[发明专利]一种基于光致热效应的微液滴操控方法

说明书

本发明公开了一种基于光致热效应的微液滴操控方法，包括以下步骤：S1、将待测液体滴在载玻片上并放置在微操作平台上；S2、将连接有激光器的光纤探头利用微操作平台水平放置在待测液体内；S3、光纤探头在待测液体中形成光纤光场，并形成加热区域；S4、加热区域吸收能量出现大量蒸汽，热蒸汽流上升遇冷空气凝成微液滴，在伯努利效应的作用下微液滴被悬浮捕获；S5、移动光纤探头，加热区域发生改变，在伯努利效应的作用下实现微液滴的移动。本发明所述的一种光致热效应的微液滴操控方法，应用光致热效应和伯努利效应，在光纤光场的照射下，可以实现微液滴的悬浮捕获和操控，具有定点、可控的优势，还具有简单灵活、便于操作的特点。

技术领域

本发明涉及液滴操控技术领域，尤其是涉及一种基于光致热效应的微液滴操控方法。

背景技术

灵活的操控液滴对于生物医学的研究以及化学工业的生产都有非常重要的意义。近些年来，液滴的操控不仅在微流通道中有许多发展，而且在自由空间中操控液滴也有显著的进步。其中有利用电、磁、声和光的各种方法来主动操控液滴的运动形式。随着光学的发展，光和微流体的结合产生了光流体学。将微液滴和光纤等光学方法结合，扩展了微液滴的操控的方法。

近几年中，应用光致热效应来操控液滴的方法取得了一定的成果。中国专利CN201811167396.3公开了一种光热定向操控液滴迁移聚合装置及其使用方法，提出了一种通过光来加热液体产生蒸气来推动液滴移动的装置，可以通过偏心加热的产生非对称蒸气实现液滴的移动。但是液滴在通道中移动，液滴的各自由度操控因此会受到限制。中国专利CN202110670202.7公开了一种光热操控液滴三维迁移装置及使用方法，提出了一种通过光来局部加热液体改变液滴受力来实现液滴的移动的装置，通过改变照射液滴的不同位置来改变液滴的运动情况。但是其操控的液滴和溶液是接触的，而且操控液滴的环境要求较高，对溶液的密度要求高，液滴在容器中需要涂覆膜。由于液滴是在溶液中进行激光照射，溶液对液滴的激光照射造成影响。

Sara Nagelberg等人(Physical review letters,2021,127(14):144503.)提出了一种利用热毛细作用来进行液滴驱动的机制，通过光照射液滴来改变温度梯度产生流体运动并带动液滴的移动。但是对液滴准确的控制都需要较为复杂的实验装置。Yilin Chen等人(Optics Letters,2020,45(7):1998-2001.)研究了一个用光控制液滴大小和形状的微流控芯片，可以调节光功率来控制液滴。在微流芯片中的液滴会被限制在芯片中，液滴的操控范围就会被限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光致热效应的微液滴操控方法，解决上述提到的技术问题。本发明基于光致热效应可以实现灵活的控制微液滴。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于光致热效应的微液滴操控方法，包括以下步骤：

S1、将待测液体滴在载玻片上，将载玻片放置在微操作平台上；

S2、将连接有激光器的光纤探头利用微操作平台水平放置在待测液体内，利用微操作平台控制光纤探头在待测液体中的位置；

S3、打开激光器，光纤探头在待测液体中形成光纤光场，待测液体吸收光场能量并积攒热量，在待测液体中形成加热区域；

S4、加热区域吸收能量出现大量蒸汽，热蒸汽流上升遇冷空气凝成微液滴，当微液滴的重力和上升的热蒸汽流的升力平衡时，在伯努利效应的作用下微液滴被悬浮捕获；用CCD相机对微液滴成像并将结果在电脑上显示；

S5、通过微操作平台移动光纤探头，加热区域发生改变，新的加热区域一侧的热蒸汽流流速快，压强小，在伯努利效应的作用下实现微液滴的移动。

优选的，所述激光器输出光的波长为待测液体吸收系数较大的对应波长。

优选的，所述微液滴的数量、大小、液滴到待测液体的距离通过激光器的输出功率进行调整。