عنوان

طراحی و امکان سنجی ساخت ادوات الکترونیک ریزسیالی

Number

پ۲۵۱۸۷

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی و امکان سنجی ساخت ادوات الکترونیک ریزسیالی

First Statement of Responsibility

شیوا اختریان

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۱۷ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسي برق گرایش الکترونیک

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۳۱

Text of Note

در چند دهه گذشته، فناوری ریزسیال کانون توجه پژوهشگران بوده ‌است و مطالعات نظری و عملی بسیاری با توجه به طیف گسترده‌ای از کاربردهای زیستی، شیمی و پزشکی در این زمینه انجام شده‌است. با وجود انجام پژوهش هایی در زمینه ریزسیالات برای پی بردن به کاربردهای جدید آنها در زمینه های مختلف، تمرکز اصلی عمدتا بر روی کاربردهای زیستی همچون زیست حسگرها، فرآوری و جداسازی سلول و نیز انتقال دارو بوده است. حال آنکه استفاده ازچنین ادوات ریزسیالی نرم در زمینه های دیگر مانند الکترونیک، که در آن فلزات جامد، عایق ها و نیمه رساناها از قبل مواد غالب بوده است، می تواند دستیابی به فناوری های جدید الکترونیک را با استفاده از تکنیک های ریزسیالی ارائه داده و یک زمینه کاملا جدید در حوزه ریزسیالات ایجاد نماید.نیاز به عناصر کنترل کننده در سیستم های ریزسیال و همچنین ادغام این عناصر کنترل کننده در مقیاس بزرگ، همیشه به عنوان یک چالش مطرح بوده است. در عین حال، داشتن یک دروازه همه کاره به عنوان یک بلوک استاندارد عملیاتی و یک واحد تکرار شونده برای ساختن یک بستر کنترلی جهت دستکاری های پیچیده مایعات می تواند بسیار مؤثر باشد. در این پژوهش، دروازه فردکین ریزسیالی برای اولین بار معرفی می‌شود. این دسته از ادوات منطقی در اصل یک رویکرد ریزسیالی امیدوارکننده را برای پیاده‌سازی توابع منطقی بولی که بطور سنتی در الکترونیک دیجیتال معمول مورد استفاده قرار می گیرند، نشان می دهند. برگشت ناپذیری به عنوان یک ویژگی ذاتی دروازه های منطقی سنتی باعث می شود که آنها همواره مقداری از اطلاعات و همچنین انرژی ورودی را از دست بدهند که این مشکل با استفاده از دروازههای برگشتپذیر فردکین قابل حل است. این دروازه منطقی ریزسیالی می تواند به گونه‌ای پیکربندی شود تا کلیه اشکال استاندارد توابع بولی دو متغیره را تولید نماید و کاملا با الکترونیک ریزسیالی مطابقت دارد. این دروازه با استفاده از شبکه ای از کانالهای سیال و ریزشیرهای مبتنی بر غشا و با بکار گیری PDMS به عنوان ماده اصلی طراحی و ساخته شده و کاملاً با فرآیندهای استاندارد لیتوگرافی نرم سازگار است. در این تحقیق، ضمن ارائه گزارش طراحی، شبیه سازی، ساخت، و بررسی خصوصیات دروازه فردکین ریزسیالی بر اساس تکنیک های ریزسیالی، روشهای ممکن برای بهینه سازی اتصالات آنها جهت دستیابی به منطق ترکیبی و کاربردهای احتمالی بیشتر در الکترونیک سیال با پیاده سازی دروازه های منطقی مبتنی بر ریزسیالات بررسی شده است. چنین دروازه های ریزسیالی به عنوان یک بستر جامع کنترل داخلی بر روی تراشه عمل می کنند تا توابع پیچیده منطقی سریال یا موازی تعریف شده توسط کاربر را برای ادوات ریزسیالی یکپارچه در مقیاس بزرگ اجرا نمایند

Text of Note

The need for control elements in microfluidic systems, as well as large-scale integration of these control elements, has always been a challenge. At the same time, having a versatile gate as a standard operating block and a repeating unit to build a control platform for more complex fluid manipulations can be very effective. In this paper, we introduce a microfluidic Fredkin gate. This category of logic devices in principle exhibits a promising microfluidic approach to implement the Boolean logic functions traditionally used in conventional digital electronic. The irreversibility as an intrinsic property of the traditional logic gates makes them dissipative in terms of both information and energy, which can be resolved by using reversible Fredkin gates. This microfluidic logic device can be configured to produce principally all standard forms of two-variable Boolean functions and appears well matched to the fluidic electronics. This gate is designed and fabricated with PDMS using a network of fluidic channels by Normally Open (NO) microvalves and it is fully compatible with standard soft-lithography processes. We report the design, fabrication, and characterization of the microfluidic Fredkin gate based on microfluidic techniques. Also, we suggest possible ways of composing their interconnections to achieve combinatorial logic and further possible applications in fluidic electronics by demonstrating microfluidic-based logic gates. Such microfluidic gates will operate as a universal on-chip control platform to function complex user defined serial or parallel logic operations for large-scale integrated microfluidic devices

Variant Title

Implementation of Microfluidic Fredkin Gates Based on Membrane Microvalves

Entry Element

اختریان

Part of Name Other than Entry Element

‏ شیوا

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

ولادی

Entry Element

‏احدزاده

Part of Name Other than Entry Element

‏ هادی

Part of Name Other than Entry Element

‏ ایرج

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

تبریز