Summary
플라즈몬 핀셋을 통합 마이크로 칩 제조 공정은 여기에 표시됩니다. 마이크로 칩은 최대 트래핑 힘을 측정하기 위해 갇힌 입자의 영상을 가능하게한다.
Abstract
플라즈몬 핀셋 극성 나노 크기의 물체를 한정하는 표면 플라즈몬 폴라를 사용합니다. 플라즈몬 핀셋의 다양한 디자인 중 몇은 고정화 된 입자를 관찰 할 수있다. 또한, 연구 제한된 수의 실험적 입자에 exertable 힘을 측정 하였다. 디자인은 nanodisk 돌출 형 또는 억제 나노 홀 유형으로 분류 될 수있다. 후자의 경우, 현미경 관찰은 매우 도전이다. 본 연구에서, 새로운 플라즈몬 집게 시스템 플라즈몬 나노 홀 구조의 대칭 축에 평행 및 수직 방향 모두에서 입자를 모니터링하기 위해 도입된다. 이 기능은 나노 홀의 가장자리 근처에 각 입자의 움직임을 관찰하기 위해 우리가 할 수 있습니다. 또한, 우리는 정량적으로 새로운 유체 채널을 사용하여 최대 트래핑 힘을 추정 할 수있다.
Introduction
마이크로 객체를 조작하는 능력은 다수의 마이크로 / 나노 실험 필수적인 기능이다. 직접 접촉 조작은 조작 된 개체가 손상 될 수 있습니다. 이전에 보유 개체를 해제하면 때문에 정지 마찰 문제의 도전이다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 1 유체, 전기 2, 3, 자기 또는 광 힘 4, 5, 6, 7을 사용하여 여러 간접 방법은 (8)이 제안되어있다. 광자의 힘을 사용 플라즈몬 핀셋는 입사 강도 9보다 큰 특별한 필드 강화 몇 배의 물리학을 기반으로합니다. 이것은 매우 강전 향상은 매우 작은 나노 입자를 포획 할 수있다. 예를 들면, 고정 및 나노 크기를 조작하는 것으로 나타났다폴리스티렌 입자 7, 10, 11, 12, 13, 14, 고분자 쇄 (15), (16) 단백질, 양자 점 (17) 및 DNA 분자 (8), (18) 등의 개체. 그들이 효율적으로 조사하기 전에 빨리 사라지거나 때문에이 레이저의 높은 강도로 인해 손상되기 때문에 플라즈몬 핀셋없이, 트랩 나노 입자 어렵다.
많은 플라즈몬 연구는 다양한 나노 골드 구조를 사용했다. 우리는 19 nanodisk 타입 12, 13, 14, 15로 돌출 금 구조를 분류 할
본 논문에서는 새로운 유체 마이크로 칩 디자인 및 제조 과정을 소개합니다. 이 칩을 사용하여, 우리는 플라즈몬 나노 평행 및 수직 방향 모두에서 plasmonically 포획 입자의 모니터링을 보여준다. 또한, 우리는 마이크로 칩의 팁 속도를 찾기 위해 유체 속도를 증가시켜 고정 된 입자의 최대 힘을 측정한다. 플라즈몬 핀셋에 대한 대부분의 연구는 정량적으로 자신의 실험 설정에서 사용되는 최대 트래핑 힘을 보여줄 수 없기 때문에이 연구는 유일하다.
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Protocol
주의 : 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 규정을 참조하십시오. 마이크로 칩 제조에 사용되는 화학 물질 중 일부는 급성 독성 및 발암 성. 공학적 관리 (흄 후드, 핫 플레이트, 및 정렬) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 실험실 코트, 전체 길이 바지, 및 폐쇄의 사용을 포함, 포토 리소그래피 및 에칭 공정을 수행 할 때 모든 적절한 안전 방법을 사용하십시오 -toe 신발).
PDMS의 마이크로 채널의 1. 제작
- 포토 리소 공정에 의한 마이크로 몰드의 제조
- 완전히 피라 세정 (도 1a)와 4 인치 Si 웨이퍼의 표면 상에 이물질을 제거한다. 접시에 피라냐 용액을 1 : 3의 비율로 황산 (H 2 SO 4), 과산화수소 (H 2 O 2)를 혼합한다. 서서히 강산 소량 첨가 (H 2 O 섞어
- 10 분 동안 피라냐 용액에서 웨이퍼를 담근다. 이어서, 나머지 피라냐 용액을 제거하기 위해 3 분 동안 탈 이온화 (DI) 물에 웨이퍼를 몰입. 10 초 동안 DI 물 흐르는 웨이퍼 린스. 나머지 DI를 제거하는 N 2 가스로 세척 과정을 3 회와 건조를 반복합니다.
