Waiting
Login-Verarbeitung ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Free-form Light aktuatorer - Fabrikation og Kontrol af aktivering i Mikroskopisk Scale

Published: May 25, 2016 doi: 10.3791/53744

Abstract

Flydende krystallinske elastomerer (LCEs) er intelligente materialer, der kan reversibel form-ændring som reaktion på eksterne stimuli, og har tiltrukket forskeres opmærksomhed i mange områder. De fleste af de undersøgelser fokuseret på makroskopiske LCE strukturer (film, fibre) og deres miniaturisering er stadig i sin vorden. For nylig udviklet litografi teknikker, f.eks., Maske eksponering og replika støbning, kun mulighed for at skabe 2D strukturer på LCE tynde film. Direkte laser skrivning (DLW) åbner adgang til ægte 3D fabrikation i den mikroskopiske skala. Imidlertid styre aktiveringen topologi og dynamik på samme længdeskala den stadig en udfordring.

I dette papir rapporterer vi om en metode til at styre det flydende krystal (LC) molekylær alignment i LCE mikrostrukturer vilkårlig tredimensionel form. Dette blev gjort muligt ved en kombination af direkte laser skrivning for både LCE strukturer samt for micrograting mønstre inducererlokal LC tilpasning. Flere typer af rist mønstre blev brugt til at introducere forskellige LC linjeføringer, som efterfølgende kan mønstrede i LCE strukturer. Denne protokol gør det muligt at opnå LCE mikrostrukturer med konstruerede alignments stand til at udføre flere opto-mekanisk aktivering, således er i stand til flere funktionaliteter. Ansøgninger kan forudses inden for afstemmelige fotonik, mikro- robotteknologi, lab-on-chip-teknologi og andre.

Introduction

Mikroaktuatorer er mikroskopiske strukturer, der kan overføre energi udefra til driften af ​​en anden mekanisme eller et system. På grund af den kompakte størrelse og fjernbetjening kapacitet, er de blevet meget udbredt i lab-on-chip systemer 1, mikro-sensing 2, og mikro robotteknologi 3. Motorerne er tilgængelige til dato kan kun udføre enkle handlinger, såsom hævelse / skjul i en hydrogel matrix 4, sammentrækning / bøjning 5 i én retning med det eksterne felt. Selvom de nyligt udviklede teknikker har gjort det muligt at fremstille mikroskopiske skala aktiveringsorganer strukturer 6, er det stadig en stor udfordring at styre disse aktiveringer i samme længde skala. Dette papir rapporterer en fremgangsmåde til fremstilling af 3D lys aktivere mikrostrukturer med styrbare aktiveringsorgan egenskaber. Teknikken er baseret på direkte laser skrivning (DLW), og det er påvist i flydende krystallinske elastomerer (LCEs).

LCEs er soft polymerer kæmning ejendom elastomer og flydende krystallinsk orientering. Disse materialer er i stand til stor deformation (20 - 400%) under forskellige former for eksterne stimuli 7. Fordelen ved at bruge LCEs for mikroaktuatorer er bekvemmelighed af teknik molekylære orden i de strukturer, som giver mulighed for at styre aktiveringen i den mikroskopiske skala 8. LC monomerer syntetiseres med acrylat-del, der muliggør en enkelt-trins foto-polymerisation. Denne egenskab giver adgang til forskellige typer af litografiske teknikker til fremstilling af 3D-mikrostrukturer. Azofarvestoffer som foto responsive molekyler er forbundet med polymernetværk ved co-polymeriseringsprocessen. Sådanne molekyler kombinere deres stærkt lys respons evne (trans til cis isomerisering) med lyset induceret opvarmning af systemet giver lys kontrolleret deformation.

