p A capacidade de reduzir os processos em escala laboratorial a sistemas automatizados do tamanho de chips revolucionaria a biotecnologia e a medicina. Por exemplo, dispositivos baratos e altamente portáteis que processam amostras de sangue para detectar agentes biológicos, como o antraz, são necessários para os militares dos EUA e para os esforços de segurança interna. Um dos desafios da tecnologia "lab-on-a-chip" é a necessidade de bombas miniaturizadas para mover soluções através de microcanais. Bombas eletroosmóticas (EOPs), dispositivos nos quais os fluidos parecem se mover magicamente através de meios porosos na presença de um campo elétrico, são ideais porque podem ser facilmente miniaturizados. POIs no entanto, requer volumoso, fontes de alimentação externas, o que derrota o conceito de portabilidade. Mas uma membrana de silício superfina desenvolvida na Universidade de Rochester agora pode tornar possível reduzir drasticamente a fonte de energia, abrindo caminho para dispositivos de diagnóstico do tamanho de um cartão de crédito. p "Até agora, bombas eletroosmóticas tiveram que operar em uma tensão muito alta - cerca de 10 quilovolts, "disse James McGrath, professor associado de engenharia biomédica. "Nosso dispositivo funciona na faixa de um quarto de volt, o que significa que pode ser integrado em dispositivos e alimentado por pequenas baterias. "

p O artigo de pesquisa de McGrath está sendo publicado esta semana pelo jornal Anais da Academia Nacional de Ciências .

p McGrath e sua equipe usam membranas de silício nanocristalino poroso (pnc-Si) que são microscopicamente finas - são necessárias mais de mil empilhadas umas sobre as outras para igualar a largura de um cabelo humano. E é isso que permite um sistema de baixa tensão.

p Uma membrana porosa precisa ser colocada entre dois eletrodos para criar o que é conhecido como fluxo eletroosmótico, que ocorre quando um campo elétrico interage com íons em uma superfície carregada, fazendo com que os fluidos se movam através dos canais. As membranas utilizadas anteriormente em POIs resultaram em uma queda significativa de tensão entre os eletrodos, forçando os engenheiros a começar com volumosos, fontes de alimentação de alta tensão. As membranas finas de pnc Si permitem que os eletrodos sejam colocados muito mais próximos uns dos outros, criando um campo elétrico muito mais forte com uma queda muito menor de voltagem. Como resultado, uma fonte de energia menor é necessária.

p "Até agora, nem tudo associado a bombas em miniatura foi miniaturizado, "disse McGrath." Nosso dispositivo abre a porta para um grande número de aplicações. "

p Junto com aplicações médicas, sugeriu-se que os POIs poderiam ser usados ​​para resfriar dispositivos eletrônicos. Conforme os dispositivos eletrônicos ficam menores, os componentes são embalados com mais firmeza, tornando mais fácil o superaquecimento dos dispositivos. Com fontes de alimentação em miniatura, pode ser possível usar POIs para ajudar a resfriar laptops e outros dispositivos eletrônicos portáteis.

p McGrath disse que há um outro benefício para as membranas de silício. "Devido aos métodos de fabricação escaláveis, as membranas de silício nanocristalinas são baratas de fazer e podem ser facilmente integradas em chips de microfluido à base de silício ou sílica. "