- 상기 웨이퍼를 탈수 180 ℃에서 20 분 동안 핫 플레이트 상에 웨이퍼를 배치했다.
- 1,500 RPM (도 1B)에서 45 초 동안 웨이퍼를 스핀 코트 위에 네가티브 포토 레지스트 5 ㎖를 붓고; 스핀 코팅 한 후, 포토 레지스트 비드 때문에 포토 레지스트의 상대적으로 높은 점도의 웨이퍼 에지에서 생성된다.
- 5 시간 동안 수평 스탠드 평탄화, 포토 레지스트 - 코팅 된 웨이퍼 균형.
- 65에서 12 분 동안 핫 플레이트에서 레지스트 코팅 된 웨이퍼를 놓고° C, 95 ° C에서 35 분, 65 ° C (소프트 베이킹)에 12 분.
- 마스크 홀더와 노광 장치의 기판 스테이지에 소프트 베이크 웨이퍼상의 막에 마스크를 고정한다. 상기 포토 레지스트를 650 mJ의 고화 / ㎠에서 43 초 동안 자외선 (UV) 광에 노출시킨다.
- 65 ° C, 95 ° C에서 15 분, 65 ° C (노광 후 베이킹)에서 5 분에서 5 분 동안 핫 플레이트에 웨이퍼를 배치.
- 고화되지 않은 포토 레지스트를 제거하기 위해 30 분 동안 포토 레지스트 현상액에 웨이퍼를 담근다.
- 나머지 IPA를 제거하기 위해 이소 프로필 알콜 (IPA) 및 N 2 가스로 건조와 웨이퍼를 헹군다.
- 완전히 피라 세정 (도 1a)와 4 인치 Si 웨이퍼의 표면 상에 이물질을 제거한다. 접시에 피라냐 용액을 1 : 3의 비율로 황산 (H 2 SO 4), 과산화수소 (H 2 O 2)를 혼합한다. 서서히 강산 소량 첨가 (H 2 O 섞어
- PDMS의 마이크로 채널의 제조
- 웨이퍼 및 대기압 플라즈마 시스템 (25)을 사용하여 W (200)의 전력에서 1 분 동안의 포토 레지스트 몰드의 표면을 처리; CH 4 가스 흐름 및 그 각각 6 및 30 sccm으로해야한다. 쉽게 polyd를 분리하는 소수성 처리를 수행웨이퍼 및 포토 리지 스트 몰드 (도 1C)의 표면으로부터 imethylsiloxane (PDMS) 마이크로.
- PDMS의베이스 (10)의 혼합 비율 경화제하여 PDMS 용액을 제조 하였다 : 1. 2 분 동안 혼합물을 교반한다.
- 페트리 접시 안에 웨이퍼 (150mm X 15mm)을 놓고 PDMS 용액 100 ㎖를 추가한다. 데시 케이 터를 사용하여 교반로부터 생성 된 기포를 제거한다.
- PDMS의 용액 (도 1D 및 H)를 고화 80 ° C에서 2 시간 동안 오븐에서 페트리 접시를 배치했다.
- 면도날과 PDMS 마이크로 채널의 윤곽을 따라 절단 한 웨이퍼에서 분리; 13mm 길이 300 ㎛ 폭, 150 ㎛의 높이 (도 1E, F, 및 I) : 제조 된 PDMS 마이크로 채널은 다음의 치수를 가져야한다.
주 : 정공 두 종류의 단일 모드 광섬유 (SMF) 케이블 및 튜브를 삽입 할 micropuncture 의해 생성되는 (a 유입구PDMS의 마이크로 채널 (도 1g에 ND 출구)). 모드 광섬유 케이블은 금 접시에 나노 홀 가공에 레이저 빔을 방출하기 위해 사용된다. 관을 삽입 / PDMS 마이크로 채널 행 / 입자 용액을 추출하기 위해 사용된다. - PDMS의 마이크로 채널의 양쪽 끝 부분에 1.5 mm의 입구 및 출구 구멍을 천공. PDMS의 마이크로 채널의 중심에서 0.3 mm SMF 케이블 구멍 천공.