DLW er en teknik til at opnå polymerstrukturer i et lysfølsomt material ved rumlig styring af en fokuseret laserstråle 9. DLW muliggør oprettelsen af 3D free-form strukturer i LCE uden at miste den molekylære justering 6. Der er flere fordele ved DLW i fremstillingen af ​​LCE mikroaktuatorer. For det første kan beslutningen nå submicron skala, og strukturerne er virkelig 3D 6. Tidligere rapporterede LCE mikro fabrikation metoder, f.eks., Maskeret eksponering 10 og replika støbning 11, forudsat opløsning ned til omkring 10 um og har kun 2D geometri. For det andet DLW er en ikke-kontakt produktionsprocessen. En egnet opløsningsmiddel kan udvikle strukturer af høj kvalitet opretholde den designet konfiguration. Replika støbeteknik giver sjældent sub-micron resolution 12 og den strukturelle kvalitet er svær at kontrollere. For det tredje, laser skriftligt giver alsidige muligheder for lokal LC orientering på mikroskopisk skala 8,13. Blandt de forskellige typer af LC orientering teknikker, gnidning er MOSt effektiv måde at orientere LC molekyler og har været meget anvendt i forberedelsen af ​​LCE tynd film. Dette er generelt blevet opnået ved at gnide på polymerlag at generere mikroriller på de indre overflader af en celle infiltreret ved LC monomerer. På grund af overfladen forankring virkning, sådanne mikroriller kan orientere LC molekyle langs rillen retning. DLW muliggør direkte fabrikation af disse Mikrorillerne på det valgte område i de brugsklare retning med meget højere præcision. Alle disse egenskaber gør DLW en perfekt, unik teknik til fremstilling og kontrol af aktivering i den mikroskopiske skala.

Baseret på DLW kan LCE mikrostrukturer være mønstret med forskellige molekylære orienteringer. Med sammensatte justering inden for en enkelt LCE struktur, blevet muligt multifunktionelle aktiveringer. Fremgangsmåden kan anvendes til fremstilling af LCE mikroaktuatorer med nogen form for LC monomerblandingen. Ved yderligere kemiske teknik, er det muligt at gøreaktuatorer følsomme over for andre stimulerende kilder, f.eks., fugtighed eller belysning ved forskellig bølgelængde.

Protocol

Bemærk: Denne protokol indeholder tre trin: IP-L rist forberedelse til LC molekylær orientering, DLW i LCE og lys aktivering karakterisering. Den skematiske direkte laser skrivning er vist i figur 1, mens mikro-manipulation system er vist i figur 5.

1. IP-L rist Mønster Forberedelse

  1. Tag et mikroskop dækglas (3 cm i diameter), og rengør den med acetone hjælp linse væv.
  2. Placer nogle afstandsstykker (glasmikrokugler) med hjælp fra en metalspids på 3 forskellige punkter af objektglasset ca. 0,5 cm væk fra dens centrum.
  3. Placer en anden mikroskopobjektglas (1 cm i diameter) på toppen af ​​afstandsstykkerne. Brug en spids til at trykke forsigtigt på toppen af ​​den øvre glasplade.
  4. Placer en dråbe (ca. 2 pi) af UV-hærdende lim på tre forskellige punkter henholdsvis ved ydergrænsen af ​​den øvre glas.
  5. Før limen trænger for meget into hullet, bruge UV-lys til at størkne limen. Cellen er nu dannet.
  6. Placer en dråbe (ca. 10 pi) af IP-L harpiks på grænsen af ​​cellen ved anvendelse af en pipette. Vent et par minutter, indtil væsken infiltreret i hele området af cellen.
  7. Brug lim til at fastgøre cellen på prøveholderen og læg det i den direkte laser skriftsystem.
  8. Vælg et 100X objektiv, og find grænsefladen ved den øvre indre overflade, efterfulgt af tilt korrektion på denne overflade.
  9. Skriv strukturerne i designet IP-L rist mønstre med en laser magt og en scanning hastighed på 6 mW og 60 pm / sek hhv. Risten mønstre er lavet af IP-L kurve eller lige linjer.
  10. Gentag trin 1.8 & 1.9 på den nedre indre overflade.
  11. Tag cellen, og nedsænke prøven i en 2-propanol bad uden at åbne cellen, for 12 - 24 timer.
  12. Tag cellen fra opløsningsmidlet, og tør det på den varme plade (50 ° C) i 10 - 20 min.

