本發(fā)明涉及一種光力驅(qū)動領(lǐng)域，具體是一種基于激光驅(qū)動的片上實驗室有軌運輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
片上實驗室又稱微型綜合分析系統(tǒng)，是在微型薄片上利用微納加工技術(shù)制作用于液體流動的微小網(wǎng)絡(luò)通道，來實現(xiàn)微小生物或化學(xué)樣品的運輸和檢測。由于其樣品微量化、分析檢測高速化等優(yōu)點，在生物化學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的片上實驗室運輸系統(tǒng)是基于微流控芯片，工作環(huán)境為溶液，即生物或者化學(xué)樣品的移動和控制是通過微型液體流動系統(tǒng)來實現(xiàn)的。通過在微型液體流動系統(tǒng)中嵌入微型激光器，在激光焦點處形成光鉗來夾持樣品，可以進一步提高運輸系統(tǒng)的控制能力。
然而，對于不能置于溶液中樣品(會與溶液發(fā)生反應(yīng)或溶解)，基于微流控的運輸系統(tǒng)則不再適用。所以，在空氣中工作的新型片上實驗室運輸系統(tǒng)的研制很有必要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于激光驅(qū)動的片上實驗室有軌運輸系統(tǒng)，即利用微納光纖作為“導(dǎo)軌”，而放置在微納光纖上的微米金屬片作為“列車”，通過向微納光纖中通入激光即可驅(qū)動微米金屬片在微納光纖上運動，從而在空氣中實現(xiàn)放置在微米金屬片上的樣品的運輸。
本發(fā)明具體是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：整個片上實驗室有軌運輸系統(tǒng)在空氣中，用微納光纖連接各個微反應(yīng)室，形成運輸網(wǎng)絡(luò)。微米金屬片放置在微納光纖上，微米金屬片和微納光纖間的短程吸引力使得微米金屬片不會脫離微納光纖。樣品放置在微米金屬片上，通過向微納光纖中通入激光，可以驅(qū)動微米金屬片從一個反應(yīng)室運動到另外一個反應(yīng)室，改變通入激光的方向，則微米金屬片的運動方向相反，從而實現(xiàn)將樣品運輸?shù)礁鱾€反應(yīng)室。
優(yōu)選的，所述的微納光纖是由單模光纖拉細制成，其形狀可以是均勻拉細的或者拉錐狀的，直徑為微米量級。
優(yōu)選的，所述的微米金屬片可以是六邊形，三角形，材料可以是金或銀，金和銀能夠通過化學(xué)方法合成出這種微米級的片子，而且金和銀穩(wěn)定性，抗氧化性，耐腐蝕性都比較優(yōu)越。
所述的激光光源，可以是寬譜光源，包括超連續(xù)激光；或者是單波長脈沖激光光源，包括納秒脈沖激光、皮秒脈沖激光和飛秒脈沖激光。
微米金屬片光致移動的原理簡述如下：在微納光纖中通入激光后，微納光纖外部由于光纖直徑較小因而有較強的倏逝場，與置于微納光纖上的微米金片作用，從而產(chǎn)生驅(qū)動力，其中驅(qū)動力產(chǎn)生有三種方式：其一是光被金屬片散射和吸收從而產(chǎn)生光力；其二是金屬片吸收光產(chǎn)生熱，由于受熱不均勻，形成溫度梯度，產(chǎn)生光熱力；其三是當(dāng)激光功率(平均或者瞬時功率)很高時，金屬片會噴發(fā)電子或者原子，也能產(chǎn)生驅(qū)動力。當(dāng)金屬片的尺寸和微納光纖直徑略小或者相當(dāng)時，這些驅(qū)動力能夠推動微米金片朝著光傳播的方向移動。
本發(fā)明具有的有益效果是：本發(fā)明利用光力驅(qū)動微納結(jié)構(gòu)，以微納光纖作為導(dǎo)軌，以微米金屬片作為運載單元，提出基于激光驅(qū)動的片上實驗室有軌運輸系統(tǒng)，能在空氣中實現(xiàn)生物或化學(xué)樣品、微小固體顆?；蛭⑿∫旱蔚倪\輸，大大拓展了片上實驗室測試樣品的種類。系統(tǒng)簡單緊湊，裝置制備的方法簡易，操作簡便。此外，本發(fā)明提出的新型微納運輸方式，不僅局限于應(yīng)用在本發(fā)明所提出的片上實驗室中，也可應(yīng)用于光能與機械能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、光致機械位移系統(tǒng)中。
附圖說明
圖1為本發(fā)明基于激光驅(qū)動的片上實驗室有軌運輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
各附圖標(biāo)記為：
1.微納光纖，2.微米金屬片，3.微反應(yīng)物，4.微反應(yīng)室，5.激光，6.襯底。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明用微納光纖1將各個微反應(yīng)室4連接，將微米金屬片2放置在微納光纖1上，樣品微反應(yīng)物3搭載在微米金屬片2上。向微納光纖1中通入激光5，即可驅(qū)動搭載有樣品微反應(yīng)物3的微米金屬片2從一個反應(yīng)室4運動到另一個反應(yīng)室4，通過改變激光5通入方向，可以改變微米金屬片2運輸?shù)姆较颉Ｏ旅娼Y(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。
用直徑約為5微米的拉細光纖連接各微反應(yīng)室，通過光纖探針將襯底上的六邊形微米金片挑到光纖上。微米金片邊長約為6微米，厚度約為30納米，通過化學(xué)方法合成。向光纖中通入功率約為10毫瓦的超連續(xù)激光，可驅(qū)動微米金片在光纖上的來回運輸，運輸速度最快達到30微米/秒。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施舉例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。