شبیه‌سازی به‌دام‌اندازی نوری ذرات در ابعاد میکرومتر داخل تراشه میکروسیال

از زمان کار اشکین و همکارانش در سال 1970، دستکاری نوری سلول‌های بیولوژیکی جذابیت روزافزونی در میان جامعه علمی بدست آورده است که امکان دستکاری سلول‌ها را بدون تماس فیزیکی و  بدون تاثیرگذاری بر قابلیت زنده‌مانی آنها فراهم می‌کند. در این مقاله یک تکنیک برای به‌دام‌اندازی ذرات میکرومتری داخل تراشه میکروسیال با استفاده از دو باریکه واگرا خروجی از دو فیبر نوری متقابل با توان 200 میلی‌وات و طول موج 632  نانومتر پیشنهاد می‌شود. این رویکرد می‌تواند امکان  به‌دام‌اندازی ذرات میکرومتری (قطر 5 میکرومتر تا 20 میکرومتر) داخل تراشه میکروسیال را با تقریب اپتیک هندسی (قطر ذرات بزرگ‌تر از طول موج نور) فراهم کند. در اینجا ابتدا مسیر حرکت ذره به سمت محل تله با حل معادلات نویر استوکس نشان‌داده‌شده است. سپس توزیع نیروهای وارد به ذره با ادغام نیروهای مربوط به باریکه لیزر و سیال محاسبه و نحوه به‌دام‌اندازی ذرات به قطرهای 5، 10، 20 میکرونی داخل تراشه نمایش داده می‌شود.

simulation of optical trapping of micrometer-sized particles inside a microfluidic chip

since the work of ashkin and his colleagues in 1970, optical manipulation of biological cells  has gained increasing interest among the scientific community. it provides the possibility of manipulating cells without physical contact and without affecting their viability. in this article, a technique for trapping micrometer particles a inside microfluidic chip is proposed using two divergent beams emerging from two mutual optical fibers with a power of 200 mw and a wavelength of 632 nm.this approach can provide the possibility of trapping micrometer particles (diameter 5 µm to 20 µm) inside the microfluidic chip with geometric optics approximation (particle diameter larger than the wavelength of light). here, first, the trajectory of the particle towards the trap location is shown by solving the navier-stokes equations. then, the distribution of the forces entering the particle is calculated by integrating the forces related to the laser beam and fluid, and the way to trap the particles with a diameters of 5, 10, 20 microns is displayed inside the chip.