2. LCE Mikrostrukturkarakterisering Fabrication

  1. monomerblanding foranstaltning ~ 300 mg på vægten. Se den molekylære sammensætning i tabel 1.
  2. Sæt den forberedte blanding inde i en glasflaske, og sætte det på en varmeplade sæt ved 70 - 80 °.
  3. Vent, indtil alt pulveret smelter, tilføje en magnetisk omrører, og bland blandingen i 1 time (90 - 150 rpm).
  4. Anbring cellen på den varme plade ved 60 ° C.
  5. Placer en dråbe (ca. 20 pi) af blandingen på kanten af ​​den mindre objektglas og vente, indtil væsken infiltrerer ind i cellen.
  6. Overfør cellen til optisk mikroskop med en krydset polarisator og en temperaturregulator. Hold alt i mørket under overførsel, og sætte en orange filter før belysningen lampe til at bortfiltrere UV.
  7. Forøgelse af temperaturen i cellen over 60 ° C ved hjælp af en temperaturregulator på mikroskopet, derefter sænke temperaturen (2 - 10 ° C pr minut), At måle temperaturområde for LC fase. En blanding med forskellige molekylære sammensætning har en anden LC fase temperatur. En god homogen nematiske LC fase kan genkendes ved at observere billedkontrast inversion under rotation af prøven hver 45 ° i forhold til polarisatoren akse.
  8. Fastgør cellen på indehaveren af ​​prøven, som anbringes i DLW systemet, og indstil temperaturen til at nå LC fase (målt i trin 2.7).
  9. Find grænsefladen ved den nedre indre overflade og udfører tilt korrektion ved hjælp af en 100X objektiv, eller en 10X mål uden at finde grænsefladen.
  10. Skriv LCE strukturer ved brug af DLW med en lasereffekt og en scanningshastighed på 4 mW og 60 pm / sek på den nederste objektglasset ved hjælp 100X mål. Ellers bruge med en laser magt og en scanningshastighed på 14 mW og 60 pm / sek ved hjælp 10X målsætning (LCE struktur er fremstillet i hele prøven tykkelse).
  11. Tag cellen, og brug en kniv tilåbne celle fjerne den øvre glasplade.
  12. Fordybe strukturerne i en toluen bad i 5 min.
  13. Tag prøven, og tør i luften i 10 min.

3. Karakterisering af Light Aktivering af LCE Mikrostrukturer

  1. Prøven anbringes i det optiske mikroskop (20X) og fokusere en laserstråle (CW, 532 nm, 50-500 mW) ved 10X målsætning på strukturerne.
  2. Overhold lys induceret deformation af det optiske mikroskop CMOS kamera (frame rate 25,8 fps).
  3. Brug manuel styring af mikro-manipulation (figur 5) for at sætte glasset spidsen i en position tæt på LCE mikrostrukturer.
  4. Tænd laseren ved lav effekt (~ 20 mW), med henblik på at øge temperaturen af ​​LCE (på grund af lysabsorption), og dermed blødgøre struktur.
  5. Brug et glas tip til afhente en LCE mikrostruktur, og hold den i luften. Der er behov for denne proces for at undgå vedhæftning fra glasoverfladen.
  6. Tune laseren til den høje effekt (> 100 mW), og observere LCE struktur deformere.
  7. Optag lyset induceret deformation med mikroskopet kamera.

Representative Results

Figur 1 viser den optiske opsætning til laser skriftligt. Systemet består af en 780 nm fiberlaser genererer 130 fsec puls ved gentagelseshastighed på 100 MHz. Laserstrålen reflekteres ind et teleskop til at justere strålen profil til det optiske mikroskop objektiv åbning, hvor det er fokuseret i prøven. På mikroskopet, er en 3D-piezo scene installeret med en 300 × 300 × 300 um 3 rejser interval for prøve oversættelse med en maksimal hastighed på 100 um / sek ved 2 nm opløsning. Lineært polariseret lys fra en rød lampe lyser prøven fra toppen, mens billedet opsamlet ved bunden af ​​samme objektiv og reflekteres af en stråledeler ind i et CCD-kamera. Før kameraet, er en anden polarisator bruges til at opnå tværs polariseret belysning for øget kontrast.

