加州理工科研課題

“芯片上的實驗室”：磁場誘導微粒定向移動

課題簡介

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

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計一種基于微流體的磁場誘導微粒定向移動器件，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。與傳統的實驗相比，計算機模擬技術通過數學建模，解放了普通實驗對于器材的苛刻要求，具有可多次進行、反復試錯的優點。同時，由于計算機模擬技術黑箱化了復雜的理論推導與數據計算，能夠以直觀的方式呈現研究的成果，對于初次涉獵科學研究的高中生而言，也更為簡單易學、容易上手。

例如：在設計外太空的衛星軌道時，受制于客觀條件，科研工作者無法在地球上重現外太空的環境，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星的軌道進行模擬、反復實驗，并基于模擬實驗的結果，完成科學的軌道設計。

 

 

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授課導師

1. 加州理工大學博士；

2. 多次以第一作者身份在Optics Express等重要期刊上發表學術論文；

3. 研究方向：電子工程、光學。

 

課題要求

本課題適合： 9-12 年級學生，有較強的邏輯思維和抽象思維能力：

英文：
1、具備基本的學術英語閱讀能力；
2、接觸過英文寫作，有論文寫作經驗者更佳；

 

數學：
微積分基礎知識；

 

計算機：
計算機建模基礎知識；

 

物理：
1、電學、熱學、光學基礎知識；
2、電磁學基礎知識。