Der steuerbare nanoskalige Flüssigkeitstransport in Nanokanälen –Nanofluidik1– erfolgt auf den gleichen Längenskalen wie die meisten biologischen Makromoleküle und ist vielversprechend für biologische Analysen und Erfassungen, medizinische Diagnose und Materialverarbeitung. Verschiedene Designs und Simulationen wurden in der Nanofluidik entwickelt, um Flüssigkeiten und Partikelsuspensionen basierend auf Temperaturgradienten2, Coulomb Ziehen3, Oberflächenwellen4, statische elektrische Felder5,6,7und Thermophorese8 in den letzten fünfzehn Jahren zu manipulieren. Kürzlich wurde bei SAW9 gezeigt, dass es nanoskalige Flüssigkeitspumpen und -abflüsse mit ausreichendem akustischen Druck produziert, um die Dominanz von Oberflächen- und viskosen Kräften zu überwinden, die ansonsten einen effektiven Flüssigkeitstransport in Nanokanälen verhindern. Der Hauptvorteil des akustischen Streamings ist seine Fähigkeit, einen nützlichen Fluss in Nanostrukturen ohne Bedenken über die Details der Chemie der Flüssigkeits- oder Partikelsuspension zu fördern, was Geräte, die diese Technik sofort nutzen, für biologische Analysen, Erfassungen und andere physikalisch-chemische Anwendungen nützlich macht.
Die Herstellung von SAW-integrierten nanofluidischen Geräten erfordert die Herstellung der Elektroden – des interdigitalen Wandlers (IDT) – auf einem piezoelektrischen Substrat, Lithiumniobat10, um die Erzeugung des SAW zu erleichtern. Reaktive Ionenätzung (RIE) wird verwendet, um eine nanoskalige Depression in einem separaten LN-Stück zu bilden, und LN-LN-Bindung der beiden Stücke erzeugt einen nützlichen Nanokanal. Das Herstellungsverfahren für SAW-Geräte wurde in vielen Publikationen vorgestellt, ob mit normaler oder abhebter ultravioletter Photolithographie neben Metallsputations- oder Verdampfungsabscheidung11. Damit der LN RIE-Prozess einen Kanal in einer bestimmten Form ätzt, wurden die Auswirkungen auf die Ätzrate und die endgültige Oberflächenrauheit des Kanals aus der Auswahl verschiedener LN-Ausrichtungen, Maskenmaterialien, Gasfluss und Plasmaleistung untersucht12,13,14,15,16. Die Plasmaoberflächenaktivierung wurde verwendet, um die Oberflächenenergie deutlich zu erhöhen und damit die Festigkeit der Bindung in Oxiden wie LN17,18,19,20zu verbessern. Ebenso ist es möglich, LN heterogen mit anderen Oxiden wie SiO2 (Glas) über eine zweistufige plasmaaktivierte Klebemethode21zu verbinden. Insbesondere die Raumtemperatur-LN-Bindung wurde mit verschiedenen Reinigungs- und Oberflächenaktivierungsbehandlungen untersucht22.
Hier beschreiben wir detailliert den Prozess zur Herstellung von 40 MHz SAW-integrierten Nanokanälen mit einer Höhe von 100 nm, die oft als Nanoslitkanäle bezeichnet werden (Abbildung 1A). Effektive Flüssigkeitskapillarfüllung und Flüssigkeitsentleitung durch SAW-Betätigung zeigt die Gültigkeit sowohl der Nanoslit-Fertigung als auch der SAW-Leistung in einem solchen nanoskaligen Kanal. Unser Ansatz bietet ein nano-akustofluidisches System, das die Untersuchung einer Vielzahl von physikalischen Problemen und biologischen Anwendungen ermöglicht.