Name: Préparation des particules de Janus et des mesures électrokinétiques à courant alternatif avec une matrice délectrode à oxyde détain induite rapidement fabriquée (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 55 s
Description: Découvrez la fabrication rapide d'électrodes ITO et la préparation de particules métalliques pour des expériences d'électrocinétique. Cette méthode facilite l'étude de l'électrorotation et de la diélectrophorèse.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ce travail a été soutenu par le ministère de la Science et de la Technologie, Taiwan, ROC, sous Grant NSC 103-2112-M-002-008-MY3.

1. Fabrication de la Microchip <ol><li> Préparation de l&#39;électrode ITO <ol><li> Utilisez un logiciel d&#39;illustration commerciale pour dessiner un motif croisé. Réglez la distance entre les électrodes diagonales à 160 μm et faites les bras du motif transversal de 30 mm de large et 55 mm de long, comme le montre la figure 1 . Enregistrez le fichier d&#39;illustration sous la forme d&#39;un fichier DXF. </li><li> Utilisez un coupe-verre pour couper le verre ITO à une taille de 25 mm x 50 mm (largeur x longueur). Utiliser 75% d&#39;éthanol et d&#39;eau DI pour rincer plusieurs fois le verre ITO. </li><li> Mettez le verre ITO sur la machine de marquage au laser à fibre pulsée. Concentrez le laser sur la surface du verre ITO en ajustant la distance entre le verre ITO et le laser à 279,5 mm. REMARQUE: Le laser utilisé ici présente les spécifications suivantes: 1 064 nm, 20 W, largeur d&#39;impulsion de 90 à 120 ns et fréquence de répétition d&#39;impulsions de 20 à 80 kHz, avec une intensité de lumière pulsée d&#39;environ 5 x 10 5 W / cm 2). </li><li> Entrez directement le fichier d&#39;illustration (fichier DXF) sur l&#39;ordinateur de la machine de marquage au laser. Cliquez sur le bouton &quot;Mark Parameter&quot; et entrez les paramètres suivants: vitesse, &quot;800 mm / s;&quot; Pouvoir, &quot;60%;&quot; Et la fréquence, &quot;40 kHz&quot;. Cochez les termes «Cadre», «Remplir» et «Remplir d&#39;abord». <ol><li> Cliquez sur le bouton &quot;Aperçu&quot; pour positionner le motif au centre de verre ITO. Cliquez sur le bouton &quot;Marquer l&#39;échantillon&quot; pour représenter le verre ITO ( Figure 1 A ). </li></ol></li></ol></li><li> Installation d&#39;un générateur triphasé et connexion de la micropuce expérimentale <ol><li> Construisez les circuits des inverseurs, comme le montre la figure 2 A. </li><li> Connectez les 4 fils sur l&#39;électrode triphasée par contact direct avec du ruban adhésif, comme le montre la Figure 2 C. Divisez le &quot;ChannEl 1 &quot;du générateur de fonctions en deux branches à l&#39;aide d&#39;un double connecteur BNC. <ol><li> Connectez une branche au fil (# 1) attaché à l&#39;électrode ITO et l&#39;autre à l&#39;entrée de l&#39;inverseur. Connectez la sortie de l&#39;inverseur au fil (n ° 3), comme le montre la Figure 2 B. </li></ol></li><li> Connectez-vous &quot;Channel 2&quot; avec la même procédure qu&#39;à l&#39;étape 1.2.2, mais connectez-vous aux fils (# 2 et # 4) comme indiqué sur la Figure 2 B. </li><li> Pour les expériences EROT, réglez le décalage de phase entre les deux canaux à 90 ° directement sur le générateur de fonctions. Appliquer une onde sinusoïdale à une amplitude de tension 0,5-4 V pp et une fréquence allant de 100 Hz à 5 MHz pendant les expériences, comme le montre la Figure 2 D. </li><li> Pour les expériences DEP, connectez une branche du canal 1 au fil (# 1) attaché à l&#39;électrode ITO et l&#39;autre à laEntrée de l&#39;inverseur. Connectez la sortie de l&#39;inverseur au fil (# 2). Connectez le canal 2 en utilisant la même procédure, mais connectez-vous aux fils (# 3 et n ° 4). </li><li> Réglez le déphasage entre les 2 canaux à 0 °, directement sur le générateur de fonctions. Appliquer une onde sinusoïdale à une amplitude de tension 0,5-4 V pp et une fréquence allant de 100 Hz à 5 MHz pendant les expériences, comme le montre la Figure 2 D. </li></ol></li></ol> 2. Préparation des échantillons <ol><li> Préparation des particules Janus <ol><li> Centrifuger la suspension aqueuse de particules de silice de 2 μm (10% p / p) à 