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Accelerated Transport of Particles in Confined Channels with a High Roughness Amplitude
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2018-01-17 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03962 Hubert Ranchon 1 , Jean Cacheux 1 , Benjamin Reig 1 , Olivier Liot 1 , Pattamon Teerapanich 1 , Thierry Leichlé 1 , Pierre Joseph 1 , Aurélien Bancaud 1
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2018-01-17 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03962 Hubert Ranchon 1 , Jean Cacheux 1 , Benjamin Reig 1 , Olivier Liot 1 , Pattamon Teerapanich 1 , Thierry Leichlé 1 , Pierre Joseph 1 , Aurélien Bancaud 1
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We investigate the pressure-driven transport of particles 200 or 300 nm in diameter in shallow microfluidic channels ∼1 μm in height with a bottom wall characterized by a high roughness amplitude of ∼100 nm. This study starts with the description of an assay to generate cracks in hydrophilic thin polymer films together with a structural characterization of these corrugations. Microfluidic chips of variable height are then assembled on top of these rough surfaces, and the transport of particles is assessed by measuring the velocity distribution function for a set of pressure drops. We specifically detect anomalous transport properties for rough surfaces. The maximum particle velocity at the centerline of the channel is comparable to that obtained with smooth surfaces, but the average particle velocity increases nonlinearly with the flow rate. We suggest that the change in the boundary condition at the rough wall is not sufficient to account for our data and that the occurrence of contacts between the particle and the surface transports the particle away from the wall and speeds up its motion. We finally draw perspectives for the separation by field-flow fractionation.
中文翻译：
高粗糙度振幅的密闭通道中颗粒的加速传输
我们研究了压力驱动的直径200或300 nm的颗粒在高度约1μm的浅微流体通道中的传输，其底壁的特征是粗糙度高至约100 nm。这项研究首先描述了一种在亲水性聚合物薄膜上产生裂纹的测定方法以及这些波纹的结构特征。然后将高度可变的微流体芯片组装在这些粗糙表面的顶部，并通过测量一组压降的速度分布函数来评估颗粒的传输。我们专门检测粗糙表面的异常传输特性。通道中心线处的最大粒子速度与光滑表面可获得的最大速度相当，但平均粒子速度随流速非线性增加。我们认为，粗糙壁上边界条件的变化不足以解释我们的数据，并且粒子与表面之间发生接触会把粒子从壁上带走并加速其运动。最后，我们为通过场流分离进行分离提出了观点。
更新日期：2018-01-17
中文翻译：
高粗糙度振幅的密闭通道中颗粒的加速传输
我们研究了压力驱动的直径200或300 nm的颗粒在高度约1μm的浅微流体通道中的传输，其底壁的特征是粗糙度高至约100 nm。这项研究首先描述了一种在亲水性聚合物薄膜上产生裂纹的测定方法以及这些波纹的结构特征。然后将高度可变的微流体芯片组装在这些粗糙表面的顶部，并通过测量一组压降的速度分布函数来评估颗粒的传输。我们专门检测粗糙表面的异常传输特性。通道中心线处的最大粒子速度与光滑表面可获得的最大速度相当，但平均粒子速度随流速非线性增加。我们认为，粗糙壁上边界条件的变化不足以解释我们的数据，并且粒子与表面之间发生接触会把粒子从壁上带走并加速其运动。最后，我们为通过场流分离进行分离提出了观点。
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