La optofluídica es un área de investigación y tecnología que combina las ventajas de la fluídica (en particular, la microfluídica ) y la óptica . Las aplicaciones de esta tecnología incluyen pantallas, biosensores, dispositivos de laboratorio en un chip , lentes y herramientas de imágenes moleculares y energía.
La idea de los dispositivos fluido-ópticos se remonta al menos al siglo XVIII, cuando se propusieron (y finalmente se desarrollaron) piscinas giratorias de mercurio como telescopios de espejo líquido . En el siglo XX se desarrollaron nuevas tecnologías, como los láseres de colorante y las guías de ondas de núcleo líquido, que aprovecharon la capacidad de ajuste y la adaptabilidad física que proporcionaban los líquidos a estos nuevos sistemas fotónicos emergentes. El campo de la optofluídica comenzó a surgir formalmente a mediados de la década de 2000, cuando los campos de la microfluídica y la nanofotónica estaban madurando y los investigadores comenzaron a buscar sinergias entre estas dos áreas. [1] Una de las principales aplicaciones del campo es para los productos biofotónicos y de laboratorio en un chip . [2] [3] [4]
La investigación optofluídica y relacionada ha dado lugar a la creación de una serie de nuevos productos y empresas emergentes. Varioptic se especializa en el desarrollo de lentes basadas en electrohumectación para numerosas aplicaciones. Optofluidics, Inc. se fundó en 2011 en la Universidad de Cornell con el fin de desarrollar herramientas para el atrapamiento molecular y el diagnóstico de enfermedades basadas en la tecnología de resonadores fotónicos. Liquilume de la Universidad de California en Santa Cruz se especializa en diagnósticos moleculares basados en guías de ondas de flecha.
En 2012, la Comisión Europea lanzó un nuevo marco COST que se ocupa exclusivamente de la tecnología optofluídica y su aplicación. [5]
Dada la amplia gama de tecnologías que ya se han desarrollado en el campo de la microfluídica y las numerosas aplicaciones potenciales de la integración de componentes ópticos en estos sistemas, la gama de aplicaciones de la tecnología optofluídica es enorme.
Las guías de ondas optofluídicas se basan en principios de guías de ondas ópticas tradicionales y técnicas microfluídicas utilizadas para mantener gradientes o límites entre fluidos que fluyen. Yang et al. utilizaron técnicas microfluídicas basadas en flujo laminar para generar índices de refracción de gradiente basados en fluidos . [6] Esto se implementó haciendo fluir dos capas de revestimiento de agua desionizada ( ) alrededor de una capa central de etilenglicol ( ). Utilizando técnicas microfluídicas tradicionales [7] para generar y mantener gradientes de fluidos, Yang et al. pudieron mantener perfiles de índice de refracción que van desde perfiles de índice escalonado hasta perfiles de índice de gradiente que varían con la profundidad . Esto permitió la generación novedosa y dinámica de guías de ondas complejas.
Las fibras de cristal fotónico (PCF) optofluídicas son PFC tradicionales modificadas con técnicas de microfluidos. Las fibras de cristal fotónico son un tipo de guía de ondas de fibra óptica con capas de revestimiento dispuestas de forma cristalina en sus áreas de sección transversal. Tradicionalmente, estas capas de revestimiento estructuradas se rellenan con un material de estado sólido con diferentes índices de refracción o son huecas. Cada núcleo revestido actúa entonces como una fibra monomodo que pasa múltiples caminos de luz en paralelo. [8] Las PCF tradicionales también se limitan al uso de núcleos huecos o de estado sólido que deben rellenarse en el momento de la construcción. Esto significa que las propiedades del material de las PCF se establecieron en el momento de la construcción y se limitaron a las propiedades del material de los materiales de estado sólido. [8]
Viewig et al. utilizaron tecnología microfluídica para llenar selectivamente secciones de fibras de cristal fotónico con fluidos que exhiben un alto grado de no linealidad de Kerr, como tolueno y tetracloruro de carbono . [9] El llenado selectivo de PFC huecos con fluido permite el control de la difusión térmica a través de la segregación espacial y permite la capacidad de modelar múltiples tipos diferentes de fluido. Utilizando fluidos no lineales, Vieweg et al. pudieron generar un continuo de solitones que tiene muchas aplicaciones para imágenes y comunicaciones. [10] [9]