골드 플레이트 2 에칭 프로세스
- 25 X 6.25 mm (2) (도 2a)의 치수 시판 금 판을 준비한다.
- 다음 청소 절차와 골드 플레이트에 이물질을 제거합니다. 5 분마다 아세톤, 메탄올, 및 DI 물에 담근 다음 순서 면도.
- 10 초 동안 금 판을 탈 이온수로 3 회 세척하여 잔류 DI 물을 제거하기 위해 N 2 가스에 의해 상기 플레이트를 건조.
- 대한 핫 플레이트에 골드 플레이트를 놓습니다180 ° C에서 20 분간 완전히 남아있는 수분을 제거한다.
- 3,000 rpm에서 40 초 동안 금 접시에 스핀 코트에 헥사 메틸 디 실라 잔 (HMDS) 0.5ml를 붓는다.
- 3,000 rpm에서 40 초간 스핀 코팅 위에 HMDS 스핀 코트에 포지티브 레지스트를 0.5 mL로 붓는다 (도 2B).
- 110 ° C (소프트 베이킹)에 90 초 동안 핫 플레이트에서 레지스트 코팅 된 금 판을 놓는다.
- 유리 웨이퍼상의 막에 마스크를 고정하고, 기판 스테이지에 소프트 베이크 금 판을 놓는다. 포토 레지스트 (64)를 용해 엠제이 / ㎠로 4.5 초간 UV 광에 노출시킨다.
- 1 분은 용해 된 포토 레지스트 (도 2C)을 제거하는 포토 레지스트 현상액에 금판을 담근다. DI 물 금판을 씻어 N 2 가스로 건조.
- 노출 금 (도 2D)를 제거하기 위해 28 Å / s의 에칭 속도로 45 초 동안 금 에칭액 금판을 담근다. DI의 물 공급과 골드 플레이트를 씻어R 및 N 2 가스로 건조.
- 노출 티 (도 2E)를 제거하기 위해 25 Å / s의 에칭 속도에서 5 초 동안 및 Ti 부식액에 금판을 담근다. DI 물 금판을 씻어 N 2 가스로 건조.
- 3 분마다 (도 2F), 아세톤, 메탄올, 및 DI 물에 침지하여 금 플레이트에 남아있는 포토 레지스트를 제거; 필기 순서 판을 담가.
- 10 초 동안 골드 플레이트를 탈 이온수로 3 회 씻어. N 2 가스로 건조는 DI 물을 제거합니다.
- 완전히 수분을 제거하고 120 ℃에서 3 분간 핫 플레이트에 금판 장소; 제조 된 금 블록은 400 × 150 ㎛의 2 (도 2H) 여야한다.
- 밀 에칭 (도 2G 및 I) 이후에 제조 된 금 블록의 중앙에 집속 이온 빔 (FIB)을 사용하여 400 나노 나노 홀. 금 BL에 초점을 370 나노 미터 원형 패턴 만들기3 초 동안 28 펜실베니아 30 kV의 가속 전압과 이온 옥토퍼스.
마이크로 칩 3. 조립
- 80 W의 전력 및 825 mTorr로 (25)의 압력에서 플라즈마 시스템과 함께 첨부하는 O 2 플라즈마로 1 분 동안 PDMS 마이크로 채널 플레이트와 금의 두 표면을 처리한다.
참고 : 금 블록과 PDMS 마이크로 채널은 마이크로 미터 수준에 있기 때문에 정밀 이러한 사항을 추가하는 특히 어렵다. 따라서, 카메라와 수동 단계가있는 정렬을 사용합니다. - 노광 장치 (도 3a)의 마스크 홀더에 마스크 필름을 부착하기 위해 사용되는 유리 웨이퍼를 고정.
- 유리 웨이퍼에 대한 O 2 -plasma 처리 PDMS 마이크로 채널을 연결; PDMS의 친수성이기 때문에, 그것은 쉽게 접착 용액없이 유리 웨이퍼에 부착한다. 노광 장치 (도 3a)의 기판 스테이지에 금판 수정.
