深圳大学团队揭示蛇形流道惯性迁移规律，登上《分析化学》封面

深圳大学团队揭示蛇形流道惯性迁移规律，登上《分析化学》封面

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科学网

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https://news.sciencenet.cn/htmlpaper/2024/8/2024830112127803116639.shtm

8月21日，深圳大学高等研究院研究员闫昇团队的最新研究成果发表于国际知名期刊《分析化学》，并被选为当期封面文章。这项研究揭示了蛇形流道中颗粒惯性迁移的演化规律，为微流控技术在临床诊断和药物筛选等领域的应用提供了重要理论支持。

蛇形流道是一种特殊的微流控结构，通过耦合惯性流和二次流，能够实现高效的颗粒聚焦和分离。这种技术在临床诊断和药物筛选中展现出巨大潜力，但其发展一直受到二次流不稳定性的限制，导致惯性迁移的演化规律难以明确。

为了解决这一难题，研究团队建立了一个包含不同曲率比的模型，深入研究了二次流对蛇形流道中颗粒迁移的影响。研究人员采用直接数值模拟方法计算惯性升力，并将其映射到蛇形流道的横截面。同时，利用拉格朗日粒子跟踪方法破译惯性迁移过程，并通过实验验证了所建立的数值模型。

研究发现，蛇形流道中的颗粒迁移遵循二阶迁移理论。增加二次流可以加速第二阶段的迁移，同时减缓第一阶段的迁移。此外，研究还探讨了雷诺数、截面高宽比和阻塞率等参数对粒子平衡位置的影响，为实现高分辨率粒子分离提供了重要指导。值得注意的是，该研究在考虑流动阻力的前提下，通过无量纲化处理，使得任意大小颗粒的分离成为可能。

这项研究不仅揭示了蛇形流道中颗粒迁移的内在机制，更为微流控技术在生物医学等领域的应用开辟了新的可能性。相关研究成果已发表于《分析化学》期刊，论文链接为：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c03474。

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