FlowFET

Un flowFET es un componente microfluídico que permite modular el caudal de un líquido en un canal microfluídico mediante el potencial eléctrico aplicado. De esta forma, se comporta como un análogo microfluídico del transistor de efecto de campo ^{[ 1 ]} , con la diferencia de que en el flowFET el flujo de líquido sustituye al flujo de corriente eléctrica . De hecho, el nombre flowFET deriva de la nomenclatura de los transistores de efecto de campo electrónicos (por ejemplo, MOSFET , FINFET , etc.).

Un flowFET se basa en el principio del flujo electroosmótico (EOF). En muchas interfaces líquido-sólido , se desarrolla una doble capa eléctrica debido a las interacciones entre las dos fases . En el caso de un canal microfluídico, esto da como resultado una capa de líquido cargada en la periferia de la columna de fluido que rodea la mayor parte del líquido. Esta doble capa eléctrica tiene una diferencia de potencial asociada conocida como potencial zeta . Cuando se aplica un campo eléctrico orientado adecuadamente a esta doble capa interfacial (es decir, paralelo al canal y en el plano de la doble capa eléctrica), los iones líquidos cargados experimentan una fuerza motriz de Lorentz . Dado que esta capa recubre la columna de fluido y, dado que esta capa se mueve, toda la columna de líquido comenzará a moverse con una velocidad${\displaystyle \nu _{EOF}}$La velocidad de la capa de fluido se " difunde " en el interior del canal desde la periferia hacia el centro debido al acoplamiento viscoso. ^{[ 1 ]} La velocidad está relacionada con la intensidad del campo eléctrico.${\displaystyle E}$, la magnitud del potencial zeta${\displaystyle \zeta }$, la permitividad${\displaystyle \epsilon }$y la viscosidad${\displaystyle \eta }$del fluido: ^{[ 1 ]}

${\displaystyle \nu _{EOF}={\epsilon \over \eta }\zeta E}$

En un FlowFET, el potencial zeta entre las paredes del canal y el fluido puede modificarse aplicando un campo eléctrico perpendicular a dichas paredes. Esto altera la fuerza motriz que experimentan los átomos líquidos móviles en la doble capa. Este cambio en el potencial zeta permite controlar tanto la magnitud como la dirección del flujo electroosmótico en el microcanal. ^{[ 1 ]}

El voltaje de control solo necesita estar en el rango de 50 V para un canal microfluídico típico, ^{[ 2 ]} ya que esto se correlaciona con un gradiente de 1,5 MV/cm debido al tamaño del canal. ^{[ 1 ]}

Un FlowFET ve usos potenciales en manipulación microfluídica masivamente paralela , ^{[ 1 ]} por ejemplo en microarrays de ADN . ^{[ 2 ]}

Sin utilizar un FlowFET, es necesario controlar la velocidad del EOF modificando la magnitud del campo que lo produce (es decir, el campo paralelo al eje del canal) mientras se mantiene inalterado el potencial zeta. Sin embargo, en esta configuración, el control simultáneo del EOF en canales conectados entre sí no se puede lograr fácilmente. ^{[ 1 ]}

Un FlowFET proporciona una forma de controlar el flujo microfluídico sin utilizar partes móviles. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Esto contrasta notablemente con otras soluciones, incluidas las bombas peristálticas de accionamiento neumático, como las presentadas por Wu et al. ^{[ 5 ]} Menos partes móviles reducen la posibilidad de fallos mecánicos en un dispositivo microfluídico. Esto podría ser cada vez más relevante a medida que las futuras iteraciones de grandes matrices microelectrónicas fluidicas (MEF) sigan aumentando en tamaño y complejidad.

El uso de flujo controlado electrónicamente bidireccional ofrece opciones interesantes para operaciones de limpieza de partículas y burbujas. ^{[ 2 ]}

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