- 일의 중심을 찾습니다노광 장치에서 카메라를 사용하여, 동일 축 상에 배열 된 전자 SMF 케이블 구멍 금 블록. 두 부분 (그림의 (b)와 c)를 결합하는 수동 단계를 들어 올립니다.
PDMS 코팅에 의해 마이크로 칩 사이드 표면 조도 4. 개선
주 : 400 × 150 ㎛의 2 고정 치수를 금 플레이트는 PDMS 재료보다 잘라 상대적으로 더 어렵다. 따라서, 웨이퍼에서 PDMS 마이크로 채널을 분리, 면도날은 금판보다 큰 조각을 절단하는 데 사용된다. 채널의 내부를 현미경 (도 4a)를 사용하여 측면으로부터 관찰 될 수 있도록 두 개의 부분을 조합 한 후, 금 접시에 PDMS 상대적인 과량 부분은 그때 절단한다. 그러나, 윈도우로서 사용되는 절단면은, 높은 표면 거칠기를 가지며, 따라서 (도를 채널에 흐르는 입자의 흐린 이미지를 생성4B). PDMS의 솔루션을 코팅이 문제를 해결하기 위해 다시 수행된다.
- 10에서 에이전트를 PDMS 염기를 혼합하고, 경화하여 PDMS 용액을 제조 하였다 : 1의 비율로 2 분 동안 교반 하였다.
- 페트리 접시에 PDMS 용액 2 mL를 부어 1,000 RPM (도 4c)에서 30 초간 스핀 코팅을 수행한다.
- 페트리 접시 (그림 4D)에 현미경에 위치 할 것입니다 마이크로 칩의 표면을 놓습니다. PDMS의 용액을 고화 80 ° C에서 1 시간 동안 오븐에서 페트리 접시를 배치했다.
- 마이크로 칩 및 면도날을 이용하여 PDMS의 테두리를 절단하고이어서이 페트리 접시에서 분리 (도 4E, F).
5. 레이저 커플 링 마이크로 칩에 SMF 케이블을 삽입
주 : 플라즈몬 집게 시스템 들어, 1,064 나노 미터 파장의 광 파이버에 입사 된 레이저가 사용된다. SMF 케이블은 INCI의 직경 때문에 사용오목 레이저 (5mm)는 마이크로 칩의 금 블록 (400 × 150 ㎛의 2)에 나노 홀 가공에 레이저 광을 방출하도록 너무 막대한 것이다. 모드 광섬유 케이블의 클래드 직경 125 μm의 것이다. 따라서, 입사 레이저와 SMF 케이블을 연결해야합니다.
- 현미경 목표에 40X 대물 렌즈는 SMF 커플러 마운트에 연결합니다. 모드 광섬유 커플러의 섬유 클램프에 SMF 케이블을 고정합니다. 대물 렌즈의 후방 구멍을 채우기 위해, 입사 레이저 광을 맞추고.
- 모드 광섬유 커플러에 장착 된 3 축 수동 단계를 조정함으로써 SMF 케이블의 코어에 레이저 빔을 집중.
- 마이크로 칩의 SMF 케이블 구멍에 SMF 케이블의 반대쪽을 삽입합니다. 마이크로 칩의 고정 화이버가 분리 될 수 없기 때문에, 광케이블의 가장자리에 삽입하기 전에, 레이저 파워를 측정한다.
- 모드 광섬유 캡의 간극으로부터 흐르는 입자 용액의 누출을 차단하는 에폭시 접착제를 사용하는 SMF 케이블 구멍을 봉쇄제작 구멍 (300 μm의)와 SMF 케이블 (125 μm의)의 클래딩; 삽입 된 광섬유 케이블의 단부는 유체 흐름을 방지하기 위해 상기 마이크로 입력 안된다. 수동은 나노 홀을 호스팅 금 블록에 수직이되도록 시각적 피드백을 이용하여 광섬유 케이블 정렬.
마이크로 칩 6. 플라즈몬 트래핑 단일의 형광 폴리스티렌 입자
- 마이크로 시린지로, 입자 용액으로 채워진 주사기를 첨부. 형광 현미경의 샘플 무대에 커버 유리를 놓습니다. 마이크로 칩의 유입 / 유출 구멍에 튜브를 연결한다. 커버 글라스 위에 PDMS 코팅 된 마이크로 칩의 표면에 놓는다.
