Article de méthode

Fabrication de Surfaces réactives avec brosse-comme et Films réticulés de copolymères bloc Azlactone fonctionnalisés

DOI :

10.3791/57562

⸱

30 juin 2018

 ,  ,  , 
1Chemical Engineering Department, Kansas State University, 2Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory

Dans cet article

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Méthodes de fabrication de surface pour dépôt à motifs de nanomètre épais brosses ou micron épais, films de réticulé d’un copolymère bloc azlactone sont signalées. On discute des étapes expérimentales critiques, résultats représentatifs et limites de chaque méthode. Ces méthodes sont utiles pour créer des interfaces fonctionnelles avec les caractéristiques matérielles adaptées et réactivité de surface accordable.

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dans cet article, les méthodes de fabrication qui génèrent de nouvelles surfaces à l’aide du copolymère bloc basé sur azlactone, poly (méthacrylate de glycidyle) -bloc- poly (vinyl-azlactone de diméthyle) (PGMA -b- PVDMA), sont présentés. En raison de la forte réactivité d’azlactone groupes amine, thiol et groupements hydroxyles, PGMA - surfaces de PVDMA -bpeuvent être modifiés avec des molécules secondaires pour créer des interfaces fonctionnalisés chimiquement ou biologiquement pour une variété d’applications. Précédents rapports des motifs PGMA -bPVDMA - interfaces ont utilisé des techniques de structuration de haut en bas traditionnel qui génèrent des films non uniforme et chimies de fond mal maîtrisée. Nous décrivons ici les techniques de structuration personnalisées qui permettent le dépôt précis de très homogènebPGMA -, PVDMA - films dans les milieux qui sont chimiquement inertes ou qui ont des propriétés biomolécule. Ce qui est important, ces méthodes sont conçues pour dépôt PGMA -bPVDMA - films d’une façon qui préserve totalement azlactone fonctionnalités par le biais de chaque étape du traitement. Films à motifs montrent des épaisseurs bien contrôlées qui correspondent aux brosses de polymère (~ 90 nm) ou à des structures hautement réticulé (~ 1-10 μm). Modèles de brosse sont générées en utilisant soit le Parylène Lift-off ou interface modes d’assemblage décrits et sont utiles pour une modulation précise de réactivité de surface dans l’ensemble chimique en ajustant soit le PGMA -bPVDMA - plan de la densité ou la longueur du bloc VDMA. En revanche, l’épaisseur, réticulé PGMA -b- PVDMA modèles sont obtenus en utilisant une technique d’impression micro-contact personnalisée et offrent l’avantage d’une charge plus élevée ou la capture de matières secondaires en raison de la surface supérieure aux ratios de volume. La procédure expérimentale détaillée, caractérisations de critique de film et des guides de dépannage pour chaque procédé de fabrication sont discutés.

Introduction

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Développer des techniques de fabrication qui permettent un contrôle souple et précis de la fonctionnalité de surface chimique et biologique est souhaitable pour une variété d’applications, de la capture des contaminants de l’environnement de développement de prochaine génération biocapteurs, les implants et dispositifs1,2en génie tissulaire. Polymères fonctionnels sont excellents matériaux pour le réglage des propriétés de surface par le biais de « greffe de » ou « greffage de » techniques3. Ces approches permettent pour le contrôle de la réactivité de surface basée sur les fonctionnalités chimiques du monomère et le poids moléculaire du polymère4,5,6. Polymères à base de azlactone ont été intensément étudiés dans ce contexte, comme groupes azlactone couple rapidement avec les nucléophiles différents dans les réactions de l’ouverture du cycle. Cela inclut des amines primaires, alcools, thiols et des groupes de l’hydrazine, conférant ainsi une voie versatile à davantage la fonctionnalisation de surface7,8. Films de polymère à base de azlactone ont été employés dans différents environnement et applications biologiques incluant analyte capturent9,10, cellule culture6,11et antisalissure / revêtement anti-adhésif12. Dans de nombreuses applications biologiques, structuration des films de polymères azlactone à nano à des échelles de longueur micromètre est souhaitable pour faciliter le contrôle spatial de biomolécule présentation, interactions cellulaires, ou de moduler les interactions surface13, 14,15,16,17,18. Donc les PROCEDES de fabrication devraient être élaborés pour offre uniformité modèle haut et épaisseur de film bien contrôlés, sans compromettre la fonctionnalité chimique19.

Récemment, Lokitz et coll. ont développé un PGMA -bPVDMA - copolymère à blocs qui était capable de manipuler la réactivité de surface. Couple de blocs PGMA aux surfaces porteuses d’oxyde, à rendement élevées et accordables densités de surface d’azlactone groupes de20. Méthodes déclarées pour la structuration de ce polymère pour la création d’interfaces biofonctionnels autrefois les approches traditionnelles photolithographie de haut en bas qui a généré des films de polymère non uniforme avec des régions contaminées par des résidus matériau de résine photosensible, causant des niveaux élevés des interactions chimiques et biologiques non spécifiques21,22,23. Ici, tentatives pour passiver les régions a causé une réaction croisée avec les groupes azlactone, compromettre la réactivité de polymère. Compte tenu de ces limitations, nous a récemment développé des techniques pour brosse le patterning (~ 90 nm) ou hautement réticulé (~ 1-10 μm) films de PGMA -b- PVDMA dans des milieux chimiquement ou biologiquement inertes d’une manière qui préserve totalement la substance chimique fonctionnalité du polymère24. Ceux-ci ont présenté méthodes utilisent Parylène déjaugeage, axés sur l’interface de l’Assemblée (IDA) et par microcontact personnalisé des techniques d’impression (μCP). Les méthodes expérimentales très détaillées de ces approches de structuration, ainsi que les caractérisations de la critique de film et les défis et les limites associées à chaque technique sont présentés ici sous forme écrite et vidéo.

