Multiphase microfluidics: From flow characteristics to chemical and materials synthesis

Lab on a Chip

Volumn 6, Issue 12, 2006, Pages 1487-1503

  Günther, Axel ^a,c   Jensen, Klavs F ^b  

^a Massachusetts Institute of Technology Cambridge   (United States)

^b MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^c UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHEMICAL MODIFICATION; DISPERSION; DYNAMICS; FLOW KINETICS; GAS FLOW; INTERFACE PRESSURE; LIQUID; MICROFLUIDICS; PHYSICAL PARAMETERS; PRESSURE; PRIORITY JOURNAL; REVIEW; STEADY STATE; SYNTHESIS; TRANSPORT KINETICS;

EID: 33846201265     PISSN: 14730197     EISSN: 14730189     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b609851g     Document Type: Review

References (153)

1. J. P. Brody P. Yager R. E. Goldstein R. H. Austin Biophys. J. 1996 71 3430 3441
2. D. J. Beebe G. A. Mensing G. M. Walker Annu. Rev. Biomed. Eng. 2002 4 261 286
3. H. A. Stone A. D. Stroock A. Ajdari Annu. Rev. Fluid Mech. 2004 36 381 411
4. T. Pfohl F. Mugele R. Seemann S. Herminghaus ChemPhysChem 2003 4 1291 1298
5. V. S. Ajaev G. M. Homsy Annu. Rev. Fluid Mech. 2006 38 227 307
6. J. Atencia D. J. Beebe Nature 2005 437 648 655
7. T. M. Squires S. R. Quake Rev. Mod. Phys. 2005 77 977 1026
8. W. L. Olbricht Annu. Rev. Fluid Mech. 1996 28 187 213
9. H. Fujioka J. B. Grotberg Phys. Fluids 2005 17
10. E. Delamarche D. Juncker H. Schmid Adv. Mater. 2005 17 2911 2933
11. J. El-Ali S. Gaudet A. Gunther P. K. Sorger K. F. Jensen Anal. Chem. 2005 77 3629 3636
12. A. A. Darhuber S. M. Troian Annu. Rev. Fluid Mech. 2005 37 425 455
13. V. Hessel P. Angeli A. Gavriilidis H. Lowe Ind. Eng. Chem. Res. 2005 44 9750 9769
14. K. F. Jensen Chem. Eng. Sci. 2001 56 293 303
15. H. Song J. D. Tice R. F. Ismagilov Angew. Chem., Int. Ed. 2003 42 768 772
16. T. Hatakeyama D. L. L. Chen R. F. Ismagilov J. Am. Chem. Soc. 2006 128 2518 2519
17. B. Zheng R. F. Ismagilov Angew. Chem., Int. Ed. 2005 44 2520 2523
18. R. D. Chambers D. Holling R. C. H. Spink G. Sandford Lab Chip 2001 1 132 137
19. R. D. Chambers R. C. H. Spink Chem. Commun. 1999 883 884
20. K. Jaehnisch M. Baerns V. Hessel W. Ehrfeld V. Haverkamp H. Lowe C. Wille A. Guber J. Fluorine Chem. 2000 105 117 128
21. N. de Mas A. Gunther T. Kraus M. A. Schmidt K. F. Jensen Ind. Eng. Chem. Res. 2005 44 8997 9013
22. N. de Mas A. Gunther M. A. Schmidt K. F. Jensen Ind. Eng. Chem. Res. 2003 42 698 710
23. R. D. Chambers M. A. Fox D. Holling T. Nakano T. Okazoe G. Sandford Lab Chip 2005 5 191 198
24. R. D. Chambers M. A. Fox G. Sandford Lab Chip 2005 5 1132 1139
25. V. Hessel P. Lob H. Lowe Chim. Oggi 2004 22 6 10 16
26. K. Kawai T. Ebata T. Kitazume J. Fluorine Chem. 2005 126 956 961