- 형광 현미경에 설치된 카메라 채널의 내부를 관찰함으로써 침수 60X 대물 렌즈에 직교하는 마이크로 칩을 배치. 장소에 마이크로 칩을 해결하기 위해 투명 테이프를 사용합니다. 주사기 네브라스카와 마이크로 칩의 입구 관 연결edle.
- 20 μm의 / 초에서 마이크로 제어하여 마이크로 칩에 입자 용액을 삽입한다. 이 때, 형광 램프가 켜질 때 형광체 입자가 채널에서 잘 관찰 될 수 있음을 확인한다.
- 입자 솔루션은 마이크로 칩의 콘센트에서 종료 될 때까지 기다립니다. 3.4 μm의 / s의 속도를 설정합니다.
- 는 나노 홀에 레이저를 방출되도록 레이저 소스 장치를 켜십시오; 형광 입자는 나노 홀의 가장자리에 갇혀됩니다.
- 포획 된 입자 탈출까지 마이크로 펌프를 제어함으로써, 0.4 ㎛의 / s의 단위의 유체 속도 램프. 포집 된 입자가 탈출 할 때 유체 속도를 측정합니다. 이 측정 유체 속도를 이용하여 각각의 레이저 강도에 대한 최대 포집 력을 구하는.
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Representative Results
PDMS의 마이크로 채널 및 나노 홀 금판의 제조 공정은도 1 및도 2에 도시된다. 본 방법은 두 부분을 결합하여 실제 마이크로 칩은도 3에 도시되어있다. PDMS의 마이크로 칩의 측면으로부터 상기 채널의 내부를 나타 내기 위해 절단 하였다. 그러나,이 때문에 절단면의 표면 거칠기의 채널에 흐르는 입자를 관찰하기 어려웠다. 따라서도 4에 도시 된 바와 같이, 이러한 문제를 해결하기 위해 PDMS 코팅 방법을 소개했다.
우리는 PDMS 코팅의 효과를 확인하기 위해 마이크로 칩의 폴리스티렌 입자를 흐르는, 5 μm의를 관찰했다. 도 5는 현미경을 이용하여 마이크로 칩에서 관찰 된 실제 제조 마이크로 칩과 입자를 나타낸다. 도 5a 및 C 전과 후에 appeara이다마이크로 칩의 NCES. 도 5b 및 D는 각각의 확대 된 표면이다. 도 5F는 입자의 가장자리가 특히 명확하고 움직임을 모니터링 할 수 있다는 것을 알 수있는 반면,도 5E는, 흐르는 흐리게 입자를 나타낸다. 이와 같이, 마이크로 칩 표면의 PDMS 코팅 포획 입자의 모니터링에 필수적이다.
도 6은 플라즈몬 집게 시스템 플라즈몬 광 포획을받은 100 nm의 폴리스티렌 입자를 나타낸다. 0.14의 개구 수 (NA)와 SMF 케이블이 사용되었다. 튜브는 마이크로 칩 채널의 입구 / 출구 구멍에 삽입 하였다. 마이크로 펌프를 삽입하고, 100 nm의 형광 폴리스티렌 입자 용액을 수집 하였다. 플라즈몬 현상에 의해 포획 된 입자의 내부 모습을 강조하기 위해, 그림 (6a)의 점선 부분은 삽입으로 확대되었습니다 도 7은 마이크로 채널에서 흘러 100 nm의 형광 폴리스티렌 입자를 포획하고 0.42 mW의 / μm의 (2)의 강도 나노 홀이 방출 된 연속적인 이미지를 도시한다. 도 7a에 도시 된 바와 같이, 입자는 유체 방향 3.4 μm의 / s의 일정한 속도로 흐른다. 레이저가 턴온 된 후, 입자들 중 하나는도 7b에 도시 된 바와 같이, 나노 홀에서 포획 하였다. 도 7c에 도시 된 바와 같이 반대로, 다른 입자의 스트림으로 흘렀다. 포집 된 입자가 탈출 때까지, 흐름 속도가 증가 하였다. 도 7D는 PA를 도시rticle는 함정에서 탈출. 지금이 순간, 우리는 입자가 탈출 할 때 유체 속도를 측정하여 직접 관찰과 트래핑 힘을 추정 할 수있다. 우리는 또한 반대 방향으로 일했다. 대신에, 유속을 증가시키는, 점차에서 1mW의 감소율에서 레이저 출력이 감소하고, 입자가 탈출 할 때 강도를 기록 하였다. 이 레이저 강도는 최소 트래핑 레이저 강도로 정의되고, 0.24 mW의 / 2 ㎛로 측정되었다. 