2.200 xg pendant 1 min. </li><li> Pipettez 2 μL de particules de silice sédimentaires dans un tube de microcentrifugeuse de 1,5 ml et ajoutez 500 μL d&#39;éthanol (99,5% v / v). REMARQUE: le surnageant n&#39;a pas besoin d&#39;être jeté; Il suffit de l&#39;enregistrer au réfrigérateur à 4 ° C. Il n&#39;a pas besoin d&#39;être remis en suspension avant pipetting. </li><li> Sonicate la suspension de particules d&#39;éthanol-silice en utilisant un ultrasons (43 kHz, 50 W) pendant 1 min, puis centrifuger à 2 200 xg pendant 3 min. </li><li> Remplacer le surnageant avec 500 μl d&#39;éthanol et répéter l&#39;étape 2.1.3 trois fois. </li><li> Remplacer le surnageant avec 8 ul d&#39;éthanol et soigner la suspension de particules d&#39;éthanol-silice en utilisant un ultrasons (43 kHz, 50 W) pendant 3 min. REMARQUE: Environ 10 μL de suspension de particules d&#39;éthanol et de silice devraient rester dans le tube à cette étape. </li><li> Pipettez 2 μL de suspension de particules d&#39;éthanol et de silice et déposez-les sur un coulisseau de verre normal (largeur: 25 mm, longueur: 75 mm et épaisseur: 1,2 mm) pour former une gouttelette. Remarque: Cette quantité de suspension de particules est suffisante pour préparer les monocouches pour 5-6 diapositives (2 μL pour chaque diapositive). </li><li> Enrouler lentement la gouttelette de particules d&#39;éthanol-silice légèrement avec un verre de couverture pour former une monocouche de particules de silice ( Figure 3 </stRong&gt; A ). </li><li> Mettez la glissière avec la monocouche de particules de silice dans un dispositif de pulvérisation cathodique pour être revêtu d&#39;Au. <ol><li> Retirez l&#39;air de la chambre de pulvérisation à 100 mTorr et injectez de l&#39;argon pendant 10 minutes (remplacez l&#39;air par de l&#39;argon). Arrêtez d&#39;injecter de l&#39;argon et retirez l&#39;argon de la chambre à 70 mTorr. </li><li> Réglez le courant à 15 mA pendant 200 s. ( Figure 3 B ); Les particules Janus sont déjà préparées à cette étape. </li></ol></li><li> Retirer 20 μL d&#39;eau DI sur le coulisseau pulvérisé et gratter les particules Janus de la monocouche en utilisant une pointe de pipette normale de 200 μL. NOTE: Les particules Janus grattées de la monocouche suspendent dans la gouttelette d&#39;eau DI à cette étape. </li><li> Pipettez la gouttelette de suspension de particules Janus et déposez-la dans un autre tube centrifuge de 1,5 ml. </li><li> Utilisez la suspension de particules Janus pour préparer l&#39;échantillon en la diluant avec de l&#39;eau DI à une concentration appropriéePour des expériences. NOTE: La concentration de la suspension de particules dans les expériences décrites ici est d&#39;environ 2000 comptes / μL. </li></ol></li><li> Préparation de particules métalliques entièrement enrobées 14 <ol><li> Mélanger la base de polymère PDMS et l&#39;agent de durcissement à un rapport pondéral 10: 1. </li><li> Tapez autour de la glissière en verre pour former les parois latérales du récipient. Verser le mélange de PDMS sur une glissière enregistrée pour obtenir une couche PDMS de 2-3 mm, comme le montre la Figure 4 A. </li><li> Mettez la glissière glissée (conteneur) avec le mélange PDMS dans une chambre hermétique et faites fonctionner la pompe à vide pendant 30 minutes pour éliminer les bulles dans le mélange PDMS. </li><li> Mettez le tiroir glissé (conteneur) avec le mélange PDMS (étape 2.2.3) dans le four. Curez le mélange PDMS à 70 ° C pendant 2 h pour former un tampon PDMS. </li><li> Une fois que le tampon PDMS est durci, retirez la diapositive et le ruban pour obtenir le tampon PDMS, la surfaceQui était fixé à l&#39;origine à la glissière en verre, formant une surface plane, comme le montre la figure 4 B. </li><li> Suivez les étapes de 2.1.1-2.1.8 pour préparer une monocouche de particules Janus sur une glissière. </li><li> Utiliser la surface plane du timbre PDMS pour tamponner la monocouche avec une pression uniforme. </li><li> Mettez le tampon PDMS avec la monocouche de particules Janus, qui est inversée à partir de la glissière en verre fabriquée à la étape 2.1.8, dans le dispositif de pulvérisation cathodique pour être revêtu d&#39;Au. <ol><li> Retirer