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Daniel Köster

• Akustische Oberflächenwellen werden in neuartigen mikrofluidischen Biochips als kontaktfreier Pumpmechanismus für Fluide genutzt. Mittels eines piezoelektrischen Substrats in der Chipoberfläche werden elektromagnetische Eingangssignale effizient in elastische Oberflächenwellen umgesetzt. Die Interaktion dieser Oberflächenwellen mit einem Fluidvolumen führt zu stationären Strömungsmustern im Fluid oder zur Bewegung des Fluids insgesamt. In dieser Arbeit untersuchen wir diese akustische Strömung. Wir stellen ein mathematisches Modell auf und präsentieren theoretische Resultate zur Wohldefiniertheit des Problems. Abschliessend werden numerische Ergebnisse auf Grundlage der Finite Elemente Methode vorgestellt. Die benutzten Algorithmen enthalten auch den Fall freier kapillarer Oberflächen.
• A novel type of microfluidic biochip employs acoustic surface waves as a contact-free pumping mechanism for fluids. Piezoelectric substrate materials in the chip efficiently convert an electromagnetic input signal into an elastic wave confined to the surface layer of the substrate, hence Surface Acoustic Wave (SAW). The interaction of these waves with an adjoining fluid volume leads to streaming patterns in the fluid, or of the motion of the fluid as a whole. In this dissertation we study this acoustic streaming effect. We present a mathematical model, theoretical results on the well-posedness of the model problem, as well as numerical simulations based on the Finite Element Method. The model will include the case of free capillary fluid boundaries.