Pesquisadores dos Institutos de Tecnologia Avançada de Shenzhen (SIAT) da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram um sensor de líquido compacto baseado em um invólucro cilíndrico de vidro cheio de líquido. Modos circunferenciais intrínsecos da casca cilíndrica foram excitados acusticamente e subsequentemente detectados.

As ressonâncias circunferenciais do invólucro cilíndrico podem ser usadas para detectar as propriedades do líquido. O campo ressonante correspondente foi confinado na superfície da casca e aumentou a interação entre a onda acústica e a amostra de líquido na casca, melhorando a sensibilidade.

A análise rápida e precisa das propriedades de um líquido é necessária em campos como controle de qualidade de alimentos, análise da composição petroquímica e monitoramento ambiental.

Cristais fonônicos, que são eficientes na modulação da propagação e distribuição de ondas acústicas, foram projetados como sensores de líquido com base em modos localizados. Contudo, a estrutura complexa deste tipo de sensores limita suas capacidades de portabilidade e integração, e a maioria dos sensores baseados em cristais fonônicos permanecem como protótipos de laboratório em estágio inicial.

Com base na otimização analítica anterior, Dr. Lin Qin da SIAT desenvolveu o sistema fabricado composto de uma casca cilíndrica de vidro com um raio externo de 150,01μm, um raio interno de 119,98μm, e um comprimento de 10 mm. A concha foi preenchida com o líquido a ser detectado, e o volume da amostra do sensor foi de aproximadamente 0,45 μL.

Para avaliar o desempenho do sistema de casca cilíndrica, os pesquisadores investigaram os coeficientes de transmissão de misturas de água e iodeto de sódio (NaI) de várias concentrações dentro da casca. Sempre há água pura ao redor da concha.

Quando uma onda acústica plana de frequência de ressonância adequada viajou através do invólucro preenchido com o meio líquido e excitou a ressonância circunferencial do invólucro, o campo acústico localizado em torno da superfície do invólucro pode interagir intensamente com a amostra de líquido.

A queda da transmissão ressonante era fortemente dependente das propriedades acústicas do líquido. Portanto, a posição do mergulho de transmissão ressonante pode ser usada para medir as propriedades acústicas do líquido.

O invólucro cilíndrico é descartável e compatível com outros componentes microfluídicos, e poderia ser integrado com dispositivos lab-on-a-chip para várias aplicações de detecção microfluídica em estudos futuros.

O estudo foi publicado em Sensores e Atuadores A:Físico .