Mikro- und Nanofluidik auf piezoelektrischen Substraten
Die Verwendung akustischer Oberfl\xe4chenwellen (OFW) zum Transport kleinster Fl\xfcssigkeitsmengen stellt eine besonders elegante Methode dar ein mikrofluidisches System zu realisieren. Der Transport kleinster Fl\xfcssigkeitsmengen durch eine OFW bringt gro\xdfe Vorteile mit sich. Das System besitzt keine beweglichen Bauteile, ist von au\xdfen leicht zug\xe4nglich und wird ausschlie\xdflich durch Planartechnologie hergestellt.\nEin wesentlicher Bestandteil zur Anfertigung dieser Arbeit war die Untersuchung akustisch induzierter Mischvorg\xe4nge. Die Fluidik im fl\xfcssigkeitsgef\xfcllten Spalt und speziell der Mischvorgang in einem engen Spalt wurde betrachtet. Mit diesen Betrachtungen erhielt man die M\xf6glichkeit, die Wirkung des elektrischen Feldes der OFW, das bei Ausbreitung einer OFW auf einem piezoelektrischen Substrat vorhanden ist, zu untersuchen. Durch die Verringerung des mechanischen Einfluss' auf die Fl\xfcssigkeit ergab sich die M\xf6glichkeit die Wirkung des elektrischen Feldes der OFW auf eine im Spalt befindliche Nanotubel\xf6sung zu beobachten. F\xfcllte man eine Nanotubel\xf6sung in den Spalt, erfuhren die Nanotubes Kr\xe4fte durch die Fluidik und das elektrische Feld. Das Zusammenspiel der beiden Kr\xe4fte bietet die M\xf6glichkeit Nanotubes auszurichten. Wie Nanotubes wurden auch Fl\xfcssigkristallmolek\xfcle ausgerichtet und der dazu notwendige Aufbau in eine geeignete Optik integriert. Bei den Untersuchungen erwiesen sich Scherwellenbauteile als geeignete Testsysteme die Ergebnisse einer weiteren Pr\xfcfung zu unterziehen. Mit Untersuchung der Eigenschaften der Scherwellenbauteile, zeigte sich ihre Einsatzm\xf6glichkeit in der Mikrofluidik f\xfcr Aktorik und Sensorik. Mit Verwendung der Scherwellenbauteile bot sich im weiteren an Volumenmoden und Modenkonversion zu studieren. Es zeigte sich, dass Volumenmoden in der akustisch getriebenen Fluidik sehr vorteilhaft eingesetzt werden k\xf6nnen, um kleinste Mengen Fl\xfcssigkeiten zu mischen. Dazu zeigte sich die M\xf6glichkeit auf, die Technik der akustisch getriebenen Fluidik auf beliebige Materialien zu erweitern und f\xfcr Mischeraufbauten zu nutzen.\nNeben dem Mischen verschiedener Bestandteile ist die Trennung verschiedener Inhalte einer Fl\xfcssigkeit betrachtet worden. Unter Verwendung elektrischer Felder wurde Separation eines elektrophoretisch beweglichen Farbstoffs aus einem akustisch getriebenen Fluss in einem kontinuierlich flie\xdfenden System betrachtet. Bei diesen Untersuchungen wurde auch die Verwendbarkeit planarer Elektroden gezeigt und die \xdcbertragbarkeit der Ergebnisse von Wasser auf Elektrolyte. Mit den Erfahrungen dieser Untersuchungen wurde zum Abschluss eine Gelelektrophorese f\xfcr einen Chip mit akustisch getriebener Fluidik entwickelt. Das System lies sich ohne Technologiebruch in ein Gesamtsystem integrieren. Dieses Beispiel f\xfcr eine Anwendung des Systems zeigt die Verwendbarkeit f\xfcr Alltagsprobleme wie der Analyse.