l&#39;air de la chambre de pulvérisation à 100 mTorr et injecter de l&#39;argon pendant 10 min (remplacer l&#39;air par de l&#39;argon). Arrêtez d&#39;injecter de l&#39;argon et retirez l&#39;argon de la chambre à 70 mTorr. </li><li> Réglez le courant à 15 mA pendant 200 s ( Figure 4 C ); Les particules métalliques entièrement revêtues sont déjà préparées à cette étape. </li></ol></li><li> Suivez les étapes de 2.1.9-2.1.11 pour préparer l&#39;échantillon pour des expériences. </li> &lt;/ Ol&gt; </li></ol> 3. Expériences pour la mesure électrokinétique AC <ol><li> Enveloppez 5 morceaux de film de paraffine pour préparer un espaceur. Combinez le réseau d&#39;électrode ITO avec l&#39;entretoise de film d&#39;une épaisseur de 500 μm à l&#39;aide d&#39;un pistolet à chaleur et placez l&#39;électrode au stade du microscope. <ol><li> Retirer 8 μL de suspension de particules, qui a été préparée aux étapes 2.1 et 2.2, sur le centre de la matrice d&#39;électrodes transversales. Placez un couvercle sur l&#39;entretoise. </li></ol></li><li> Pour les expériences EROT, sur le générateur de fonctions, régler le décalage de phase entre les 2 canaux à 90 °. Appliquer une onde sinusoïdale à une amplitude de tension de 0,5-4 V pp et une fréquence allant de 100 Hz à 5 MHz pendant les expériences (en fonction de la connexion aux étapes 1.2.2-1.2.3). <ol><li> Choisissez le formulaire d&#39;onde en cliquant sur le bouton &quot;forme d&#39;onde&quot; du générateur de fonctions. Entrer la tension et la fréquence en utilisant les touches numérotées sur la fonction geNerator, puis allumez le signal AC en cliquant sur le bouton &quot;output&quot;. </li></ol></li><li> Pour les expériences DEP, réglez le décalage de phase entre les 2 canaux à 0 °. Appliquer une onde sinusoïdale à une amplitude de tension de 0,5-4 V pp et une fréquence de 100 Hz à 5 MHz pendant les expériences (en fonction des connexions à l&#39;étape 1.2.5) en configurant le générateur de fonctions comme à l&#39;étape 3.2.1. </li><li> Activez le signal AC en cliquant sur le bouton &quot;sortie&quot; et capturez les images du mouvement et de la rotation des particules sous un microscope optique inversé avec un objectif 40X, NA 0.6 à l&#39;aide d&#39;une caméra. </li><li> Saisissez les images du mouvement et de la rotation des particules dans le logiciel et analysez la trajectoire des particules par suivi des particules afin d&#39;obtenir les vitesses particulaires et angulaires. Remarque: Le logiciel &quot;Image J&quot; et son plugin &quot;MultiTracker&quot; ont été utilisés ici pour la binarisation d&#39;images et le suivi des particules. </li></ol>

<ol><li>Walther, A., Müller, A. H. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2008/SM/b718131k#!divAbstract">Janus particles.</a> Soft Matter. 4 (4), 663-668 (2008).</li>
<li>Chen, Y. -L., Jiang, H. -R. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4967740?journalCode=apl">Electrorotation of a metallic coated Janus particle under AC electric fields.</a> Appl Phys Lett. 109 (19), 191605(2016).</li>
<li>Zhang, L., Zhu, Y. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22924894">Directed assembly of janus particles under high frequency ac-electric fields: Effects of medium conductivity and colloidal surface chemistry.</a> Langmuir. 28 (37), 13201-13207 (2012).</li>
<li>Gangwal, S., Cayre, O. J., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoretic+assembly+of+metallodielectric+Janus+particles+in+AC+electric+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoretic assembly of metallodielectric Janus particles in AC electric fields.</a> Langmuir. 24 (23), 13312-13320 (2008).</li>
<li>Zhang, L., Zhu, Y. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3378687?journalCode=apl">Dielectrophoresis of Janus particles under high frequency ac-electric fields.</a> Appl Phys Lett. 96 (14), 141902(2010).</li>
<li>Chen, J., Zhang, H., Zheng, X., Cui, H. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4868373">Janus particle microshuttle: 1D directional self-propulsion modulated by AC electrical field.</a> AIP Adv. 4 (3), 031325(2014).</li>
