加州理工科研课题：“芯片上的实验室”：磁场诱导微粒定向移动

加州理工科研课题

“芯片上的实验室”：磁场诱导微粒定向移动

课题简介

磁场诱导微粒定向移动技术是近十年发展起来的一种高效高通量生物分离分析技术。该技术利用磁场的梯度对微粒产生的力诱导微粒进行定向移动，可在细胞生物学、生物技术、生物医学工程以及临床医学研究中用于细胞的分选、RNA 和DNA 的分离、制备、纯化等，展现出了强大的市场潜力和发展前景。

该项目中，我们将探索多物理场作用下粒子的运动并具体设计一种基于微流体的磁场诱导微粒定向移动器件，研究其速度场、压力场、磁场和粒子的轨迹并评价其粒子分离的性能指标。

 

科研方法

计算机仿真模拟

计算机仿真模拟是一种运用计算机软件建立抽象模型、模拟真实条件并进行分析的技术。与传统的实验相比，计算机模拟技术通过数学建模，解放了普通实验对于器材的苛刻要求，具有可多次进行、反复试错的优点。同时，由于计算机模拟技术黑箱化了复杂的理论推导与数据计算，能够以直观的方式呈现研究的成果，对于初次涉猎科学研究的高中生而言，也更为简单易学、容易上手。

例如：在设计外太空的卫星轨道时，受制于客观条件，科研工作者无法在地球上重现外太空的环境，因此，只能借助计算机强大的运算能力，对外太空的情况和卫星的轨道进行模拟、反复实验，并基于模拟实验的结果，完成科学的轨道设计。

 

 

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授课导师

1. 加州理工大学博士；

2. 多次以第一作者身份在Optics Express等重要期刊上发表学术论文；

3. 研究方向：电子工程、光学。

 

课题要求

本课题适合： 9-12 年级学生，有较强的逻辑思维和抽象思维能力：

英文：
1、具备基本的学术英语阅读能力；
2、接触过英文写作，有论文写作经验者更佳；

 

数学：
微积分基础知识；

 

计算机：
计算机建模基础知识；

 

物理：
1、电学、热学、光学基础知识；
2、电磁学基础知识。