I ricercatori degli Istituti di tecnologia avanzata di Shenzhen (SIAT) dell'Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato un sensore di liquido compatto basato su un involucro cilindrico di vetro riempito di liquido. I modi circonferenziali intrinseci del guscio cilindrico sono stati eccitati acusticamente e successivamente rilevati.

Le risonanze circonferenziali del guscio cilindrico potrebbero essere utilizzate per rilevare le proprietà del liquido. Il campo risonante corrispondente è stato confinato alla superficie del guscio e ha migliorato l'interazione tra l'onda acustica e il campione liquido nel guscio, migliorando la sensibilità.

L'analisi rapida e precisa delle proprietà di un liquido è necessaria in campi come il controllo della qualità degli alimenti, analisi della composizione petrolchimica e monitoraggio ambientale.

Cristalli fononici, efficienti nel modulare la propagazione e la distribuzione delle onde acustiche, sono stati progettati come sensori di liquido basati su modalità localizzate. Però, la complessa struttura di questo tipo di sensori ne limita la portabilità e le capacità di integrazione, e la maggior parte dei sensori basati su cristalli fononici rimangono come prototipi di laboratorio in fase iniziale.

Sulla base della precedente ottimizzazione analitica, Il Dr. Lin Qin di SIAT ha sviluppato il sistema fabbricato composto da un guscio cilindrico di vetro con un raggio esterno di 150,01 μm, un raggio interno di 119,98 μm, e una lunghezza di 10 mm. Il guscio è stato riempito con il liquido da sentire, e il volume del campione del sensore era di circa 0,45 μL.

Per valutare le prestazioni del sistema a guscio cilindrico, i ricercatori hanno studiato i coefficienti di trasmissione di miscele di acqua e ioduro di sodio (NaI) a concentrazioni variabili all'interno del guscio. C'è sempre acqua pura intorno al guscio.

Quando un'onda acustica piana di frequenza di risonanza adeguata ha viaggiato attraverso il guscio riempito con il mezzo liquido ed ha eccitato la risonanza circonferenziale del guscio, il campo acustico localizzato attorno alla superficie del guscio potrebbe interagire intensamente con il campione liquido.

L'abbassamento della trasmissione risonante era fortemente dipendente dalle proprietà acustiche del liquido. Perciò, la posizione del dip di trasmissione risonante potrebbe essere utilizzata per misurare le proprietà acustiche del liquido.

Il guscio cilindrico è monouso e compatibile con altri componenti microfluidici, e potrebbe essere integrato con dispositivi lab-on-a-chip per varie applicazioni di rilevamento microfluidico in studi futuri.

Lo studio è stato pubblicato su Sensori e attuatori A:fisici .