ऑप्टोफ्लुइडिक्स

ऑप्टोफ्लुइडिक्स एक शोध और प्रौद्योगिकी क्षेत्र है जो फ्लुइडिक्स (विशेष रूप से माइक्रोफ़्लॉइडिक्स) और प्रकाशिकी के लाभों को जोड़ता है। प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोगों में डिस्प्ले, बायोसेंसर, लैब-ऑन-अ-चिप लैब-ऑन-चिप उपकरण लेंस, और आणविक इमेजिंग उपकरण और ऊर्जा सम्मिलित हैं।

इतिहास
द्रव-ऑप्टिकल उपकरणों के विचार को कम से कम 18 वीं शताब्दी तक खोजा जा सकता है, जब तरल-दर्पण दूरबीन के रूप में पारा के कताई पूल प्रस्तावित (और अंततः विकसित) थे। 20वीं सदी में डाई लेजर और लिक्विड-कोर वेवगाइड जैसी नई विधियों का विकास किया गया, जिन्होंने इन नई उभरती फोटोनिक प्रणालियों को तरल पदार्थ प्रदान करने वाली ट्यूनेबिलिटी और भौतिक अनुकूलन क्षमता का लाभ उठाया। 2000 के दशक के मध्य में ऑप्टोफ्लुइडिक्स का क्षेत्र औपचारिक रूप से उभरना प्रारंभ हुआ क्योंकि माइक्रोफ्लुइडिक्स और नैनोफोटोनिक्स के क्षेत्र परिपक्व हो रहे थे और शोधकर्ताओं ने इन दोनों क्षेत्रों के बीच तालमेल की खोज प्रारंभ कर दी थी। क्षेत्र के प्राथमिक अनुप्रयोगों में से एक लैब-ऑन-ए-चिप और बायोफोटोनिक उत्पादों के लिए है।

कंपनियां और प्रौद्योगिकी हस्तांतरण
ऑप्टोफ्लुइडिक और संबंधित अनुसंधान ने कई नए उत्पादों और स्टार्ट-अप कंपनियों के गठन का मार्ग प्रशस्त किया है। वैरियोप्टिक कई अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रोवेटिंग आधारित लेंस के विकास में माहिर है। ऑप्टोफ्लुइडिक्स, इंक. को 2011 में कॉर्नेल विश्वविद्यालय से लॉन्च किया गया था ताकि फोटोनिक रेज़ोनेटर विधि पर आधारित मॉलिक्यूलर ट्रैपिंग और रोग निदान के लिए उपकरण विकसित किए जा सकें। यूसी सांता क्रूज़ के लिक्विलूम तीर वेवगाइड्स के आधार पर आणविक निदान में विशेषज्ञ हैं।

2012 में, यूरोपीय आयोग ने विज्ञान और प्रौद्योगिकी रूपरेखा में एक नया यूरोपीय सहयोग प्रारंभ किया है जो पूरी तरह से ऑप्टोफ्लुइडिक प्रौद्योगिकी और उनके अनुप्रयोग से संबंधित है।

विशिष्ट अनुप्रयोगों के उदाहरण
माइक्रोफ़्लुइडिक्स के क्षेत्र में पहले से ही विकसित विधियों की व्यापक सीमा और इन प्रणालियों में ऑप्टिकल घटकों को एकीकृत करने के कई संभावित अनुप्रयोगों को देखते हुए, ऑप्टोफ्लुइडिक विधि के लिए अनुप्रयोगों की सीमा विशाल है।

लामिना का प्रवाह आधारित ऑप्टोफ्लुइडिक वेवगाइड्स
ऑप्टोफ्लुइडिक वेवगाइड्स पारंपरिक ऑप्टिकल वेवगाइड्स और माइक्रोफ्लुइडिक विधियों के सिद्धांतों पर आधारित होते हैं जिनका उपयोग बहने वाले तरल पदार्थों के बीच ग्रेडिएंट या सीमाओं को बनाए रखने के लिए किया जाता है। यांग एट अल अपवर्तन के द्रव-आधारित ग्रेडिएंट-सूचकांक उत्पन्न करने के लिए लामिनार प्रवाह पर आधारित माइक्रोफ्लुइडिक विधियों का उपयोग किया। यह एथिलीन ग्लाइकॉल ($$n = 1.33$$) की एक मुख्य परत के चारों ओर विआयनीकृत पानी की दो क्लैडिंग परतों ($$n = 1.43$$) को प्रवाहित करके कार्यान्वित किया गया था। पारंपरिक माइक्रोफ्लुइडिक विधियों का उपयोग तरल पदार्थ, यांग एट अल के ग्रेडियेंट उत्पन्न करने और बनाए रखने के लिए स्टेप-इंडेक्स प्रोफाइल से लेकर गहराई-भिन्न ग्रेडिएंट-इंडेक्स प्रोफाइल तक अपवर्तक सूचकांक प्रोफाइल को बनाए रखने में सक्षम थे। इसने जटिल वेवगाइड्स के उपन्यास और गतिशील पीढ़ी के लिए अनुमति दी है।

ऑप्टोफ्लुइडिक फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर
ऑप्टोफ्लुइडिक फोटोनिक-क्रिस्टल फाइबर (पीसीएफ) पारंपरिक पीएफसी हैं जिन्हें माइक्रोफ्लुइडिक विधियों के साथ संशोधित किया गया है। फोटोनिक-क्रिस्टल फाइबर एक प्रकार का फाइबर ऑप्टिक वेवगाइड है जिसमें उनके क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रों में क्रिस्टलीय फैशन में व्यवस्थित क्लैडिंग परतें होती हैं। परंपरागत रूप से, ये संरचित क्लैडिंग परतें एक अलग अपवर्तक सूचकांक के साथ एक ठोस-अवस्था वाली पदार्थ से भरी होती हैं या खोखली होती हैं। प्रत्येक आच्छादित कोर समानांतर में कई प्रकाश पथों से गुजरने वाले एकल मोड फाइबर के रूप में कार्य करता है। पारंपरिक पीसीएफ भी खोखले या ठोस-अवस्था कोर का उपयोग करने तक सीमित हैं जिन्हें निर्माण के समय भरना चाहिए। इसका अर्थ यह है कि निर्माण के समय पीसीएफ के भौतिक गुण निर्धारित किए गए थे और ठोस-अवस्था पदार्थ के भौतिक गुणों तक सीमित थे। व्यूइग एट अल तरल पदार्थ के साथ फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर के वर्गों को चुनिंदा रूप से भरने के लिए माइक्रोफ्लुइडिक विधि का उपयोग किया जो टोल्यूनि और कार्बन टेट्राक्लोराइड जैसे उच्च स्तर के केर अरेखीयता को प्रदर्शित करता है। तरल पदार्थ के साथ खोखले पीएफसी को चुनिंदा रूप से भरने से स्थानिक अलगाव के माध्यम से थर्मल प्रसार पर नियंत्रण की अनुमति मिलती है और कई अलग-अलग प्रकार के द्रवों को प्रतिरूप करने की क्षमता की अनुमति मिलती है। गैर-रैखिक तरल पदार्थों का उपयोग, व्यूएग एट अल एक सॉलिटॉन कॉन्टिनम उत्पन्न करने में सक्षम थे जिसमें इमेजिंग और संचार के लिए कई अनुप्रयोग हैं।

यह भी देखें

 * ऑप्टोफ्लुइडिक्स शोधकर्ताओं की सूची