
【化】 ***lectrophoresis
interpose; mind; shell; take seriously; upright
【化】 meso-; meta-
【醫】 carapace
electricity
【計】 telewriting
【化】 electricity
【醫】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
electrophoresis
【化】 electrophoresis; ionophoresis
【醫】 electrophoresis
介電電泳(Dielectrophoresis,簡稱DEP)是一種電場誘導的中性微粒運動現象,其本質源于非均勻電場中極化粒子受到的淨力作用。該術語由英文"dielectrophoresis"直譯而來,其中"dielectric"指介電材料,"phoresis"源自希臘語,意為"遷移"。
在物理機制層面,介電電泳力産生于粒子與周圍介質介電常數差異引起的極化響應。當置于非均勻交流電場時,中性微粒會産生偶極矩,其運動方向取決于場強梯度與頻率特性。與依賴電荷遷移的傳統電泳不同,介電電泳效應在零電荷條件下依然存在,這一特性使其在生物細胞分選領域具有獨特優勢。
當前應用主要集中于微流控芯片技術,具體包括:
權威研究可見美國物理聯合會《Applied Physics Letters》關于介電泳力的量化模型研究(DOI:10.1063/5.0043106),以及英國皇家化學會《Lab on a Chip》期刊報道的癌症細胞分離裝置(DOI:10.1039/D0LC01121E)。劍橋大學工程系微系統課題組持續更新該領域的技術進展[劍橋大學官網鍊接]。
介電電泳(Dielectrophoresis,DEP)是一種在非均勻電場中,中性或極化顆粒因介電極化效應發生移動的現象。以下從定義、原理、分類和應用四個方面詳細解釋:
介電電泳是不帶電顆粒在不均勻電場中因極化産生的側向運動,其驅動力來源于顆粒與周圍介質的介電特性差異(、)。與普通電泳(帶電顆粒在均勻電場中移動)不同,DEP不依賴顆粒本身是否帶電,而取決于其極化能力(、)。
當顆粒置于非均勻電場時,其内部會産生電偶極矩,導緻正負電荷在顆粒表面不對稱分布。這種極化産生的淨力(介電泳力)方向由電場梯度決定: $$ F_{DEP} = 2pi r varepsilon_m Re[K(omega)] abla E $$ 其中,$r$為顆粒半徑,$varepsilon_m$為介質介電常數,$Re[K(omega)]$為克勞修斯-莫索提因子(與顆粒和介質的介電性質、電場頻率$omega$相關)()。
對比普通電泳 | 介電電泳 |
---|---|
需要顆粒帶電 | 依賴極化效應 |
均勻電場驅動 | 非均勻電場驅動 |
用于分離帶電分子(如DNA) | 可操縱中性微粒(如病毒顆粒) |
該方法因無需标記、對生物樣本損傷小,在微流控芯片和生物傳感器領域備受關注()。
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