Figur 2 viser scanning elektron mikroskop (SEM) billeder af laseren skrevet IP-L micrograting mønstre (trin 1). Rillen afstand er i området fra 400 - 1.200 nm, mens højden af ​​rillerne (top-til-dal) er omkring 700 nm. Rivning mønstre med forskellige orienteringer kan inducere forskellige LC alignments, afhængigt af den ønskede aktivering af LCE element.

Figur 3 viser LC monomer orientering induceret af IP-L rist mønstre (trin 2.7). Først blev fire slags mikro-gittermønster med 100 x 100 um 2 størrelse hver fremstillet på modstående sider af et glas celle (vist skematisk i figur 3a). På grund af overfladen forankring har infiltreret LC monomerer blevet orienteret langs med den gitterlinierne retning, således udviser 45 ° kontrast inversion i den polariserede optiske mikroskop (POM) billede (figur 3b).

Figur 4 viser SEM billeder af en LCE nano prik / line fabrikeret på IP-L rist net med forskellig orientering (trin 2.10). Inden risten netværk, LCE strukturer bliver mere begrænset, med meget højere modstandsdygtighed over for udviklingen i toluen. Et minimum bredde af afbrudt LCE er blevet målt til at være ~ 300 nm, hvilket er i overensstemmelse med opløsning på DLW uden gittermønster. En anden interessant metode til fotoniske anvendelse kunne være realiseringen af stor skala periodisk struktur. Figur 4 (c, d) viser 2D LCE periodiske strukturer i en mikro-rivning netværk. De opstillinger er velbevarede inde disse nanostrukturer, som vist i den indsatte POM billeder af figur 4 (c, d). Imidlertid kunne lysinduceret deformation ikke opnås i disse nanostrukturer. Dette skyldes i IP-L rist, de nano-LCE elementer er blevet stærkt begrænset og vedhæftning forhindrer synlige deformation. Mikro manipulation systemet er baseret på en hjemmelavet reflekterede mikroskop og er vist skematisk i figur 5. A 10X objektiv er fastgjort på en linse rør anbragt på en lodret stående optisk breadboard. En 730 nm IR LED lyskilde til belysning gennem en ikke-polariseret stråledeler. Den reflekterede billede indsamles af samme mål og forventede på kameraet. En kontinuerlig solid state 532 nm laser kobles til mål ved en lang pasning dikroisk spejl (50% transmission og refleksion ved 567 nm) ved en indfaldsvinkel på 45 °. En energimåler måler den transmitterede stråle efter dichroic spejl til tidstro detektion af laser magt. Et løst fokuseret laser spot på ~ 150 um diameter genererer maksimal belysning intensitet ~ 10 W / mm2. Laser intensitet styres af en variabel neutral tæthed-filter placeret foran laseren. Under målet, en 3D-manual stanslation fase anvendes til prøven oversættelse. En opvarmningstrin installeret på overføringstrin anvendes til præcis styring af prøvetemperaturen i et område fra -20 til 120 ° C med 0,5 ° C nøjagtighed. To glas tips monteret på to manuelle oversættelse etaper er placeret på venstre og højre side, tæt på prøven position. Struktur mikro manipulation kan realiseres ved omhyggeligt at flytte tips med hjælp af oversættelse etaper.

For at demonstrere tilpasning og deformation korrelation, vi fabrikere fire LCE cylindriske strukturer med 60 um diameter og 20 pm højde. Disse cylindre er skrevet på fire forskelligt orienteret IP-L rist regioner (1 um periode). Under lys excitation, farvestofferne inde i LCE absorberer lysenergi og overføre den til netværket. LCE strukturer opvarmes og derefter undergår faseovergang (nematisk til isotrope). En sådan faseovergang er også hjulpetaf trans til cis isomerisering af farvestoffet under de samme lysstimuli. Således strukturer kontrakt sammen den oprindelige LC tilpasning direktør og udvide i den vinkelrette retning 7. Afhængig af forskellige lokale alignments induceret af IP-L riste, disse strukturer deformeres langs forskellige retninger, som vist i figur 6 (trin 3.1).