27. M. W. Losey R. J. Jackman S. L. Firebaugh M. A. Schmidt K. F. Jensen J. Microelectromech. Syst. 2002 11 709 717
28. M. W. Losey M. A. Schmidt K. F. Jensen Ind. Eng. Chem. Res. 2001 40 2555 2562
29. J. Kobayashi Y. Mori K. Okamoto R. Akiyama M. Ueno T. Kitamori S. Kobayashi Science 2004 304 1305 1308
30. R. S. Besser X. Ouyang H. Surangalikar Chem. Eng. Sci. 2003 58 19 26
31. C. J. Gerdts D. E. Sharoyan R. F. Ismagilov J. Am. Chem. Soc. 2004 126 6327 6331
32. S. A. Khan A. Gunther M. A. Schmidt K. F. Jensen Langmuir 2004 20 8604 8611
33. S. A. Khan and K. F. Jensen, 2006, unpublished work
34. E. M. Chan A. P. Alivisatos R. A. Mathies J. Am. Chem. Soc. 2005 127 13854 13861
35. B. K. H. Yen N. E. Stott K. F. Jensen M. G. Bawendi Adv. Mater. 2003 15 1858 1862
36. B. K. H. Yen A. Gunther M. A. Schmidt K. F. Jensen M. G. Bawendi Angew. Chem., Int. Ed. 2005 44 5447 5451
37. B. Zheng J. D. Tice R. F. Ismagilov Adv. Mater. 2004 16 1365 1368
38. B. Zheng L. S. Roach R. F. Ismagilov J. Am. Chem. Soc. 2003 125 11170 11171
39. E. R. Thiers A. H. Reed K. Delander Clin. Chem. 2005 17 42 48
40. M. A. Burns B. N. Johnson S. N. Brahmasandra K. Handique J. R. Webster M. Krishnan T. S. Sammarco P. M. Man D. Jones D. Heldsinger C. H. Mastrangelo D. T. Burke Science 1998 282 484 487
41. S. Sugiura T. Oda Y. Izumida Y. Aoyagi M. Satake A. Ochiai N. Ohkohchi M. Nakajima Biomaterials 2005 26 3327 3331
42. S. Sugiura M. Nakajima J. H. Tong H. Nabetani M. Seki J. Colloid Interface Sci. 2000 227 95 103
43. S. Sugiura M. Nakajima M. Seki Langmuir 2002 18 5708 5712
44. D. R. Link S. L. Anna D. A. Weitz H. A. Stone Phys. Rev. Lett. 2004 92
45. P. Garstecki I. Gitlin W. DiLuzio et al. Appl. Phys. Lett. 2004 85 13 2649 2651
46. S. L. Anna N. Bontoux H. A. Stone Appl. Phys. Lett. 2003 82 364 366
47. R. Dreyfus P. Tabeling H. Willaime Phys. Rev. Lett. 2003 90
48. T. Thorsen R. W. Roberts F. H. Arnold S. R. Quake Phys. Rev. Lett. 2001 86 4163 4166
49. D. R. Link E. Grasland-Mongrain A. Duri F. Sarrazin Z. D. Cheng G. Cristobal M. Marquez D. A. Weitz Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 2556 2560
50. J. R. Burns C. Ramshaw Lab Chip 2001 1 10 15
51. A. Gunther S. A. Khan M. Thalmann F. Trachsel M. A. Schmidt K. F. Jensen Lab Chip 2004 4 278 246
52. F. Trachsel A. Gunther S. Khan K. F. Jensen Chem. Eng. Sci. 2005 60 5729 5737
53. A. B. Subramaniam M. Abkarian L. Mahadevan H. A. Stone Nature 2005 438 930 930
54. D. Dendukuri K. Tsoi T. A. Hatton P. S. Doyle Langmuir 2005 21 2113 2116
55. J. C. T. Eijkel A. van den Berg Lab Chip 2005 5 1202 1209
56. N. L. Abbott J. P. Folkers G. M. Whitesides Science 1992 257 1380 1382
