Optofluidics
ઓપ્ટોફ્લુઇડિક્સ એ એક સંશોધન અને તકનીકી ક્ષેત્ર છે જે ફ્લુઇડિક્સ (ખાસ કરીને માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ) અને ઓપ્ટિક્સના ફાયદાઓને જોડે છે. ટેકનોલોજીના ઉપયોગોમાં ડિસ્પ્લે, બાયોસેન્સર, લેબ-ઓન-ચિપ ઉપકરણો, લેન્સ અને મોલેક્યુલર ઇમેજિંગ ટૂલ્સ અને ઉર્જાનો સમાવેશ થાય છે. પ્રવાહી-ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોનો વિચાર ઓછામાં ઓછો 18મી સદી સુધી શોધી શકાય છે, જ્યારે પારાના સ્પિનિંગ પુલને પ્રવાહી-દર્પણ ટેલીસ્કોપ તરીકે પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા હતા (અને આખરે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા). 20મી સદીમાં રંગ લેસર અને લિક્વિડ-કોર વેવગાઇડ જેવી નવી તકનીકો વિકસાવવામાં આવી હતી જેણે આ નવી ઉભરતી ફોટોનિક પ્રણાલીઓને પ્રવાહી દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતી સુસંગતતા અને ભૌતિક અનુકૂલનક્ષમતાનો લાભ લીધો હતો. ઓપ્ટોફ્લુઇડિક્સનું ક્ષેત્ર ઔપચારિક રીતે 2000 ના દાયકાના મધ્યમાં ઉભરી આવ્યું હતું કારણ કે માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ અને નેનોફોટોનિક્સના ક્ષેત્રો પરિપક્વ થઈ રહ્યા હતા અને સંશોધકોએ આ બે ક્ષેત્રો વચ્ચે તાલમેલ શોધવાનું શરૂ કર્યું હતું. આ ક્ષેત્રની પ્રાથમિક ઉપયોગિતાઓમાંની એક લેબ-ઓન-એ-ચિપ અને બાયોફોટોનિક ઉત્પાદનો માટે છે. કંપનીઓ અને ટેકનોલોજી ટ્રાન્સફર ઓપ્ટોફ્લુઇડિક અને સંબંધિત સંશોધન સંખ્યાબંધ નવા ઉત્પાદનો અને સ્ટાર્ટ-અપ કંપનીઓની રચના તરફ દોરી ગયા છે. વેરિયોપ્ટિક અસંખ્ય કાર્યક્રમો માટે ઇલેક્ટ્રોવેટિંગ આધારિત લેન્સના વિકાસમાં નિષ્ણાત છે. ઓપ્ટોફ્લુઇડિક્સ, ઇન્ક. ની શરૂઆત 2011 માં કોર્નેલ યુનિવર્સિટીમાંથી ફોટોનિક રેઝોનેટર ટેકનોલોજી પર આધારિત મોલેક્યુલર ટ્રેપિંગ અને રોગ નિદાન માટેના સાધનો વિકસાવવા માટે કરવામાં આવી હતી. યુસી સાન્ટા ક્રુઝમાંથી લિક્વિલ્યુમ તીર તરંગ માર્ગદર્શિકાઓ પર આધારિત મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં નિષ્ણાત છે. 2012 માં, યુરોપિયન કમિશને એક નવું COST માળખું શરૂ કર્યું છે જે ફક્ત ઓપ્ટોફ્લુઇડિક ટેકનોલોજી અને તેમની એપ્લિકેશન સાથે સંબંધિત છે. ચોક્કસ એપ્લિકેશનોના ઉદાહરણો માઇક્રોફ્લુઇડિક્સના ક્ષેત્રમાં પહેલેથી જ વિકસાવવામાં આવેલી તકનીકોની વ્યાપક શ્રેણી અને આ સિસ્ટમોમાં ઓપ્ટિકલ ઘટકોને એકીકૃત કરવાની ઘણી સંભવિત એપ્લિકેશનોને ધ્યાનમાં રાખીને, ઓપ્ટોફ્લુઇડિક ટેકનોલોજી માટેની એપ્લિકેશનોની શ્રેણી વિશાળ છે. લેમિનાર ફ્લો આધારિત ઓપ્ટોફ્લુઇડિક વેવગાઇડ્સ ઓપ્ટોફ્લુઇડિક વેવગાઇડ્સ પરંપરાગત ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ્સના સિદ્ધાંતો અને વહેતા પ્રવાહી વચ્ચે ઢાળ અથવા સીમાઓ જાળવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી માઇક્રોફ્લુઇડિક તકનીકો પર આધારિત છે. યાંગ એટ અલ. અપવર્તનના પ્રવાહી-આધારિત ઢાળ-સૂચકાંકો પેદા કરવા માટે લેમિનાર પ્રવાહ પર આધારિત માઇક્રોફ્લુઇડિક તકનીકોનો ઉપયોગ કર્યો. એથિલીન ગ્લાયકોલ () ના મુખ્ય સ્તરની આસપાસ ડિઓનાઇઝ્ડ પાણીના બે આવરણ સ્તરો વહેતા કરીને આનો અમલ કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રવાહીના ઢાળ પેદા કરવા અને જાળવવા માટે પરંપરાગત માઇક્રોફ્લુઇડિક તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને, યાંગ એટ અલ. તેઓ સ્ટેપ-ઇન્ડેક્સ પ્રોફાઇલ્સથી લઈને ડેપ્થ-વેરિંગ ગ્રેડિયન્ટ-ઇન્ડેક્સ પ્રોફાઇલ્સ સુધીની રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પ્રોફાઇલ્સ જાળવવામાં સક્ષમ હતા. આનાથી જટિલ વેવગાઇડની નવીન અને ગતિશીલ પેઢીને મંજૂરી મળી. ઓપ્ટોફ્લુઇડિક ફોટોનિક ક્રિસ્ટલ ફાઇબર ઓપ્ટોફ્લુઇડિક ફોટોનિક-ક્રિસ્ટલ ફાઇબર (પી. સી. એફ.) એ માઇક્રોફ્લુઇડિક તકનીકો સાથે સુધારેલ પરંપરાગત પી. એફ. સી. છે. ફોટોનિક-સ્ફટિક તંતુઓ એ ફાઇબર ઓપ્ટિક વેવગાઇડનો એક પ્રકાર છે જેમાં ક્લેડીંગ સ્તરો તેમના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારોમાં સ્ફટિકીય શૈલીમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. પરંપરાગત રીતે, આ સંરચિત આવરણ સ્તરો અલગ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો સાથે ઘન-સ્થિતિ સામગ્રીથી ભરેલા હોય છે અથવા ખોખલા હોય છે. દરેક ક્લૅડેડ કોર પછી સમાંતરમાં બહુવિધ પ્રકાશ માર્ગો પસાર કરતા સિંગલ મોડ ફાઇબર તરીકે કાર્ય કરે છે. પરંપરાગત પી. સી. એફ. પણ હોલો અથવા સોલિડ-સ્ટેટ કોરનો ઉપયોગ કરવા સુધી મર્યાદિત છે જે બાંધકામ સમયે ભરવા આવશ્યક છે. આનો અર્થ એ છે કે પી. સી. એફ. ના ભૌતિક ગુણધર્મો બાંધકામ સમયે સેટ કરવામાં આવ્યા હતા અને ઘન-સ્થિતિ સામગ્રીના ભૌતિક ગુણધર્મો સુધી મર્યાદિત હતા. જુઓ એટ અલ. ફોટોનિક સ્ફટિક તંતુઓના વિભાગોને પ્રવાહી સાથે પસંદગીયુક્ત રીતે ભરવા માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક તકનીકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે ટોલ્યુઈન અને કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ જેવી ઉચ્ચ ડિગ્રી કેર બિનરેખીયતા દર્શાવે છે. પ્રવાહી સાથે પસંદગીયુક્ત રીતે હોલો પી. એફ. સી. ને ભરવાથી અવકાશી વિભાજન દ્વારા થર્મલ પ્રસરણ પર નિયંત્રણની મંજૂરી મળે છે અને બહુવિધ વિવિધ પ્રકારના પ્રવાહીને પેટર્ન કરવાની ક્ષમતા માટે પરવાનગી આપે છે. બિન-રેખીય પ્રવાહીનો ઉપયોગ કરીને, વ્યુએગ એટ અલ. તેઓ સોલિટોન સાતત્ય પેદા કરવામાં સક્ષમ હતા જે ઇમેજિંગ અને સંદેશાવ્યવહાર માટે ઘણા ઉપયોગો ધરાવે છે. ઓપ્ટોફ્લુઇડિક્સ સંશોધકોની યાદી પણ જુઓ સંદર્ભો વધુ વાંચન