<li>Gangwal, S., Cayre, O. J., Bazant, M. Z., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.100.058302">Induced-charge electrophoresis of metallodielectric particles.</a> Phys Rev Lett. 100 (5), 058302(2008).</li>
<li>Peng, C., Lazo, I., Shiyanovskii, S. V., Lavrentovich, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induced-charge+electro-osmosis+around+metal+and+Janus+spheres+in+water%3A+Patterns+of+flow+and+breaking+symmetries%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+E%22%5BJournal%5D)">Induced-charge electro-osmosis around metal and Janus spheres in water: Patterns of flow and breaking symmetries.</a> Phys Rev E. 90 (5), 051002(2014).</li>
<li>Ramos, A., García-Sánchez, P., Morgan, H. <a target="_blank" href="https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.elsevier-629cc57b-551e-3eca-bc03-4c5aae304080">AC electrokinetics of conducting microparticles: A review.</a> Curr Opin Colloid Interface Sci. 24, 79-90 (2016).</li>
<li>Hong, L., Jiang, S., Granick, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple+method+to+produce+Janus+colloidal+particles+in+large+quantity%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Simple method to produce Janus colloidal particles in large quantity.</a> Langmuir. 22 (23), 9495-9499 (2006).</li>
<li>Bhaskar, S., Hitt, J., Chang, S. W. L., Lahann, J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.200806241/full#references">Multicompartmental microcylinders.</a> Angewandte Chemie International Edition. 48 (25), 4589-4593 (2009).</li>
<li>Nie, Z., Li, W., Seo, M., Xu, S., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Janus+and+ternary+particles+generated+by+microfluidic+synthesis%3A+design%2C+synthesis%2C+and+self-assembly%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">Janus and ternary particles generated by microfluidic synthesis: design, synthesis, and self-assembly.</a> J Am Chem Soc. 128 (29), 9408-9412 (2006).</li>
<li>Jiang, H. -R., Yoshinaga, N., Sano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+motion+of+a+Janus+particle+by+self-thermophoresis+in+a+defocused+laser+beam%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Active motion of a Janus particle by self-thermophoresis in a defocused laser beam.</a> Phys Rev Lett. 105 (26), 268302(2010).</li>
<li>Pawar, A. B., Kretzschmar, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifunctional+patchy+particles+by+glancing+angle+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Multifunctional patchy particles by glancing angle deposition.</a> Langmuir. 25 (16), 9057-9063 (2009).</li>
<li>García-Sánchez, P., Ren, Y., Arcenegui, J. J., Morgan, H., Ramos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alternating+current+electrokinetic+properties+of+gold-coated+microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Alternating current electrokinetic properties of gold-coated microspheres.</a> Langmuir. 28 (39), 13861-13870 (2012).</li>
<li>Ren, Y. K., Morganti, D., Jiang, H. Y., Ramos, A., Morgan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrorotation+of+metallic+microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Electrorotation of metallic microspheres.</a> Langmuir. 27 (6), 2128-2131 (2011).</li>
<li>Jones, T. B., Jones, T. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+TB+%22Electromechanics+of+particles%22">Electromechanics of particles</a>. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2005).</li>
<li>Morganti, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMorganti%2C+D+%22AC+electrokinetic+analysis+of+chemically+modified+microparticles%22">AC electrokinetic analysis of chemically modified microparticles</a>. , University of Southampton. (2012).</li>
<li>Morgan, H., Hughes, M. P., Green, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Separation+of+submicron+bioparticles+by+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Separation of submicron bioparticles by dielectrophoresis.</a> Biophys J. 77 (1), 516-525 (1999).</li>
<li>Ren, Y., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/LC/c5lc00058k#!divAbstract">Induced-charge electroosmotic trapping of particles.</a> Lab Chip. 15 (10), 2181-2191 (2015).</li>
</ol>

Les auteurs n&#39;ont rien à dévoiler.

