40、趋磁细菌在CMOS微电子系统中的应用技术解析

趋磁细菌在CMOS微电子系统中的应用技术解析

1. 趋磁细菌的流体路径创建

利用导体或纤维表面可保留一层水介质，为趋磁细菌（MTB）轻松创建流体路径。如图所示，两根纤维或导体之间通过毛细力保留的液体，不仅能为MTB提供额外的路径，还能作为电接触的桥梁。借助图中所示的毛细力配置，可以在CMOS电路上方实现复杂的路由网络。

2. 控制细菌载体速度

2.1 粘度和温度对速度的影响

对于MTB提供的给定最大潜在推力，介质粘度增加时，终端速度会降低。因此，通过提高温度降低介质粘度似乎是提高驱动或细菌运输速度的一种方法。大多数普通液体的粘度在1 - 1000 mPa·s之间，且其值会随温度变化。例如，水在0°C、20°C、40°C和100°C时的粘度分别为1.79 mPa·s、1.00 mPa·s、0.65 mPa·s和0.28 mPa·s。

然而，非致病性细菌如MC - 1 MTB会受到温度影响。如图所示，在37°C的血液中（此时血液粘度为3 - 4 mPa·s），MC - 1 MTB的游泳速度持续降低，同时细菌驱动或运输的运行时间显著减少。

2.2 利用CMOS电路控制速度

CMOS电路可通过焦耳加热改变介质粘度，尤其适用于非常小的液体样本。但这可能会导致细菌载体的终端速度和寿命持续降低，抵消仅考虑降低粘度时获得的增益。

不过，当使用CMOS微电子进行速度控制合适时，这种方法可能很有吸引力，特别是使用在小温度变化下粘度变化大的介质，以保持MTB长时间活跃并维持其最大速度。例如甘油，其在20°C到40°C之间粘度变化可达1140 mPa·s，但相对小的温度变化带来的大粘度变化是以