2023年6月16日，闫昇研究员与新加坡南洋理工大学团队合作，以“Geometric optimization of double layered microchannel with grooves array for enabling nanoparticle manipulation”为题在Physics of Fluids（IF=4.98，中科院物理小类1区）发表研究论文。赵乾斌博士与闫昇研究员为共同通讯作者。
几十年来，微流控微粒操纵技术在生物和分析化学应用中得到了广泛的研究和开发。微流控操控已经广泛应用于生物化学研究和应用，包括细菌/细胞/蛋白质混合、分离、聚焦、浓缩和捕获。这项技术目前面临的严峻挑战之一是操纵小于微米尺度的粒子。除了多种物理辅助如声场和电场辅助之外，结构设计的优化也是改善微流道功能的一种很有前景的方法。
在这项工作中，团队建立了一个稳定和通用的数值模拟模型，通过实验验证，揭示了双层微流道内惯性微流体粒子聚焦的机理。在本研究中，通过各种数值案例研究，进一步对几何和尺寸优化进行了全面的研究。在此基础上，深入揭示了带沟槽双层微流道粒子操控机理。详细讨论了微流道几何特性的影响，包括纵横比、凹槽曲线半径和凹槽间距。此外，还提出了几何和尺寸设计的优化策略，以进一步挖掘微流道的操控潜力。基于模拟计算，与常规微通道相比，所提出的微通道优化设计突破了可操纵微粒尺寸的限制，从微米级(4-10微米)到纳米级(500-800纳米)，显著提高了微通道的操纵性能。这些发现为微流控技术提供了巨大的潜力，可以操纵大量的纳米级微粒，如大的蛋白质和病毒，而不是过去只操纵微米级的细菌。
原文链接：https://doi.org/10.1063/5.0152929