La fabrication des matrices d&#39;électrode ITO à l&#39;aide de la machine de marquage laser à fibre fournit une méthode rapide pour préparer des électrodes avec des motifs arbitraires. Cependant, il existe encore certains inconvénients à cette méthode, tels que moins de porteurs de charge et la précision de fabrication inférieure des électrodes ITO par rapport aux électrodes métalliques créées par des méthodes traditionnelles. Ces inconvénients pourraient limiter certaines expériences. Par exemple, moins de charges peu...

Les particules de Janus, nommées d&#39;après le dieu romain à double face, sont des particules asymétriques dont les deux côtés ont des propriétés de surface physiquement ou chimiquement différentes 1 , 2 . En raison de cette caractéristique asymétrique, les particules de Janus présentent des réponses spéciales dans des champs électriques tels que DEP 3 , 4 , 5 , 6 , EROT 2 et électrophorèse à charge induite (ICEP) 7 , 8 , 9 . Récemment, plusieurs méthodes pour préparer les particules de Janus ont été rapportées, y compris la méthode d&#39;émulsion Pickering 10 , la méthode de co-jet électrohydrodynamique 11 et la méthode de photopolymérisation microfluidique 12 . Cependant, ces méthodes nécessitent une série de compAppareils et procédures de licuage. Cet article présente une méthode simple pour préparer des particules de Janus et des particules métalliques complètement revêtues. Une monocouche de particules de silice à micro-échelle est préparée dans un procédé de séchage et est placée dans un dispositif de pulvérisation cathodique à revêtir avec Au. Un hémisphère de la particule est ombragé, et seul l&#39;autre hémisphère est recouvert d&#39;Au 2 , 13 . La monocouche de la particule de Janus est estampillée avec un tampon de polydiméthylsiloxane (PDMS) et ensuite traitée avec un second procédé de revêtement pour préparer des particules métalliques entièrement enrobées 14 . Pour caractériser les propriétés électriques d&#39;une particule Janus, différentes réponses électrochimiques AC, telles que DEP, EROT et électro-orientation, sont largement utilisées 9 , 15 , 16 , 17 , 18 <sUp&gt;, 19 . Par exemple, EROT est la réponse en rotation à l&#39;état d&#39;équilibre d&#39;une particule dans un champ électrique rotatif imposé à l&#39;extérieur 2 , 9 , 15 , 16 . En mesurant l&#39;EROT, on peut obtenir l&#39;interaction entre le dipôle induit des particules et les champs électriques. Le DEP, issu de l&#39;interaction entre les dipôles induits et un champ électrique non uniforme, est capable de conduire au mouvement des particules 3 , 4 , 5 , 9 , 15 . Différents types de particules peuvent être attirés par (DEP positif) ou repoussés de (DEP négatif) les bords de l&#39;électrode, qui sert de méthode générale pour manipuler et caractériser les particules dans le dispositif microfluidique. La traduction (DEP) et la rotation<html> Les caractéristiques régionales (EROT) de la particule sous le champ électrique sont dominées par la partie réelle et imaginaire du facteur Clausius-Mossotti (CM), respectivement. Le facteur CM dépend des propriétés électriques des particules et du liquide environnant, qui sont révélées à partir de la fréquence caractéristique, ω c = 2σ / aC DL , de DEP et EROT, où σ est la conductivité du liquide, a est le rayon de la particule, Et C DL est la capacité de la double couche électrique 15 , 16 . Pour mesurer l&#39;EROT et le DEP des particules, des modèles de matrice d&#39;électrodes spécialement conçus sont nécessaires. Traditionnellement, une technique photolithographique est utilisée pour créer des matrices d&#39;électrodes et nécessite une série de procédures compliquées, y compris le revêtement par photorésist, l&#39;alignement des