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Protocole

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. PGMA -b- PVDMA synthèse20

  1. Synthèse de l’agent de transfert des macro-chaîne PGMA (Macro-DEC)
    1. Utiliser un flask réaction de fond rond 250 mL équipé d’un bar de polytétrafluoroéthylène-enduit magnétique remuer.
    2. Combiner les 14,2 g de méthacrylate de glycidyle GMA (142.18 g/mol) 490,8 mg de 2-cyano-2-yle dodécyl trithiocarbonate (CPDT) (346.63 g/mol) et 87,7 mg de 2, 2′-azobis (4-méthoxy-2, 4-diméthyl valeronitrile) (V-70) (308.43 g/mol) (rapport molaire de CPDT : V-70 = 5:1) et le benzène (100 mL) en air libre ballon à fond rond.
    3. Une solution contenant le mélange réactionnel à l’aide d’argon et remuez pendant 30 min. Par la suite mettre la solution dans un bain d’huile à température contrôlée à 30 ° C et réagir pendant 18 h.
      Remarque : Le poids moléculaire ciblé pour la Macro-LTC est 10 000 g/mol 18 heures a été déterminé à être le temps nécessaire pour atteindre la conversion raisonnable. La couleur de la solution de polymère est transparente jaune clair.
    4. Après 18 h, mettre fin à la réaction en immergeant le ballon dans le liquide N2.
    5. Précipiter le polymère en versant la solution jaune pâle du polymère/benzène (~ 100 mL) dans 400 mL d’hexane.
    6. Remuer le mélange pendant 5 min. précipité sera réglé à la base du gobelet et est récupéré par filtration.
    7. Sécher la nuit précipitée sous vide. Puis diluez-la dans 400 mL de tétrahydrofurane (THF). Re-précipiter dans l’hexane.
    8. Sécher toute la nuit ce nouveau précipité avec argon.
      Remarque : La Macro-LTC est une fine poudre jaune. Le rendement du produit de la réaction sera ~ 43,8 %. Len de la PGMA Macro-LTC est 7 990 g/mol avec une polydispersité (PDI) de 1,506 (MW = 12 030 g/mol).
  2. Synthèse de PGMA -b- PVDMA
    1. Fractionnaires distiller la VDMA sous pression réduite et la fraction intermédiaire (~ 70 %) pour l’utilisation de la réserve.
      Remarque : Ceci est nécessaire pour retirer l’inhibiteur de la polymérisation. L’appareil à distiller est fixée à une ligne de Schlenk et la valve d’air seal est partiellement ouverte à la conduite d’aspiration. Un minimum de chaleur est appliqué à l’aide d’un varistat et un chauffe-ballon jusqu'à ce que le monomère VDMA commence au cours de la distillation à raison de 1 goutte par seconde.
    2. Combiner le monomère (139.15 g/mol) de 2-4, 4-diméthyl-vinyle azlactone (VDMA) (10,436 g) avec le PGMA-macroCTA (1,669 g), V-70 (14,5 mg ; rapport molaire de PGMA-macroCTA : V-70 = 3:1) et le benzène (75,0 mL) dans une réaction de fond rond 250 mL single-cou flask équipé d’un Barre d’agitation magnétique revêtu de téflon.
      NOTE : l’information poids moléculaire, PVDMA : 139.15 g/mol, PGMA-macroCTA : 12 030 g/mol, benzène : 78.11 g/mol.
    3. Dégazer le mélange avec argon de haute pureté et remuer pendant 30 min et ensuite mis dans le bain d’huile à 32 ° C pour 18 h.
    4. Mettre fin à la réaction en immergeant le ballon dans le liquide N2.
    5. Précipiter le polymère trois fois dans l’hexane et faites-le sécher à température ambiante sous vide.
    6. Caractériser le poids moléculaire et la préparation du produit à l’aide de la chromatographie d’exclusion (S) (voir la Table des matières) conformément à la procédure en Lokitz et al. 20. Le chromatographe d’exclusion de taille (S) est équipé de trois colonnes mixtes-C µm PLgel 5 (300 x 7,5 mm) en série, un détecteur à indice de réfraction (longueur d’onde = 880 nm), un détecteur à barrettes de photodiode, le détecteur multi-d’angle diffusion de la lumière (MALS) (longueur d’onde = 660 nm) et un viscosimètre (voir la Table des matières).
      Remarque : Toutes les expériences faites sur ce produit manuscrit utilisé avec PGMA et PVDMA longueurs de bloc de 56 et 175, respectivement. Le poids moléculaire du copolymère bloc a 37 620 g/mol et le PDI 1.16.