그림 PDMS 마이크로 채널의 1. 제작. (a)는 실리콘 웨이퍼의 제조. 웨이퍼 (b) 포토 레지스트를 스핀 코팅. (c) 포토 리소그래피 공정에 의해 제조 마이크로 몰드. (d) 상기 웨이퍼의 PDMS 용액을 주입 한 후, 오븐을 이용하여 PDMS 응고한다. (예를)는 마이크로 절단 PDMS. (f) 상기 웨이퍼로부터 PDMS 마이크로 채널의 분리. (g) 입구 / 출구와 SMF 케이블 구멍이 PDMS 마이크로 채널에 천공. 실제 (H)는 웨이퍼 상에 PDMS를 고화. (I) 실제 떼어 PDMS 마이크로 채널. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 
에칭 처리 후의 금 접시에 나노 홀 (2)의 제조를도. 유리에서의 Au 및 Ti의 (a) 증착. 금판의 (b) 포토 레지스트를 스핀 코팅. UV 광에 노출 된 후 (C)에 용해 된 포토 레지스트 제거. (d)의 Au 에칭. (E) 티 에칭. (F) 레지스트 재 남은 moval. (g) 금 블록에 집속 이온 빔 밀링 나노 홀. (H) 실제 제조 금 블록. (I) 금 블록의 실제 가공 된 나노 홀. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 
마이크로 칩의 그림 3. 조립 과정. (a), 마스크 홀더와 기판 스테이지에 PDMS 마이크로 채널 플레이트 및 금을 고정 각각 얼 라이너에 장착. (b) 상기 PDMS 마이크로 채널 부와 O 2 플라즈마로 표면 처리 한 후 금 판의 조합. (c, d) 조합으로 조립 된 마이크로 칩. PDMS의 마이크로 채널 과량의 (E)를 제거.ce.jove.com/files/ftp_upload/55258/55258fig3large.jpg "target ="_ blank "> 검색이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 
PDMS 코팅에 의해 표면 거칠기의 개선 4. 공정도. (a) 두 부분을 결합 후 면도날을 사용하여 과량의 제거. (b) 절단 후의 마이크로 칩의 높은 표면 조도. 페트리 접시 (c)에서 PDMS 솔루션 스핀 코팅. 스핀 - 코팅 된 PDMS 용액에 마이크로 칩의 창 표면을 찍기 (d). 페트리 접시에서 (E) PDMS 코팅 된 마이크로 칩의 분리. (F) PDMS 코팅에 의해 표면 거칠기의 개선. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 5는 전 PDMS 코팅 후 마이크로에 마이크로 칩과 5 ㎛의 폴리스티렌 입자의 관찰을 조립. PDMS 코팅 전에 확대도 (a, b) 마이크로 칩. PDMS 코팅 후의 확대도 (c, d) 마이크로 칩. (E, F)의 전후 PDMS 코팅 후의 미세 입자 관찰. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
6. 설계 플라즈몬 트위터 시스템을 그림. (a) 플라즈몬 집게 시스템의 개략도. (b 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 7 트래핑 및 마이크로에 100 nm의 형광 폴리스티렌 입자의 방출. (a) 입자의 스트림으로 흐르는 마이크로 채널. 다른 입자에 비해 나노 홀에 (b, c) 입자 포획. 증가로 인한 유체 힘 트랩 탈출 (d) 입자. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
도 6a의 사각형 도트에 도시 된 바와 같이, SMF 케이블, 마이크로 칩의 SMF 케이블 구멍에 삽입 하였다. 모드 광섬유 케이블 구멍이 케이블의 직경보다 크기 때문에, 에폭시 접착제가 흐르는 입자 용액의 누출을 차단하는 간극을 밀봉하기 위해 사용되었다. 에폭시 접착제의 적용 전에, 금 블록과 케이블 단부는 동축 현미경을 사용하여 손으로 정렬되어야한다. 이 동축으로 정렬되도록 삽입 된 케이블 단부 및 나노 홀 이상적이지만, 약간의 오정렬은 그것이 0.14 NA SMF 케이블 가장자리의 단부로부터 방출되면, 레이저 빔이 발산하기 때문에 허용하고, 빔이 매우 큰 영향을 될 수있는 부위. 마이크로 칩이 현미경의 광축에 수직하게 구성 이었으므로 직접 나노 홀의 위치를 관찰 할 수 없었다. 나노 홀의 위치 간접적 나노 홀에 plasmonically 포획 입자의 위치를 관찰함으로써 결정할 수있다. 에이해결책은 광섬유 케이블에 카메라를 설치하고 금을 모니터링 블록을 이용하여 제공 될 수있다.