Denne teknik gør det muligt at skabe sammensatte aktuatorer, der indeholder mere end én type af tilpasningen i en enkelt struktur. En 400 × 40 × 20 pm 3 størrelse LCE stribe med to sektioner af justeringsmønster blev fremstillet, som skematisk vist i figur 7 (a). Disse alignment afsnit indeholder hver et 90 ° snoet orientering i en anden retning. Overfladen med parallelle justering kontrakter, mens den med vinkelrette justering udvider under lys belysning. Strukturen har været picked op af mikromanipulering systemet, og holdt i luften ved et glas tip. Dobbelt bøjning blev observeret under lys belysning (trin 3.3). En moduleret laserstråle (anvendelse af en optisk chopper) kan inducere cykliske deformationer. LCE kan reagere efter frekvens laser modulation (> 1k Hz). Men deformation amplitude falder med stigende frekvens 14.

figur 1
Figur 1: Optisk sat op til Direct Laser Writing A 780 nm laserstråle (130 fsec puls, gentagelse på 100 MHz) er koblet ind i et mikroskop og fokuseret med et optisk mikroskop mål i prøven.. En 3D piezo scene med 300 × 300 × 300 um 3 aktionsradius bruges til prøven oversættelse under laser eksponering. Klik her for at se a la rger version af dette tal.

Figur 2
Figur 2:. SEM Billeder af IP-L Micro-riste a) ensrettet parallel linje struktur. b) Radial gittermønster. Målestok:. 10 um Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3:. IP-L Micro-rist inducerer LC Orientering a) Skematisk af mikro-gitter mønstre designet til LC orientering. b) POM billede af LC orientering induceret af micrograting mønstre. Skalaen bar er 50 um. Den røde farve skyldes den filter, som forhindrer foto-polymerisation.ge.jpg "target =" _ blank "> Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Figur 4:. SEM Billeder af LCE Nanostrukturer indlejret i IP-L Grating Networks a) og b) To mikro-rivning mønstre blev fremstillet ved DLW langs forskellige retninger, mens LCE nanodots er fremstillet inden gitteret netværk. c) og d) Periodisk LCE nanostrukturer indlejret i den samme type IP-L riste. Mellemværker er POM billede af strukturerne. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5
Figur 5:. Skematisk af Mikromanipulation Setup en CW solid state 532 nm laser er koblet til en hjemmelavet mikroskop system. En 10X Formål bruges til billedbehandling og fokusere 532 nm laser til excitation. To manuelle oversættelse etaper udstyret med glas tip manipulatorer anvendes til prøve mikro-manipulation. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 6
Figur 6: Lys Aktivering af LCE Micro-cylindre på fire forskellige IP-L Micrograting Regioner med forskellige orienteringer a) Fire LCE cylindriske strukturer med 60 um diameter og 20 pm højde, skrevet på fire forskelligt orienterede mikro-rist regioner.. b) LCE cylindre deformeres langs forskellige akser (afhængigt rist inducerede alignments) når den udsættes for en 532 nm laser stråling (10 W mm -2). Scale bar: 100 um.les / ftp_upload / 53.744 / 53744fig6large.jpg "target =" _ blank "> Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 7
Figur 7: Light-drevet Deformation af LCE Mikrostrukturer med flere Molecular Alignments a) Skematisk af to sektioner af modsatte 90 ° snoede alignments i et enkelt LCE stribe.. b) og c), Optiske billeder af en 400 um lang LCE stribe bøjning i modsatte retninger under 532 nm laser belysning (3 W mm -2) 8. Klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

IP-L mikro-rivning orientering teknik er blevet integreret med DLW at orientere flydende krystallinske monomerer. De efterfølgende laser-skriftlig LCE mikro-strukturer kan også mønstret med den designet tilpasning på mikroskala. Denne teknik giver os mulighed for at skabe sammensatte LCE elementer, som kan understøtte flere funktionaliteter. Med enestående evne til at skabe nøjagtige 3D-mikrostrukturer og kontrol af aktivering, forventer vi denne teknik, der skal bruges til at skabe elastomer baseret mikroskopiske robotter 14, og til at åbne op for et væld af nye strategier for opnåelse af lette afstemmelige enheder 15.