57. D. Bartolo F. Bouamrirene E. Verneuil A. Buguin P. Silberzan S. Moulinet Europhy. Lett. 2006 74 299 305
58. A. Lafuma D. Quere Nat. Mater. 2003 2 457 460
59. R. Seemann M. Brinkmann E. J. Kramer F. F. Lange R. Lipowsky Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 1848 1852
60. J. C. T. Eijkel B. Dan H. W. Reemeijer D. C. Hermes J. G. Bomer A. van den Berg Phys. Rev. Lett. 2005 95
61. T. Ye J. L. Bull J. Biomech. Eng.-Trans. ASME 2004 126 745 759
62. E. Ory H. Yuan A. Prosperetti S. Popinet S. Zaleski Phys. Fluids 2000 12 1268 1277
63. N. de Mas et. al. Ind. Eng. Chem. Res. 2005 44 24 8997 9013
64. J. J. Heras A. J. Sederman L. F. Gladden Magn. Reson. Imaging 2005 23 387 389
65. S. Waelchli, PhD Thesis, no. 16116, ETH Zurich, 2005
66. J. H. Kinney M. C. Nichols Annu. Rev. Mater. Sci. 1992 22 121 152
67. M. A. Le Gros G. McDermott C. A. Larabell Curr. Opin. Struct. Biol. 2005 15 593 600
68. T. Kraus A. Gunther N. de Mas M. A. Schmidt K. F. Jensen Exp. Fluids 2004
69. B. M. A. Wolffenbuttel T. A. Nijhuis A. Stankiewicz J. A. Moulijn Meas. Sci. Technol. 2002 13 1540 1544
70. C. B. Murray C. R. Kagan M. G. Bawendi Annu. Rev. Mater. Sci. 2000 30 545 610
71. S. Inoue and K. Spring, Video Microscopy, Academic Press, New York, 1997
72. C. D. Meinhart S. T. Wereley J. G. Santiago Exp. Fluids 1999 27 414 419
73. J. G. Santiago S. T. Wereley C. D. Meinhart D. J. Beebe R. J. Adrian Exp. Fluids 1998 25 316 319
74. G. Q. Xiao T. R. Corle G. S. Kino Appl. Phys. Lett. 1988 53 716 718
75. R. Lima S. Wada K. Tsubota T. Yamaguchi Meas. Sci. Technol. 2006 17 797 808
76. A. J. Sederman M. D. Mantle L. F. Gladden J. Magn. Reson. 2003 161 15 24
77. M. E. Coles R. D. Hazlett E. L. Muegge K. W. Jones B. Andrews B. Dowd P. Siddons A. Peskin P. Spanne W. Soll SPE Reservoir Eval. Eng 1998 1 288 296
78. K. Jahnisch V. Hessel H. Lowe M. Baerns Angew. Chem., Int. Ed. 2004 43 406 446
79. R. D. Chambers D. Holling A. J. Rees G. Sandford J. Fluorine Chem. 2003 119 81 82
80. P. Garstecki M. J. Fuerstman H. A. Stone G. M. Whitesides Lab Chip 2006 6 437 446
81. P. G. Drazin and W. H. Reid, Hydrodynamic Stability, Cambridge University Press, Cambridge, 1981
82. S. Chandrasekhar, Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability, Oxford University Press, Oxford, 1968
83. J. M. Rallison Annu. Rev. Fluid Mech. 1984 16 45 66
84. H. A. Stone Annu. Rev. Fluid Mech. 1994 26 65 102
85. A. M. Ganan-Calvo Phys. Rev. E: Stat. Phys., Plasmas, Fluids, Relat. Interdiscip. Top. 2004 69
86. A. M. Ganan-Calvo J. M. Gordillo Phys. Rev. Lett. 2001 87
87. P. Garstecki H. A. Stone G. M. Whitesides Phys. Rev. Lett. 2005 94
88. T. Cubaud C. M. Ho Phys. Fluids 2004 16 4575 4585