마이크로 칩의 독특한 기능은 실시간으로 플라즈몬 나노 홀 근처 입자의 움직임을 감시하는 기능입니다. 입자의 움직임을 설명하는 시나리오를 따른다. 유체 전달 입자를 스트리밍 할 때, 일부의 입자는 금 블록을 향해 이동한다. 어떤 경우에는, 입자 인해 나노 홀에 매력에 나노 홀의 가장자리에 특히 가까이 가져 결국 고정된다. 입자가 유체에 힘을 초과 이때, 광 힘이 가해. 이어서, 고정 된 입자는 나노 홀 테두리 유속 증가 달아나; 따라서, 유체의 힘 광학 힘보다 강해진다. 최대 포집 력이 단자 유속에서 측정 할 수있다. 입자는 g과 물리적으로 접촉되어 있기 때문에, 종래의 항력 식을 사용할 수 없습니다나노 홀에서 오래 된 벽입니다. 금 벽면 효과를 고려하기 위해 표면 근처의 유체 운동을 고려한 유한 요소 방법을 이용하여 유체의 힘을 얻어.
우리는 레이저 빔의 축을 따라 입자 역학의 모니터링을 가능하게하는 새로운 플라즈몬 트위터 설정을 도입했습니다. 대조적으로, 이전의 연구는 단지 예 nanoblock 12 nanodisk 13, 14, 19, 21, 20 nanostick 및 nanopyramid (18)와 레이저 빔 축에 수직 인 평면에서 입자의 움직임을 소개했다. 또한, 나노 홀 형태의 경우, 트래핑 아니라 단지 23 시각적 모니터링 (10) (11)에 의해 산란 된 신호를 모니터링하여 목격 할 수있다. 하나,우리는 정확하게 때문에 현재의 영상 기술의 제한된 기능의 입자의 위치를 측정 할 수 없었다. 이미징 품질이 더 정확한 전위 측정을 확인하기 위해 개선되어야한다. 이 기술은 단일 분자의 특성 및 바이오 센싱에 적용 할 수 있습니다.
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Disclosures
저자가 공개하는 게 없다.
Acknowledgments
이 연구는 ICT의 R & MSIP / IITP (R0190-15-2040, 컨텐츠 구성 관리 시스템의 개발 및 3D 인쇄 시뮬레이터 스마트 재료를 사용)의 D 프로그램에 의해 지원되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Negative photoresist | MicroChem | SU-8 2075 | |
| Developer | MicroChem | SU-8 Developer | |
| Positive photoresist | Merck Ltd. | AZ GXR-601 | |
| AZ Photoresist Developers | Merck Ltd. | AZ 300 MIF | |
| HMDS | Merck Ltd. | AZ Adhesion Promoter | |
| Aligner | Midas System | MDA 400M | |
| Atmospheric plasma machine | Atmospheric Process Plasma Co. |
IDP-1000 | |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Corning | Sylgard 184 A/B | |
| Gold coated test slides | EMF Co. | TA124(Ti/Au) | |
| Au etchant | Transene Inc. | TFA | |
| Ti etchant | Transene Inc. | TFT | |
| 40X objective lens | Edmund Optics | 40X DIN | |
| 60X water immersion objective lens |
Olympus | LUMPLFLN 60XW | |
| Optical fiber incident laser | IPG Photonic | YLR 10 | |
| SMF coupler | Thorlabs | MBT612D/M | |
| Syringe micropump | Harvard | PC2 70-4501 | |
| Fluorescent microscope | Olympus | IX-51 | |
| Plasma system | Femto Science Inc | CUTE-MPR |
References
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