Der er to kritiske trin i forberedelsen. Den første er, at de to glas cellen skal være tæt limes (trin 1.4, 1.5). UV hærdende lim bevarer stabiliteten af ​​cellen geometri under udviklingen: flytning af et glas af cellen i forhold til den anden, vil resultere i en værste tilpasning afLCE. For det andet bør laseren skrivehastighed under LCE struktur skrivning være så høj som muligt, mens 100X mål vælges. På grund af den stærke kvældning af LCE under laseren skriveprocessen, ville den kvældede struktur flytte ud det designede position, hvilket påvirker kvaliteten af ​​de fremstillede aktuatorer.

I nogle tilfælde er lyset induceret deformerbarhed observeret at forværres i de strukturer. Dette kunne skyldes farvestoffet blegning under høj belysningsintensitet. Når farvestoffet molekyler er blevet slukket, LCE struktur opfører sig som et transparent medium, og lyset absorption / lys induceret deformation er undertrykt. En lavere lasereffekten ville være sikrere for aktivering af LCE mikrostrukturer.

Der er også nogle ulemper ved denne metode. For det første, at hele processen tager relativt lang tid. For at opretholde cellens konfiguration, den første IP-L udviklingsproces (fremstillet ved at nedsænke Sample i et opløsningsmiddel bad) udføres i 2-proponal uden at åbne cellen. Det udviklende tid afhænger således af cellestørrelsen og bredde af mellemrummet, og normalt tager 12 - 24 timer. Udskiftning af IP-L rist med andre laser skrivbare mønstre, såsom laser induceret ablation mønster og laser induceret kemisk modificeret overflade, kan resultere i LC tilpasning og i en stor reduktion af fabrikation tid. For det andet, LCE er en blød spørgsmål, der altid vil have vedhæftning på glassubstratet. Lys induceret deformation er blevet undertrykt, når de mikrostrukturer klæbe på overfladen. For det tredje er konstruktionens højde begrænset af tykkelsen af ​​cellen og målet arbejdsafstand. I laseren skriftsystemet, den maksimale højde er omkring 100 pm. For nylig udviklet 3D trykteknikker kunne være en god kandidat til at skabe lys aktiveres LCE struktur fra mesoskopiske til makroskopisk skala. Men at bibeholde den molekylære orientering under polymerisation kunnevære den vigtigste kilde til bekymring.

Denne teknik er unik, fordi tillader en at opnå 3D frit format aktuatorer på den virkelig mikroskala, hvilket ikke er muligt med andre eksisterende teknikker. LCE mikrostrukturer kan mønstret med forskellige molekylære orienteringer og funktionaliteter. Gennemførelsen af ​​en sådan teknik ved yderligere kemiingeniør, vil gøre det muligt at foretage aktuatorerne følsomme over for andre hjælpepakker kilder og vil åbne op for at udvikle effektive microrobots og bløde fotoniske enheder.

Acknowledgments

Den forskning, der fører til disse resultater har modtaget støtte fra Det Europæiske Forskningsråd under Den Europæiske Unions syvende rammeprogram (FP7 / 2007-2013) / ERC tilskudsaftale n o [291.349] om fotoniske mikro robotteknologi og fra IIT SEED projekt Microswim. Vi anerkender også støtte fra Ente Cassa di Risparmio di Firenze. Vi takker hele Optik i Complex Systems gruppe på LENS for feedback og diskussioner.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Molecular: LC monomer SYNTHON Chemicals GmbH & Co. KG ST03866 ~78 mol% in the mixture
Molecular: LC crosslinker SYNTHON Chemicals GmbH & Co. KG ST03021 20 mol% in the mixture
Molecular: Azo dye Synthesis referring to Ref. 6 1 mol% in the mixture. Light sensitive component, can be excluded in the fabrication for heat driven actuators.
Molecular: Initiator Sigma Irgacure 369 1 - 2 mol% in the mixture
Spacer Thermo scientific Microsphere with diameter from 10 to 100 µm.
IP-L Nanoscribe GmbH
UV curing glue Homemade IP-L with 1 wt% initiator (Irgacure 369)
Microscope cover slide MENZEL-GLÄSER Diameter: 1 or 3 mm, Thickness: 0.16 - 0.19 mm
UV LED lamp Thorlabs M385L2-C4 Wavelength: 385 ± 10 nm
532 nm laser Shanghai Dream Lasers SDL-532-500T 500 mW laser
Direct Laser Writing system Nanoscribe GmbH
Hot plate Linkam Scientific Instruments Ltd. PE120 Temperature range: -20 to 120 °C
Microscope Zeiss Axio Observer A1 With crossed polarizers
Micro-manipulator Narishige MHW-3

