加州理工科研課題

“芯片上的實驗室”：磁場誘導(dǎo)微粒定向移動

課題簡介

磁場誘導(dǎo)微粒定向移動技術(shù)是近十年發(fā)展起來的一種高效高通量生物分離分析技術(shù)。該技術(shù)利用磁場的梯度對微粒產(chǎn)生的力誘導(dǎo)微粒進行定向移動，可在細胞生物學(xué)、生物技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程以及臨床醫(yī)學(xué)研究中用于細胞的分選、RNA 和DNA 的分離、制備、純化等，展現(xiàn)出了強大的市場潛力和發(fā)展前景。

該項目中，我們將探索多物理場作用下粒子的運動并具體設(shè)計一種基于微流體的磁場誘導(dǎo)微粒定向移動器件，研究其速度場、壓力場、磁場和粒子的軌跡并評價其粒子分離的性能指標。

 

科研方法

計算機仿真模擬

計算機仿真模擬是一種運用計算機軟件建立抽象模型、模擬真實條件并進行分析的技術(shù)。與傳統(tǒng)的實驗相比，計算機模擬技術(shù)通過數(shù)學(xué)建模，解放了普通實驗對于器材的苛刻要求，具有可多次進行、反復(fù)試錯的優(yōu)點。同時，由于計算機模擬技術(shù)黑箱化了復(fù)雜的理論推導(dǎo)與數(shù)據(jù)計算，能夠以直觀的方式呈現(xiàn)研究的成果，對于初次涉獵科學(xué)研究的高中生而言，也更為簡單易學(xué)、容易上手。

例如：在設(shè)計外太空的衛(wèi)星軌道時，受制于客觀條件，科研工作者無法在地球上重現(xiàn)外太空的環(huán)境，因此，只能借助計算機強大的運算能力，對外太空的情況和衛(wèi)星的軌道進行模擬、反復(fù)實驗，并基于模擬實驗的結(jié)果，完成科學(xué)的軌道設(shè)計。

 

 

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授課導(dǎo)師

1. 加州理工大學(xué)博士；

2. 多次以第一作者身份在Optics Express等重要期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文；

3. 研究方向：電子工程、光學(xué)。

 

課題要求

本課題適合： 9-12 年級學(xué)生，有較強的邏輯思維和抽象思維能力：

英文：
1、具備基本的學(xué)術(shù)英語閱讀能力；
2、接觸過英文寫作，有論文寫作經(jīng)驗者更佳；

 

數(shù)學(xué)：
微積分基礎(chǔ)知識；

 

計算機：
計算機建模基礎(chǔ)知識；

 

物理：
1、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)基礎(chǔ)知識；
2、電磁學(xué)基礎(chǔ)知識。

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