Kurset introducerer avancerede teoretiske emner inden for feltet mikrofluidik, dvs. dynamikken for viskøse fluidstrømninger på sub-millimeter skala under indflydelse af forskellige fysiske kræfter. Du vil opnå et stærkt teoretisk fundament og et godt udgangspunkt for efterfølgende M.Sc. projektarbejde om fluid fysik, lab-on-a-chip systemer eller biologisk fluiddynamik. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Udlede Navier-Stokes (NS) ligning og kontinuitetsligningen fra grundlæggende principper
• Udlede advektions-diffusions (AD) ligningen fra grundlæggende principper
• Forklare den fysiske betydning af vigtige dimensionsløse tal i mikrofluidik
• Opstille og løse modeller af strømninger i mikrofluidik ved brug af NS ligningen
• Opstille og løse advektions-diffusions modeller af solut transport ved brug af AD ligningen
• Forklare de fysiske principper bag biologiske pumper
• Anvende NS ligningen på mikrofluide strømninger i levende celler
• Formulere og anvende principperne bag optimering af biologiske transportnetværk
• Beskrive kræfterne på partikler i laminare fluidstrømninger
• Forklare og anvende principperne bag modstandsbaseret svømning og ”resistive force theory”
• Udlede Stokeslet- og stresslet-løsninger som modeller af akvatiske mikroorganismer

Mikrofluidik spiller en afgørende rolle for opdagelsen af nye strømningsfænomener, udviklingen af teoretiske modeller og eksperimenter på grænsen mellem fysik, ingeniørvidenskab og biologi, og ved design af lab-on-a-chip systemer, der integrerer hele laboratorier på enkelte mikrochips

Kurset vil hjælpe dig med at udvikle din teoretiske viden og fysiske forståelse af fluiddynamik på mikroskala. Du vil lære den grundlæggende fluiddynamiske teori, dvs. transportligningerne for masse, impuls og opløste stoffer. Du vil blive bekendt med nogle af de dimensionsløse tal, der beskriver fluidstrømninger, og du vil lære at bruge dem til at opstille og analysere modeller i mikrofluidik. Gradvist vil du lære metoder til at beskrive avancerede mikrofluide effekter, inkl. strømninger i komplekse kanalgeometrier.

Du vil lære at anvende mikrofluidik på biologiske systemer, inkl. vaskulære strømninger i dyr og planter, og du vil komme til at høre om designprincipperne bag biologiske transportnetværk. Desuden vil du blive bekendt med fluiddynamikken for akvatiske mikroorganismer, og du vil lære om de fysiske principper, der gør det muligt for mikroorganismer at svømme og producere strømninger. Theoretical Microfluidics af Henrik Bruus, Oxford University Press (Oxford 2008) og forelæsningsnoter Teoretisk Mikrofluidik (10337) og Kontinuumsfysik (10346) kan følges uafhængigt og overlap gælder kun introduktionen af de grundlæggende fluiddynamiske ligninger. 01. maj, 2018