2. génération des tendances de Parylène pochoir sur des substrats de silicium

  1. Revêtement Parylène
    1. Laisser agir de plaquettes de silicium dans l’acétone en poids 50 % dans l’eau pendant 5 min, suivi par sonication à 50 % en poids d’isopropanol (IPA) dans l’eau pendant 5 min.
    2. Rincer les tranches de silicium avec l’eau désionisée (DI) et sécher à l’azote.
    3. Déposez 80 nm à 1 µm épais Parylène N sur des plaquettes de silicium de 4 pouces à l’aide d’une coucheuse Parylène (voir la Table des matières).
      NOTE : Caractériser l’épaisseur des films de Parylène à l’aide d’un profilomètre de surface (voir la Table des matières).
      1. Calibrer l’épaisseur du film Parylène avec masse dimère Parylène pour chaque système de revêtement Parylène individuels.
        Remarque : Dans le système actuel, le dimère de Parylène N 80 ~ et ~ 1000 mg était tenu d’obtenir 80 nm et l’épaisseur de film de 1 µm, respectivement (basé sur la courbe d’étalonnage obtenue).
      2. Utilisez les paramètres suivants pendant le fonctionnement de la coucheuse Parylène : pression : 80 mTorr, durée : 1 h, la température du four : 690 ° C, température du vaporisateur : 160 ° C.
  2. Photolithographie
    1. Faire cuire les gaufres dans un four à 100 ° C pendant 20 min ; puis laisser des plaquettes pendant 3 min à température ambiante.
      NOTE : Temps d’attente supplémentaires améliore l’adhérence de la résine photosensible.
    2. Ajouter 2 mL de résine photosensible positive (voir la Table des matières) et répartir au centre de la plaquette enduit de Parylène. Essorage enduire les gaufrettes à 3000 tr/min pendant 30 s.
      Remarque : L’enduction centrifuge doit être faite sous le capot.
    3. Attendre 1 min, gaufrette de cuisson au four sur une plaque chauffante à 105 ° C pendant 1 min.
    4. Charger photomasque dans un système d’alignement de masque (voir la Table des matières). Exposer les gaufrettes à la lumière UV (λ = 325 nm) pour 10 s avec un dosage de 65 mJ/cm2.
    5. Laisser les gaufres pendant 5 min à température ambiante.
    6. Développer des gaufrettes en immergeant dans developer solution (voir la Table des matières) pour 2 min. Rincer les gaufres avec de l’eau désionisée et puis sécher avec N2. Pour ce faire sous le capot.
      Remarque : Après avoir développé, photoresist apparaît complètement retiré des zones exposées aux UV. Utiliser un microscope optique (voir la Table des matières) pour vérifier les plaquettes.
  3. Gravure ionique réactive
    1. Utiliser un outil de (RIE) la gravure ionique réactive (voir la Table des matières) pour etch gaufrettes développés avec le plasma d’oxygène.
    2. Appliquer un débit d’oxygène de 50 cm3/min à une pression de 20 mTorr.
    3. Pour une épaisseur de film de Parylène 1 µm, utilisez RF puissance de 50 W et plasma à couplage inductif (ICP) de 500 W pour 100 s devait supprimer Parylène exposée des zones à motifs. Cela correspond à un Parylène etch de 1.0 à 1,15 µm/min.
    4. Pour une épaisseur de Parylène de 80 nm, utilisation RF puissance de 50 W et pic de 200 W pour 55 s pour supprimer Parylène exposée des zones à motifs. Cela correspond à un Parylène etch de 570-620 nm/min.
      Remarque : Pour l’élimination efficace de Parylène, déterminent le Parylène etch taux pour chaque système RIE.
    5. Inspecter les substrats gravés avec un microscope optique. La surface de silicium apparaît brillante après que le Parylène est totalement supprimé de régions exposées.
    6. Vérifiez etch de profondeur à l’aide d’un profilomètre de surface (voir la Table des matières).

3. la procédure de décollage de Parylène

  1. Préparation des solutions de polymères
    1. Dissoudre PGMA -b- PVDMA dans le chloroforme (1 % en poids). Chloroforme devrait être anhydre pour éviter l’hydrolyse des groupes azlactone.
      NOTE : Chloroforme est le solvant préféré parce qu’il a un haut degré de solubilité pour le polymère, permettant plusieurs dépôts de surface uniforme des chaînes de polymère unique par rapport aux autres solvants organiques25.
  2. Nettoyage de Parylène pochoirs avec le plasma cleaner
    1. Allumez l’alimentation principale de la plus propre (voir la Table des matières) de plasma et de mettre les substrats enduit de Parylène dans la chambre plus propre de plasma.
    2. Mettre en marche la pompe à vide et évacuer l’air dans la chambre jusqu'à ce que le manomètre soit inférieure à 400 mTorr.
    3. Ouvrir la vanne de dosage et que l’air puisse entrer au plasma nettoyant jusqu'à ce que le manomètre indique 800-1000 mTorr légèrement.
    4. Sélectionnez RF avec le mode "Hi" et exposer les substrats pendant 3 min.
    5. À la fin du processus, éteignez la puissance RF et la pompe à vide.
    6. Arrêter le filtre au plasma et supprimer les substrats.
      Remarque : Après plasma nettoyage, la surface montre comportement hydrophile (Figure 1 b). L’angle de contact de l’eau de silicium nu des surfaces avant et après nettoyage de plasma est de 27° ± 2° et 0°, respectivement.
  3. Enduction centrifuge de PGMA -b- PVDMA, recuit et sonication sur les pochoirs de Parylène
    1. Spin-manteau immédiatement les substrats avec 100 µL de 1 % en poids PGMA -b- PVDMA dans le chloroforme anhydre à 1500 tr/min, 15 s à l’aide d’une coucheuse spin (voir la Table des matières).
      Remarque : Effectuez Enduction centrifuge dans 1-2 s de pipetage la solution de polymère pour minimiser le film non-uniformité causée par l’évaporation rapide de chloroforme.
    2. Recuire les films de polymère à 110 ° C dans une étuve à vide (voir la Table des matières) pour 18 h.
      NOTE : Recuit permet la ségrégation microphase polymère et attachement surface du bloc GMA à la surface26.
      1. Après le recuit, caractériser le revêtement polymère en mesurant l’angle de contact de substrats. Surfaces présentent un angle de contact de 75° ± 1° (Figure 1)20.
    3. Laisser agir les substrats dans 20 mL d’acétone ou de chloroforme pendant 10 min enlever la couche de Parylène et tout polymère physisorbées.
      Remarque : Utilisez les conditions suivantes de la sonication : puissance sonore ultra, 284 W ; Fréquence, 40kHz (voir la Table des matières).
      NOTE : Parylène peut également être décollée du substrat en appliquant un morceau de Scotch sur le bord du substrat puis en tirant la bande loin27.
    4. Rangez les substrats sous vide dans un dessicateur jusqu'à la caractérisation.

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Figure 1 : communiquez avec mesures d’angles pour les substrats de silicium traités. (A) nu de silicium, silicium de Plasma-nettoyé (B) , (C) Spin-enduit silicone avec PGMA-b-PVDMA (après recuit et sonication dans le chloroforme). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

4. PGMA -bPVDMA - axés sur l’Interface remontage

Remarque : Cette procédure peut être effectuée sur des substrats contenant un contexte chimiquement inerte (section 4.1) ou un fond biologiquement inerte (section 4.2), selon l’application.

  1. Préparation du fond chimiquement inerte sur des substrats de silicium
    1. Utiliser plasma oxygène pour nettoyer le silicium nu (section 3.2).
    2. Distribuer 100 µL de trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS) sur une boîte de Pétri et placer les substrats de silicium à l’intérieur d’un dessiccateur à vide à côté de la boîte de Pétri.
    3. Appliquer sous vide (-750 Torr) pendant 1 h pour le dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
      ATTENTION : La TPS est hautement toxique et le procédé doit être effectuée à l’intérieur d’une hotte aspirante.
      Remarque : Après 1 h le substrat montre comportement hydrophobe. Un angle de contact de 109° ± 3° est généralement mesuré après le processus de maladies cardiovasculaires. L’épaisseur de la pellicule TPS est 1,5 ± 0,5 nm.
      NOTE : TPS bloque la réaction de l’oxyde de surface réactive avec PGMA -b- PVDMA.
    4. Enrober les gaufrettes avec Parylène (1 µm d’épaisseur). Effectuer la photolithographie et ions réactifs gravure pour générer des patrons de Parylène (section 2) et découpent la couche TPS dans les régions exposées.
  2. Préparation du fond de polyéthylène glycol (PEG) sur des substrats de silicium.
    1. Utiliser le plasma d’oxygène pendant 3 min pour nettoyer le substrat de silicium nu (section 3.2).
    2. Effectuer CVD de TPS pendant 1 h (section 4.1.2).
    3. Immerger (substrats) dans une solution de wt/v de 0,7 % de Pluronique F-127 dans l’eau ultrapure pendant 18 h pour générer une couche PEG sur la surface28,29.
      Remarque : Pluronique contient un bloc de polymère oxyde polypropylène hydrophobe (PPO) entre deux chaînes de cheville. Le bloc de la PPO ancre le polymère à la surface TPS alors que les chaînes de cheville sont exposées à la solution28.
    4. Laver et rincer le substrat pendant 5 min avec 100 mL d’eau ultrapure.
    5. Dépôt de 80 nm à 1 µm épais Parylène N sur des plaquettes de silicium de 4 pouces à l’aide d’une coucheuse Parylène.
    6. Effectuer la photolithographie et ions réactifs gravure pour générer des patrons de Parylène (section 2).
  3. Sonication, enduction centrifuge de PGMA -bPVDMA - polymère et recuit les substrats
    1. Soniquer chimiquement inertes (TPS) substrats (section 4.1) ou substrats PEG-fonctionnelle (section 4.2) pendant 10 min dans de l’acétone pour enlever la couche de Parylène.
    2. Spin-manteau du substrat aux ultrasons avec 100 µL de 1 % en poids PGMA -b- PVDMA dans le chloroforme anhydre à 1500 tr/min pendant 15 s.
    3. Recuire les films de polymère à 110 ° C sous vide pendant 18 h.
    4. Laisser agir les substrats dans l’acétone ou le chloroforme pendant 10 min enlever physisorbées polymère présente dans les régions de fond à la surface.
    5. Conserver les substrats dans un dessiccateur à vide jusqu'à l’utilisation ultérieure.

5. custom PGMA -bPVDMA - micro-contact d’impression (μCP)

  1. Fabrication de timbres PDMS
    1. Fabriquer les maîtres de silicium conformément à la procédure de photolithographie standard30. Procédé (section 4.1.2) permet de déposer anti-adhésif TPS sur les maîtres de silicium.
      Remarque : Le moule silicone doit être traité avec TPS la première fois, il est utilisé et appliqué à nouveau après qu’il a été utilisé 5 à 10 fois.
    2. Effectuer les méthodes standard de lithographie douce pour la fabrication des timbres (précurseur du PDMS durcissement rapport de masse agent 10:1)31.
      NOTE : Timbres utilisés dans cette étude se composent de tableaux micropillar (diamètre = 5-50 µm, hauteur = 20 µm).
    3. Découper un cachet unique. Nettoyer le timbre de la sonification pendant 10 min dans HCl (1 M), 5 min dans de l’acétone, suivie de 5 min dans de l’éthanol.
    4. Sécher les timbres dans un four à convection à 80 ° C pendant 20 min éliminer les solvants organiques résiduels.
  2. Impression par microcontact de PGMA -b- PVDMA sur des substrats de silicium
    1. Dépôt de TPS sur la surface de timbres PDMS en utilisant le procédé CVD (section 4.1.2).
      Remarque : La couche TPS est utilisée pour empêcher l’accouplement du polymère à la surface du timbre.
      NOTE : Mesures d’angles de Contact peuvent servir à caractériser les timbres après adsorption TPS, comme illustré dans la Figure 2 (encart A, B).
    2. Dissoudre le polymère PVDMA - PGMA -bdans anhydre chloroforme à une concentration de 0,25-1 % en poids.
    3. Plongez les timbres dans 5 mL de la solution de polymère pendant 3 min.
    4. Plasma nettoyer 2 × 2 cm substrats de silicium nu pendant 3 min sur une surface propre pour le couplage avec les blocs PGMA (section 3.2).
    5. Sortez les timbres de revêtement polymère de la solution de polymère.
      Remarque : Timbres doivent être utilisés pour l’impression lorsqu’ils sont encore humides et une couche de solution existe au-dessus d’eux.
    6. Mettre tampon encré directement sur un substrat de silicium.
    7. Utiliser une perceuse manuelle pied (voir la Table des matières) (Figure 3) d’appuyer sur les timbres de revêtement polymère à la surface de silicium pour promouvoir le transfert de motif. Appliquer immédiatement le timbre sur le substrat (à moins de 1-2 s) après avoir pris sur les timbres revêtus de solution de polymère.
      Remarque : Les deux le silicium et le timbre PDMS peut être placé sur le support de ruban adhésif double-face pour réduire au minimum la déformation timbre PDMS en raison de la pression non uniforme ou haute emboutissant32.
    8. Appliquer conforme contact entre le tampon encré de polymère et un substrat de silicium pour 1 min. Utilisez la pression estimée de 75 g/cm2(7,35 kPa) pour presser.
    9. Séparer délicatement le timbre de la surface de silicium.
    10. Recuire les substrats de silicium imprimé immédiatement dans une étuve à vide à 110 ° C pendant 18 heures.
    11. Laisser agir les substrats de silicium imprimées dans l’acétone ou le chloroforme pendant 10 min enlever tout physiquement adsorbée PGMA -b- PVDMA et séchez-les avec N2.
      1. Effectuer une analyse de caractérisation de surface pour les timbres PDMS (après l’étape d’impression) et imprimé-silicium (après les étapes de recuit et de sonication) pour vérifier la réussite du transfert de PGMA -b- PVDMA.
        Remarque : La Surface profilomètre et réflexion totale atténuée de Fourier analyse spectroscopie infrarouge (IRTF) pourrait être utilisé pour analyser le substrat de silicium imprimé et le timbre PDMS, respectivement.
    12. Rangez les substrats sous vide dans un dessicateur jusqu'à la caractérisation.

figure-protocol-2
Figure 2 : Mesures IRTF-pour les timbres PDMS traitées (intensité Relative). (Illustration A) Communiquez avec mesures d’angles pour nu timbre PDMS. (Illustration B) Mesures d’angle de contact de TPS traitement PDMS timbre. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

figure-protocol-3
Figure 3 : Installation pour μCP de PGMA -bsolutions - PVDMA sur des substrats de silicium. La procédure comprend l’utilisation d’une presse de foret manuelle (A) , (B) un timbre PDMS fonctionnalisés TPS recouvert de polymère - PVDMA PGMA -b, (C) un plasma nettoyé un substrat de silicium 2 × 2 cm et un ruban double face (D) .

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Résultats

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Mesures de l’angle de contact peuvent servir à évaluer la fonctionnalisation de silicium avec PGMA-b-PVDMA. La figure 1 illustre l’angle de contact du substrat silicium pendant les étapes de traitement différents. Comportement hydrophile du substrat silicium plasma nettoyé est indiqué dans la Figure 1 b. L’angle de contact après polymère spin coating et recuit est 75° ± 1°(Figure 1C)

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cet article présente trois méthodes de structuration PGMA -b- PVDMA, chacun avec ses avantages et inconvénients. La méthode de décollage de Parylène est une méthode polyvalente pour la structuration des copolymères bloc au micro de résolution nanométrique et a été utilisée comme un masque de dépôts en autres structuration systèmes33,34,35. À cause de son adhérence de surface relativement faible, le pochoir de Parylène p...

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Déclarations de divulgation

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cette recherche a été financée par la Kansas State University. Une partie de cette recherche a été menée au Centre pour les Sciences des matériaux Nanophase, commanditée par le scientifique à la Division des installations, le Bureau des Sciences de l’énergie base et le U.S. Department of Energy à Oak Ridge National Laboratory.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Éthanol, &ge ; 99,5Sigma-Aldrich459844-HCL
, 1,019 N in H2OFluka Analytical
318949-Acétone, &ge ; 99,5 %Sigma-Aldrich320110-Benzène
, &ge ; 99,9 %Sigma-Aldrich270709-
Isopropanol, réactif ACS, &ge ; 99,5 %Sigma-Aldrich190764
HexaneFisher ChemicalH292-4-Argon
Gaz Matheson
G1901175-tétrahydrofurane (THF), &ge ; 99,9 %Sigma-Aldrich
401757-Pluronic F-127Sigma-AldrichP2443-Polydimethyl
Siloxane (PDMS) Slygard 184Dow Corning4019862-Trichloro
(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyle) silane (TPS), 97 %Sigma-Aldrich448931Il est toxique. Travaillez-le sous le capot
Chloroforme anhydre, &ge ; 99 %Sigma-Aldrich372978-Positive
Photoresist AZ1512MicroChemicalsAZ 1512liquide rouge ambré, densité 1,083 g / cm3, l’étape de revêtement par centrifugation doit être effectuée sous le capot
Révélateur AZ 300 MIFMicroChemicalsAZ300 MIFliquide incolore clair avec une légère odeur d’amine et une densité de 1 g / cm3
1,2-Vinyl-4,4-diméthyl azlactone (VDMA)Isochem North America, LLC
dodecyl trithiocarbonate (CPDT)Sigma-Aldrich
723037-2,2&prime ;-Azobis (4méthoxy-2,4-diméthyl valéronitrile) (V-70)Wako Specialty ChemicalsCAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8-Parylene
NSpecialty Coating Systems15B10004-
NameCompanyNuméro de catalogueComments
Equipment
Parylene CoaterSpecialty Coating SystemsSCS Labcoater (PDS 2010)-
Système d’alignement de masqueNeutronix QuintelNXQ8000-
Graveur au plasma d’oxygèneOxford InstrumentsSystème de laboratoire de plasma 100-Profilomètrede
surfaceVeecoDektak 150Le type de balayage était une colline standard. La durée et la force du balayage étaient respectivement de 120 s et de 1 mg.
Microscope droit à fond clairOlympus CorporationBX51-Plasma
d’oxygène  ; NettoyeurHarrick PlasmaPDC-001-HP-Spectroscopie
infrarouge à transformée de Fourier à réflectance totale atténuée (ATR-FTIR)Perkin ElmerATR-FTIR 100-Microscopie
force atomique (AFM)Microscope àforce atomique PicoPlus PicoplusVeeco MLCT-E en porte-à-faux avec une constante de ressort de 0,5 N/m. Les vitesses de balayage variaient entre 0,25 et 1 Hz.
Microscopie électronique à balayage (MEB)Hitachi Science Systems Ltd., Tokyo, Japon--
Outil rotatif WorkstationDremelModèle 220-01-Spin
CoaterSmart CoaterSC100-Vacuum
OvenYamato Scientific Co.(PCD-C6(5)000)-
Chromatographie d’exclusion stérique (SEC)Waters Alliance 2695 Module de séparations720004547Détecteur
d’indice de réfraction (IR)WatersModèle 2414-Détecteur
à réseau de photodiodesWatersModèle 2996,
Détecteur à diffusion de lumière multi-angle (MALS)Wyatt TechnologyminiDAWN TREOSII-Viscosimètre
Wyatt TechnologyViscostar-PLgel
5 & micro ; m colonnes mixtes en C (300 x 7,5 mm)Agilent5 & micro ;
Ellipsomètre. A. Woollamalpha-SEdu modèle Cauchy, les couches PGMA et PVDMA avaient des indices de réfraction de 1,50 et 1,52 à 632 nm
Sonicateur à ultrasonsFischer ScientificFS-110H-
 % VDMA-2-cyano-2-propyl à 716001286 J

Références

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Polym res fonctionnalis s par l azlactonefilms de PGMA b PVDMAd collage du Paryleneassemblage dirig par l interfacemicro impression par contactformation de brosses polym resfilms polym res r ticul sfonctionnalisation de surfacetraitement au plasmad p t par centrifugation

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