美國麻省理工學院的研究人員發(fā)明了在微流芯片上用氣泡引導液體流動的技術,。根據(jù)這項技術,，氣泡可以引導液體流動,，如同計算機的比特一樣,。該項技術有望為疾病診斷和藥物研發(fā)提供一個重要手段,。這一研究結果發(fā)表在近期出版的《科學》雜志上,。
微流系統(tǒng)主要用于將細胞,、蛋白質或者其他分子進行混合，以便研究人員以很小的樣本量進行高通量的研究,，迅速發(fā)現(xiàn)細菌和病毒,。但是如何將液體從一個地方引導到另一個地方一直是一個難題。
據(jù)麻省理工學院物理學研究生Manu Prakash介紹,，他們將所有控制芯片內部液體活動的因素設計在芯片之外,，因此這種芯片能夠保持簡單的結構和極小的尺寸。
Prakash及其導師Neil Gershenfeld將氣泡注入特殊形狀的微流管道中,，一個氣泡的存在就代表一個比特,，或者說是1，而一個氣泡的缺失就代表著0,。在某些設計中,，一個管道中的氣泡可以影響附近管道氣泡的流動方向，正如在計算機芯片上一股電流可以開合另一股電流一樣,。而在另外一些設計中,，兩個來自不同方向的氣泡可以合并為一個,。
目前這種氣泡技術可以完成計算機的各種基本操作，在美國物理學會的年會上,，Prakash介紹了他們小組最新的研究進展,，包括一個可以存儲100個氣泡的簡單存儲系統(tǒng)。
部分英文原文：
Science 9 February 2007:
Vol. 315. no. 5813, pp. 832 - 835
DOI: 10.1126/science.1136907
Microfluidic Bubble Logic
Manu Prakash* and Neil Gershenfeld
Abstract
We demonstrate universal computation in an all-fluidic two-phase microfluidic system. Nonlinearity is introduced into an otherwise linear, reversible, low–Reynolds number flow via bubble-to-bubble hydrodynamic interactions. A bubble traveling in a channel represents a bit, providing us with the capability to simultaneously transport materials and perform logical control operations. We demonstrate bubble logic AND/OR/NOT gates, a toggle flip-flop, a ripple counter, timing restoration, a ring oscillator, and an electro–bubble modulator. These show the nonlinearity, gain, bistability, synchronization, cascadability, feedback, and programmability required for scalable universal computation. With increasing complexity in large-scale microfluidic processors, bubble logic provides an on-chip process control mechanism integrating chemistry and computation.
Center for Bits and Atoms, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.
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