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tanaka, Y., et al. Biological cells on microchips: New technologies and applications. Biosens. Bioelectron. 23, 449-458 (2007).
  2. Hierold, C., Jungen, A., Stampfer, C., Helbling, T. Nano electromechanical sensors based on carbon nanotubes. Sensor. Actuator. A-Phys. 136 (1), 51-61 (2007).
  3. van Oosten, C. L., Bastiaansen, C. W. M., Broer, D. J. Printed artificial cilia from liquid-crystal network actuators modularly driven by light. Nat. Mater. 8, 677-682 (2009).
  4. Ulijn, R. V., et al. Bioresponsive hydrogels. Mater. today. 10 (4), 40-48 (2007).
  5. Roy, D., Cambre, J. N., Sumerlin, B. S. Future perspectives and recent advances in stimuli-responsive materials. Prog. Polym. Sci. 35 (1-2), 278-301 (2010).
  6. Zeng, H., et al. High-Resolution 3D Direct Laser Writing for Liquid-Crystalline Elastomer Microstructures. Adv.Mater. 26 (15), 2319-2322 (2014).
  7. Ohm, C., Brehmer, M., Zentel, R. Liquid Crystalline Elastomers as Actuators and Sensors. Adv. Mater. 22 (31), 3366-3387 (2010).
  8. Zeng, H., et al. Alignment engineering in liquid crystalline elastomers: Free-form microstructures with multiple functionalities. Appl. Phys. Lett. 106 (11), 111902 (2015).
  9. Malinauskas, M., Farsari, M., Piskarskas, A., Juodkazis, S. Ultrafast laser nanostructuring of photopolymers: A decade of advances. Phys. Rep. 533 (1), 1-31 (2013).
  10. Liu, D., Bastiaansen, C. W. M., den Toonder, J. M. J., Broer, D. J. Photo-switchable surface topologies in chiral nematic coatings. Angew. Chem. Int. Edit. 51 (4), 892-896 (2012).
  11. Yang, H., et al. Micron-sized main-chain liquid crystalline elastomer actuators with ultralarge amplitude contractions. J. Am. Chem. Soc. 131 (41), 15000-15004 (2009).
  12. Yan, Z., et al. Light-switchable behavior of a microarray of azobenzene liquid crystal polymer induced by photodeformation. Macromol. Rapid Commun. 33 (16), 1362-1367 (2012).
  13. Liao, Y., et al. Alignment of liquid crystal molecules in a micro-cell fabricated by femtosecond laser. Chem. Phys. Lett. 498, 188-191 (2010).
  14. Zeng, H., et al. Light-fueled microscopic walkers. Adv. Mater. 27, 3883-3887 (2015).
  15. Flatae, A. M., et al. Optically controlled elastic microcavities. Light: Science & Applications. 4, 282 (2015).

Tags

Engineering Direkte laser skrivning flydende krystallinske elastomerer krystal tilpasning flydende fotolitografi 3D fabrikation mikroaktuatorer mikrostrukturer smarte materialer lys drevet
Free-form Light aktuatorer - Fabrikation og Kontrol af aktivering i Mikroskopisk Scale
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zeng, H., Wasylczyk, P.,More

Zeng, H., Wasylczyk, P., Parmeggiani, C., Martella, D., Wiersma, D. S. Free-form Light Actuators — Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale. J. Vis. Exp. (111), e53744, doi:10.3791/53744 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter