dem Tropfenvolumen abhängen. Die Partikel sind in Form eines Balls (R1) im Zentrum des Tropfens, um den Rand des Tropfens in Form eines Rings (R2), an der Seite des Tropfens in Form einer isolierten Insel (R3) und nahe dem Zentrum des Tropfens in Form eines kleineren Rings (R4) konzentriert. Die auf ASF basierende Zugkraft, die auf laufenden oder stehenden SAW basierende ARF und die Zentrifugalkraft werden in verschiedenen Kombinationen genutzt, um diese unterschiedlichen Regime zu erzeugen. Der Einfachheit halber haben wir das Flüssigkeitsvolumen auf 5 μL fixiert, die SAW-Aktivierungsfrequenz variiert (10, 20, 80 und 133 MHz) und mehrere Partikeldurchmesser im Bereich von 1-30 μm getestet, um die Regime R1-R4 explizit zu demonstrieren. Wir haben zudem die Trennung von Partikeln (1 und 10 μm, 3 und 5 μm) unter Verwendung von Mischregime-Konfigurationen (R1 und R2, R2 und R4) demonstriert.