Dielektroforese

Dielektroforese er et fænomen, hvor der udøves en kraft på et dielektrisk partikel når de udsættes for et elektrisk felt ikke er ensartet. Denne kraft kræver ikke, at partiklen er elektrisk ladet. Alle partikler udviser en dielektroforetisk typen aktivitet i nærvær af elektriske felter. Men intensiteten af ​​den kraft afhænger af dens dielektriske egenskaber og af mediet, formen af ​​partiklen, dets størrelse, og frekvensen af ​​det elektriske felt. Følgelig med bestemt frekvens oscillerende felter kan manipulere partikler med en god selektivitet. Dette har gjort det muligt, for eksempel separation af celler eller orienteringen og manipulation af nanometriske partikler og nanowires.

Fonde og egenskaber

Publikationer om dielektroforese dato tilbage til 1950'erne, Herbert Pohl.

Efterfølgende renterne af dielettoforesi returneres på grund af sin potentielle anvendelse i manipulation af mikropartikler, nanopartikler og celler.

Pohl skrev i sin bog definerer dielektroforese som "den naturlige bevægelse af neutralt stof forårsaget af polarisering effekter i en uensartet elektrisk felt".

De vigtigste fænomener dielektroforese er følgende:

  • Kan kun observeres dielektroforetiske kraft, når partiklerne er under effekten af ​​uensartede elektriske felter.
  • Da dielektroforetiske kraft ikke er afhængig af polariteten af ​​det elektriske felt, kan fænomenet blive observeret både i excitations- betingelser og alternerende.
  • Partiklerne er tiltrukket mod regioner med højere intensitet af det elektriske felt, når deres elektriske permittivitet overstiger værdien af ​​suspensionsmediet
  • Når den elektriske permittivitet af mediet er større end den for partiklerne, partiklen bevægelse er til regionerne med en lavere elektrisk felt intensitet.
  • Den dielektroforese observeres primært til partikler med en diameter i området fra ca. 1 til 1000 mikrometer. Ud over denne størrelse tyngdekraften dominerer effekten af ​​dielektroforese; til under 1 mikron fremherskende Brownsk bevægelse.

Andre fænomener forbundet med dielektroforese er elektrorotation og rejser bølge dielektroforese. Endvidere kan dens intensitet forbedres ved hjælp af flere frekvenser overlejret, i hvad der er kendt som dielektroforese til flere frekvenser.

Dielektrophoretisk kraft

For en langstrakt ellipsoid radius og længde har en dielektricitetskonstant nedsænket i et medium, hvis dielektricitetskonstant kraften tidsansat af dielektroforese er givet ved:

Komplekset dielektricitetskonstant er givet ved, hvor er den dielektriske konstant, er den elektriske ledningsevne, er pulsen på området, og er den imaginære nummer.

Denne ligning er nøjagtig for ellipsoider meget langstrakt, når gradienten af ​​det elektriske felt ikke er for stor. Ligningen tager kun hensyn til dipol-format og ikke polariseringer af højere orden. Når gradienten af ​​det elektriske felt er stor, bliver de højere ordens udtryk fremherskende, og er kræfter større intensitet. For at være præcis, ligningen afhængige tid gælder for partiklerne uden tab i dielektriske, ellers tabet ville indføre en forsinkelse mellem feltet og den inducerede dipol. Når medieret, er disse effekter annulleret og ligningen gælder også for partikler med tab i dielektriske. En ligning ækvivalent tidsgennemsnitlig kan let opnås ved at erstatte E med Erms, eller for sinusformede signaler i spænding ved at dividere højre for 2.

For en homogen kugle med radius og komplekse permittivitet i et medium med komplekse permittivitet styrke DEP er:

Faktoren i seler er kendt som Clausius-Mossotti funktion og indeholder alle frekvens afhængighed af DEP kraft.

Anvendelse af dielektroforese

Den dielektroforese kan bruges til håndtering, transport, adskillelse og sortering forskellige typer partikler sub-millimeter. Da biologiske celler demonstrere egenskaber dieletriche kan dielektroforese have mange biomedicinske applikationer. Er blevet påvist prototyper af separatorer af kræftceller fra raske celler .. Det er blevet undersøgt som dielektroforese kan interagere med sub-mikrometrisk partikler og vira

Field-flow fraktionering Dielettroforetico

Anvendelsen af ​​forskellen mellem de dielektroforetiske kræfter, der udøves på forskellige partikler i et felt ikke ensartet er kendt som DEP separation. Udnyttelsen af ​​de kræfter DEP er blevet klassificeret i to grupper: migration og fastholdelse DEP DEP. Migrationen bruger DEP DEP kræfter, som udøver kræfter med modsat fortegn på forskellige typer af partikler for at tiltrække nogle og afviser andre. Tilbageholdelsen DEP bruger balancen mellem DEP og kræfter strømmen af ​​en væske i bevægelse. Partiklerne, som udøver den frastødende kraft og tiltrækkende kræfter svage elueres af strømmen, medens de partikler, udøver kræfter DEP stærkt ting er fanget i nærheden af ​​kanterne af elektroderne mod træk af strømmen.

Den fraktionering i introduceret af Davis og Giddings feltet dielettroforetico-flow, er en familie af separationsmetoder ligner metoder til kromatografi. I DEP-FFF, er de DEP kræfter kombineret med træk i strømmen at opdele en prøve bestående af forskellige partikler. Partiklerne injiceres i en bærer strøm, der passerer gennem et separationskammer, hvor der påføres en ydre kraft vinkelret på strømmen. Ved hjælp af en kombination af flere faktorer, såsom diffust lys, sterisk, hydrodynamiske, dielektrikum og andre effekter, eller en kombination af partikler med forskellige dielektriske konstanter eller diffusive egenskaber, partiklerne sig på forskellige positioner i en afstand fra væggene i rummet, at De præsenterer forskellige koncentrationsniveauer profiler. Partiklerne, der bevæger sig mere fjernt fra væggene nå højere positioner i parabolsk profil hastigheden af ​​væsken, der strømmer i kammeret, og der vil blive elueret ved udløbskammeret ved en højere hastighed, og dermed forskellige partikler eluerer på forskellige tidspunkter.

Forrige artikel Dragana Marinković
Næste artikel Den største