Research - Kutatási terület
Az MTA EK Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet MEMS laboratóriumában folyó kutatások elsődleges célja a szilícium mikrotechnológia alkalmazásával megvalósítható szenzorok, szenzorrendszerek és beavatkozók fejlesztése, ami magában foglalja mind a szenzorelvek, mind a technológiai lehetőségek vizsgálatát és fejlesztését. A MEMS technológia alkalmazása lehetővé teszi az analitikai rendszerek miniatürizálását, illetve különböző érzékelési, kiolvasási, beavatkozási, illetve mintapreparációs funkciók integrálását is. Munkatársaimmal elsősorban mechanikai, fizikai és kémiai (biokémiai) szenzorok, illetve funkcionális mikrofluidika rendszerek fejlesztésén dolgozunk.
Microfluidics - Mikrofluidika
A mikrorendszerek és gyártási technológiájuk fejlődésével egyre bonyolultabb és sokoldalúbb szerkezetek jelennek meg, amelyek közül kiemelt jelentőségűek az integrált analitikai és mikrofluidikai (µTAS , Lab-on-a-Chip) rendszerek, illetve ezek biológiai, biomedikai alkalmazásai. Az egyre bonyolultabb funkciókat ellátó szerkezetek előállítása során óriási kihívást jelent a megfelelő anyagválasztás, illetve a felhasznált anyagok felületi vagy tömbi tulajdonságainak (mechanikai, kémiai) az adott alkalmazáshoz igazodó módon történő módosítása, mind a mikrofluidikai, mind a későbbi érzékelési célokat szem előtt tartva.
Az MFA MEMS laboratóriumában folyó kutatások egyik meghatározó iránya a mikro- és nanofluidikai szerkezetekben lejátszódó folyamatok vizsgálata és kutatása, és az eredmények felhasználásával biológiai, főként orvosi analitikai rendszerekben alkalmazható mintapreparációs, illetve érzékelő rendszerek fejlesztése. Kutatásaink célja, hogy az így kialakított szerkezetek alkalmazásával és integrációjával közelebb kerülhessünk a Lab-on-a-Chip diagnosztikai eszközök megvalósításához.
Funkcionális mikro- és nanofluidikai szerkezetek
A mikro- és nanoméretek tartományába eső áramlási csatornák viselkedésének megértése óriási kihívás, nem csak az alapkutatás számára, de az analitikai alkalmazások szemszögéből is.
Az analitikai rendszerek forradalmát jelentheti a mikroméretekben történő mintakezelés és elemzés megoldása. A méretek csökkenésével párhuzamos reakciókinetikai paraméterváltozások a mintaanalízis idejének rövidülését, az analitikai eszközök egyszerűsödését hozhatják magukkal. Nem utolsó sorban pedig a mintaméretek csökkentése nagyfokú költségmegtakarítást is jelenthet. Mindemellett a mérettartományban a fizikai és kémiai folyamatok olyan extrém paraméterfüggéssel rendelkeznek, hogy ezt kihasználva, makroszkópikus méretekben nem triviális analitikai megoldások születésére is van kilátás, mint az iontranszport moduláción alapuló molekuladetektálás, vagy DNS elemzés.
A folyadék halmazállapotú minták viselkedése és kezelése a mikro- illetve nanométeres karakterisztikus méretekkel rendelkező áramlási csatornákban nagyban eltér a makroszkópikus méretekben tapasztaltaktól. Ennek oka, hogy a folyadék fizikai jellemzőket meghatározó paraméterek (Debye hossz, hidrodinamikai sugár) a nanostruktúrák karakterisztikus méreteinek tartományába esnek. Ebben a mérettartományban megváltozhat a folyadék csatornafalnál tapasztalható viszkozitása, termodinamikai paraméterei, vagy kémiai reakcióképessége is. Erre példa a nanokapilláris membránokban (NanoCapillary Array Membrane) az elektrolitok viselkedésének megváltozása. A kapillárisok felszínén elektromosan kialakítható töltéseloszlás (elektromos kettősréteg) drámaian befolyásolhatja a folyadék összetételét és viselkedését a nanostruktúrán belül, így akár a részecskék szelektív manipulálására is lehetőséget ad.
