Use of (Super)Hydrophobic Surfaces in Digital Microfluidics
Notice bibliographique
Résumé
A superhydrophobic (SH) surface is characterized by a water contact angle of >150 and a sliding angle <10. The water fearing properties result from significantly stronger cohesive forces of the resting liquid compared to weak adhesive forces with the surface material. Microfluidics is a discipline in which minute liquid volumes (10–9 to 10–18 litres) are actuated, mixed, merged, split, and/or analyzed on uniquely engineered devices. SH surfaces have aided digital microfluidics by facilitating magnetic actuation of droplets and the spontaneous formation of droplet microarrays. SH surfaces offer low friction between a liquid droplet and the surface itself, allowing for actuation using minimal force. Magnetically susceptible material (paramagnetic salts or superparamagnetic particles) can be added to the droplet, making it possible to manipulate the liquid droplet with an external magnetic field. This thesis focuses on the magnetic actuation performance of aqueous droplets on different SH coatings including Ultra-Ever Dry, (a commercial coating), fluorine-containing and more environmentally friendly “fluorine-free” SH porous polymer monolith (PPM). Droplet kinematic parameters are explored (e.g. volume, acceleration/deceleration, particle concentration etc.) SH surfaces can be patterned with hydrophilic regions to create surface energy traps (SETs). In this way, the liquid can be pinned to the SETs for small volume deposition and droplet anchoring, respectively. We utilize the contrasting wetting behavior to conduct a droplet-based quantitative DNA assay using fluorescence detection. Furthermore, we examine the use of patterned hydrophobic PPM surfaces to conduct an ice recrystallization inhibition assay that allows the side-by-side comparison of up to a dozen samples treated in an identical, higher throughput manner. A novel method of droplet manipulation is explored termed biologically-driven magnetic actuation (BDMA), which uses magnetotactic bacteria (MTB). BMDA is used to transport droplets along various trajectories (e.g. square and eight-shaped tracks). We further demonstrate the use of BMDA for sequential merging and mixing of multiple droplets. SH surfaces are typically limited to aqueous droplet manipulation. Alternatively, slippery liquid-infused porous (SLIPS) surfaces have been shown to exhibit low friction for both organic and aqueous droplets. We demonstrate the magnetic actuation of aqueous and organic (hexadecane) droplets on SLIPS using paramagnetic particles. The sixth chapter of the thesis demonstrates the proof of principal application involving functionalized superparamagnetic particles for the extraction of asphaltenes from crude oil on omniphobic surfaces. This thesis successfully explains different ways (super)hydrophobic and SLIPS surfaces can be used for performing different DMF operations on aqueous and organic droplets.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».