89. P. Garstecki I. Gitlin W. DiLuzio G. M. Whitesides E. Kumacheva H. A. Stone Appl. Phys. Lett. 2004 85 2649 2651
90. P. Garstecki M. J. Fuerstman G. M. Whitesides Nat. Phys. 2005 1 168 171
91. P. Garstecki M. J. Fuerstman G. M. Whitesides Phys. Rev. Lett. 2005 94
92. T. Funada D. D. Joseph J. Fluid Mech. 263 283
93. M. Tokeshi T. Minagawa K. Uchiyama A. Hibara K. Sato H. Hisamoto T. Kitamori Anal. Chem. 2002 74 1565 1571
94. B. Zhao J. S. Moore D. J. Beebe Science 2001 291 1023 1026
95. S. W. Hu X. Q. Ren M. Bachman C. E. Sims G. P. Li N. L. Allbritton Anal. Chem. 2004 76 1865 1870
96. S. W. Hu X. Q. Ren M. Bachman C. E. Sims G. P. Li N. Allbritton Anal. Chem. 2002 74 4117 4123
97. S. W. Hu X. Q. Ren M. Bachman C. E. Sims G. P. Li N. L. Allbritton Langmuir 2004 20 5569 5574
98. A. Tserepi E. Gogolides K. Tsougeni V. Constantoudis E. S. Valamontes J. Appl. Phys. 2005 98
99. B. A. Grzybowski R. Haag N. Bowden G. M. Whitesides Anal. Chem. 1998 70 4645 4652
100. Y. Berdichevsky J. Khandurina A. Guttman Y. H. Lo Sens. Actuators, B 2004 97 402 408
101. T. L. Yang S. Y. Jung H. B. Mao P. S. Cremer Anal. Chem. 2001 73 165 169
102. H. Y. Chen Y. Elkasabi J. Lahann J. Am. Chem. Soc. 2006 128 374 380
103. J. Lahann S. Mitragotri T. N. Tran H. Kaido J. Sundaram I. S. Choi S. Hoffer G. A. Somorjai R. Langer Science 2003 299 371 374
104. C. Ishino K. Okumura D. Quere Europhys. Lett. 2004 68 419 425
105. K. K. S. Lau J. Bico K. B. K. Teo M. Chhowalla G. A. J. Amaratunga W. I. Milne G. H. McKinley K. K. Gleason Nano Lett. 2003 3 1701 1705
106. D. Quere A. Lafuma J. Bico Nanotechnology 2003 14 1109 1112
107. N. A. Patankar Langmuir 2004 20 8209 8213
108. H. Makamba J. H. Kim K. Lim N. Park J. H. Hahn Electrophoresis 2003 24 3607 3619
109. A. E. Dukler M. G. Hubbard Ind. Eng. Chem. Fundam. 1975 14 337 347
110. I. Robins, J. Shaw, B. Miller and C. Turner, Microreaction Technology, ed., W. Ehrfeld,, Springer-Verlag, New York, 1997
111. K. A. Triplett S. M. Ghiaasiaan S. I. Abdel-Khalik D. L. Sadowski Int. J. Multiphase Flow 1999 25 377 394
112. J. W. Coleman S. Garimella Int. J. Heat Mass Transfer 1999 42 2869 2881
113. J. W. Coleman S. Garimella Int. J. Refrig. 2003 26 117 128
114. T. S. Zhao Q. C. Bi Int. J. Multiphase Flow 2001 27 765 782
115. W. L. Qu I. Mudawar Int. J. Heat Mass Transfer 2002 45 2549 2565
116. F. Fairbrother A. E. Stubbes J. Chem. Soc. 1935 527 529
117. G. I. Taylor J. Fluid Mech. 1961 10 161
118. F. Bretherton J. Fluid Mech. 1961 10 166 188
119. P. Aussillous D. Quere Phys. Fluids 2000 12 2367 2371
120. M. Muradoglu H. A. Stone J. Fluid Mech. 2006
121. M. Muradoglu H. A. Stone Phys. Fluids 2005 17
122. H. Fujioka J. B. Grotberg J. Biomech. Eng.-Trans. ASME 2004 126 567 577
