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美制成用微气泡模仿计算机功能的微流体芯片

  有望大力促进“芯片实验室”发展

  记者 毛黎

  本报华盛顿2月10日电 美国麻省理工学院的研究人员成功地寻找到了利用微气泡模仿计算机功能的途径。他们表示,正如传统微处理器的电路那样,新开发的微流体芯片中的微气泡能传送信息。

该研究将有望极大地促进“芯片实验室”(labonachip)设备的能力。

  微流体芯片技术具有革新大规模化学分析和合成、环境和医学化验以及工业产品加工的潜力,但由于它需要外部控制系统阀门等条件,因而限制了从实验室走向实际应用。麻省理工学院数字和原子中心主任尼尔•格什菲尔德说:“气泡逻辑结合了计算和化学,它允许数字比特传递化学负荷。至今,化学反应的物质和控制物质的机制间存在着清楚的界线。”

  在2月9日出版的《科学》杂志上,研究小组发表文章指出,他们利用流经微通道气泡间的相互作用,在不借助外部控制的情况下,实现了控制微流体芯片的目标。文章合著者摩奴•普拉卡西表示:“人们可以通过设计类同于电子电路的气泡逻辑电路来计划芯片实验室中的工作。”

  在研究中,研究人员在现有的数字电路基础上,完成了新型微流体芯片的原型制作。通常人们用高压和低压代表数字信息,但在微流体芯片中,研究人员则采用有和无微气泡来表示。他们同时表示,虽然报告中介绍的是水中的氮气气泡,但是任何其他相互间不融合物质的组合如油和水等均可被利用。

  文章指出,研究人员演示了作为逻辑电路所需要的基础,如逻辑门、存储器、放大器和振荡器。目前,新型微流体芯片的运行速度比传统的电子微处理器要慢1000倍,但比过去采用外部阀门和控制系统的微流体芯片要快100倍。

  研究人员认为,控制化学反应有望成为微流体芯片的一个主要应用领域。它有可能帮助开发出大型的微流体系统,如化学存储器,像数据存储那样将数以千计的试剂存储在芯片上,并使用分配准确的数量和逻辑电路计数器将它们分送到特定的目标位置。此外,其他的应用还包括同时合成多种化合物等。

(责任编辑:龚伦常)

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