00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Dissertação
Título: Aprisionamento de micropartículas em feixes acústicos superfocalizados
Título(s) alternativo(s): Microparticles trapping in superfocalized acoustic beams
Autor(es): Lima, Everton Brito de
Primeiro Orientador: Andrade, José Henrique Araújo Lopes de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Silva, Glauber José Ferreira Tomaz da
metadata.dc.contributor.referee1: Brandão Filho, Paulo César Aguiar
metadata.dc.contributor.referee2: Leão Neto, José Pereira
Resumo: O aprisionamento e manipulação de partículas sem contato, proporcionados pelos fenômenos de força de radiação acústica, tem despertado grande interesse no meio científico, principalmente devido às suas aplicações em diversos ramos de biotecnologia. As pinças acústicas são técnicas de aprisionamento de partículas por meio de feixes acústicos, sendo uma das primeiras aplicações dos estudos de força de radiação. Dessa forma, neste trabalho, utilizamos o método de elementos finitos para analisar os critérios de aprisionamento de micropartículas, mediante a força de radiação acústica gerada pela imersão destas partículas em um meio perturbado por um feixe acústico superfocalizado. Através do modelo numérico utilizado, estudamos o comportamento da força de radiação acústica em partículas posicionadas na direção axial do feixe. Ao comparar os resultados obtidos com o método analítico de expansão por ondas parciais, pudemos analisar as componentes, conservativa, de espalhamento, e de absorção da força de radiação acústica nas partículas, o que nos permitiu propor algumas explicações quanto ao comportamento das partículas no feixe. Já o método numérico, nos deu liberdade de aumentar o tamanho das partículas analisadas, ultrapassando o limite em que o modelo analítico utilizado é válido, neste caso, o limite de partículas muito menores que o comprimento de onda, também conhecido como o limite de Rayleigh. Assim, além de identificarmos um padrão entre as partículas que foram aprisionadas, também propomos uma explicação para a variabilidade no tamanho máximo de partícula que pode ser aprisionada no feixe.
Abstract: Non-contact acoustic trapping and particle manipulation, provided by the phenomena of acoustic radiation force, has aroused great interest in the scientific environment, mainly due to its applications in various branches of biotechnology. Acoustic tweezers are techniques for trapping particles through acoustic beams, being one of the first applications of radiation force studies. Thus, in this work, we use the finite element method to analyze the microparticle entrapment criteria, by means of the acoustic radiation force generated by the immersion of these particles in a medium disturbed by a superfocalized acoustic beam. Through the numerical model used, we studied the behavior of the acoustic radiation force in particles positioned in the axial direction of the beam. By comparing the results obtained with the analytical method of partial wave expansion, we were able to analyze the components, conservative, scattering, and absorption of the acoustic radiation force in the particles, which allowed us to propose some explanations regarding the behavior of the particles in the beam. On the other hand, the numerical method gave us the freedom to increase the size of the analyzed particles, exceeding the limit at which the analytical model used is valid, in this case, the limit of particles much smaller than the wavelength, also known as the Rayleigh. Thus, in addition to identifying a pattern among the particles that were trapped, we also propose an explanation for the variability in the maximum particle size that can be trapped in the beam.
Palavras-chave: Pinças acústicas
Força de radiação acústica
Método dos elementos finitos
Acoustic tweezers
Acoustic radiation force
Superfocus beams
Finite element method
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: LIMA, Everton Brito de. Aprisionamento de micropartículas em feixes acústicos superfocalizados. 2019. 79 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física, Programa de Pós Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7446
Data do documento: 12-abr-2019
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