123. A. L. Hazel M. Heil J. Fluid Mech. 2002 470 91 114
124. M. Heil Phys. Fluids 2001 13 2517 2521
125. H. Wong C. J. Radke S. Morris J. Fluid Mech. 1995 292 71 94
126. H. Wong C. J. Radke S. Morris J. Fluid Mech. 1995 292 95 110
127. W. B. Kolb R. L. Cerro Chem. Eng. Sci. 1991 46 2181 2195
128. A. Gunther M. Jhunjhunwala M. Thalmann M. A. Schmidt K. F. Jensen Langmuir 2005 21 1547 1555
129. L. Shmuylovich A. Q. Shen H. A. Stone Langmuir 2002 18 3441 3445
130. A. Mathur A. D. Brown J. Erlebacher Langmuir 2006 22 582 589
131. M. H. Kim S. H. Im O. O. Park Adv. Funct. Mater. 2005 15 1329 1335
132. M. T. Kreutzer F. Kapteijn J. A. Moulijn J. J. Heiszwolf Chem. Eng. Sci. 2005 60 5895 5916
133. M. T. Kreutzer J. J. W. Bakker F. Kapteijn J. A. Moulijn P. J. T. Verheijen Ind. Eng. Chem. Res. 2005 44 4898 4913
134. T. C. Thulasidas M. A. Abraham R. L. Cerro Chem. Eng. Sci. 1999 54 61 76
135. W. Salmon A. Gavrilidis P. Angeli Chem. Eng. J. 2004 101 1-3 391 396
136. M. Joanicot A. Ajdari Science 2005 309 887 888
137. D. Belder Angew. Chem., Int. Ed. 2005 44 3521 3522
138. C. Priest S. Herminghaus R. Seemann Appl. Phys. Lett. 2006 88
139. J. D. Tice H. Song A. D. Lyon R. F. Ismagilov Langmuir 2003 19 9127 9133
140. Y. C. Tan, J. Collins and A. P. Lee in 7th MicroTAS Conference; Squaw Valley, CA, eds., M. A. Northrup, K. F. Jensen and O. J. Harrison,, 2003, vol. 2, pp. 963-966
141. A. D. Dinsmore M. F. Hsu M. G. Nikolaides M. Marquez A. R. Bausch D. A. Weitz Science 2002 298 1006 1009
142. A. B. Subramaniam M. Abkarian H. A. Stone Nat. Mater. 2005 4 553 556
143. A. S. Utada E. Lorenceau D. R. Link P. D. Kaplan H. A. Stone D. A. Weitz Science 2005 308 537 541
144. S. Takeuchi P. Garstecki D. B. Weibel G. M. Whitesides Adv. Mater. 2005 17 1067 +
145. P. Guillot A. Colin Phys. Rev. E: Stat. Phys., Plasmas, Fluids, Relat. Interdiscip. Top. 2005 72
146. Y. Chan J. P. Zimmer M. Stroh J. S. Steckel R. K. Jain M. G. Bawendi Adv. Mater. 2004 16 2092 +
147. J. G. Kralj, PhD Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 2006
148. J. Melin W. van der Wijngaart G. Stemme Lab Chip 2005 5 682 686
149. P. Garstecki M. A. Fischbach G. M. Whitesides Appl. Phys. Lett. 2005 86
150. A. D. Stroock S. K. W. Dertinger A. Ajdari I. Mezic H. A. Stone G. M. Whitesides Science 2002 295 647 651
151. R. H. Liu M. A. Stremler K. V. Sharp M. G. Olsen J. G. Santiago R. J. Adrian H. Aref D. J. Beebe J. Microelectromech. Syst. 2000 9 190 197
152. M. R. Bringer C. J. Gerdts H. Song J. D. Tice R. F. Ismagilov Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 2004 362 1087 1104
153. O. Levenspiel W. K. Smith Chem. Eng. Sci. 1957 6 227 233