美国麻省理工学院的研究人员发明了在微流芯片上用气泡引导液体流动的技术。根据这项技术，气泡可以引导液体流动，如同计算机的比特一样。该项技术有望为疾病诊断和药物研发提供一个重要手段。这一研究结果发表在近期出版的《科学》杂志上。
微流系统主要用于将细胞、蛋白质或者其他分子进行混合，以便研究人员以很小的样本量进行高通量的研究，迅速发现细菌和病毒。但是如何将液体从一个地方引导到另一个地方一直是一个难题。
据麻省理工学院物理学研究生Manu Prakash介绍，他们将所有控制芯片内部液体活动的因素设计在芯片之外，因此这种芯片能够保持简单的结构和极小的尺寸。
Prakash及其导师Neil Gershenfeld将气泡注入特殊形状的微流管道中，一个气泡的存在就代表一个比特，或者说是1，而一个气泡的缺失就代表着0。在某些设计中，一个管道中的气泡可以影响附近管道气泡的流动方向，正如在计算机芯片上一股电流可以开合另一股电流一样。而在另外一些设计中，两个来自不同方向的气泡可以合并为一个。
目前这种气泡技术可以完成计算机的各种基本操作，在美国物理学会的年会上，Prakash介绍了他们小组最新的研究进展，包括一个可以存储100个气泡的简单存储系统。
部分英文原文：
Science 9 February 2007:
Vol. 315. no. 5813, pp. 832 - 835
DOI: 10.1126/science.1136907
Microfluidic Bubble Logic
Manu Prakash* and Neil Gershenfeld
Abstract
We demonstrate universal computation in an all-fluidic two-phase microfluidic system. Nonlinearity is introduced into an otherwise linear, reversible, low–Reynolds number flow via bubble-to-bubble hydrodynamic interactions. A bubble traveling in a channel represents a bit, providing us with the capability to simultaneously transport materials and perform logical control operations. We demonstrate bubble logic AND/OR/NOT gates, a toggle flip-flop, a ripple counter, timing restoration, a ring oscillator, and an electro–bubble modulator. These show the nonlinearity, gain, bistability, synchronization, cascadability, feedback, and programmability required for scalable universal computation. With increasing complexity in large-scale microfluidic processors, bubble logic provides an on-chip process control mechanism integrating chemistry and computation.
Center for Bits and Atoms, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: manup@mit.edu