masques, l&#39;exposition et le développement 15 , 18 ,S = &quot;xref&quot;&gt; 19 , 20 . Dans cet article, la fabrication rapide des matrices d&#39;électrodes est démontrée par un motif optique direct. Une couche ITO transparente en couche mince, qui est revêtue sur le substrat en verre, est partiellement enlevée par une machine de marquage laser à fibre (1,064 nm, 20 W, largeur d&#39;impulsion de 90 à 120 ns et fréquence de répétition d&#39;impulsions de 20 à 80 kHz) Un ensemble d&#39;électrodes à quatre phases. La distance entre les électrodes diagonales est de 150 à 800 μm, ce qui peut être adapté aux expériences. Le réseau d&#39;électrodes à quatre phases peut être utilisé pour caractériser et concentrer les particules dans différents dispositifs microfluidiques 15 , 16 , 18 . Pour générer le champ électrique à quatre phases, le réseau d&#39;électrodes est connecté à un générateur de fonctions à 2 canaux et à deux inverseurs. Le déphasage entre les électrodes adjacentes est réglé à 90 ° (pour EROT) ou 180 ° (pour DEP) 15 . Le signal AC est appliqué à une amplitude de tension de 0,5 à 4 V pp et la fréquence varie de 100 Hz à 5 MHz pendant le processus d&#39;opération. Les particules de Janus, les particules métalliques et les particules de silice sont utilisées comme échantillons pour mesurer leurs propriétés électro-cinétiques. Les suspensions des particules sont placées sur la zone centrale du réseau d&#39;électrodes et sont observées sous un microscope optique inversé avec un objectif 40X, NA 0.6. Le mouvement des particules et la rotation sont enregistrés avec un appareil photo numérique. Le mouvement DEP est enregistré dans la région annulaire, entre 40 et 65 μm radialement à l&#39;écart du centre du réseau, et EROT est enregistré dans la région circulaire, à 65 μm radialement à l&#39;écart du centre du tableau. La vitesse des particules et la vitesse angulaire sont mesurées par la méthode de suivi des particules. Les centroïdes de particules se distinguent par l&#39;échelle de gris ou la géométrie des particules à l&#39;aide d&#39;un logiciel. La vitesse de la particule et la vitesse angulaire sont obtenues parMesurant les mouvements des centroïdes des particules. Cet article fournit une méthode simple pour fabriquer rapidement des matrices d&#39;électrodes à motifs arbitraires. Il introduit la préparation de particules métalliques entièrement ou partiellement revêtues, qui peuvent être utilisées dans différents domaines, avec des utilisations allant de la biologie aux applications de l&#39;industrie.

<table><tbody><tr><td>Microsphère de silice-2.34 & micro ; m</td><td>Bangs Laboratories</td><td>SS04N</td><td></td></tr><tr><td>Alcool éthylique (99.5 %)</td><td>KATAYAMA CHEMICAL</td><td>E-0105</td><td></td></tr><tr><td>SYLGARD 184 A& B Élastomère de silicone (PDMS)</td><td>DOW CORNING</td><td></td><td>PDMS&nbsp ;</td></tr><tr><td>&nbsp ; Technologie de luminescence du verre ITO</td><td></td><td>LT-G001</td><td></td></tr><tr><td>Machine de marquage laser à fibre</td><td>Taiwan Technologie 3Axle</td><td>TAFB-R-20W</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp ; Générateur de fonctions 2 canaux</td><td>Gwinsek</td><td>AFG-2225</td><td></td></tr><tr><td>Caméra CMOS</td><td>Point Gris</td><td>GS3-U3-32S4M-C</td><td></td></tr><tr><td>Pulvérisation</td><td>JEOL</td><td>JFC-1100E</td><td></td></tr><tr><td>Amplificateurs Opérationnels</td><td>Texas Instruments</td><td>LM6361N</td><td>inverseur OP&nbsp ;</td></tr><tr><td>Nettoyeur à ultrasons</td><td>Gui Lin Yiyuan Ultrasonic Machinery Co.</td><td>DG-1</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifugeuse</td><td>Scientific Specialties, Inc.</td><td></td><td>1.5ml</td></tr><tr><td>Mini Centrifugeuse</td><td>LMS</td><td>MC-MCF-2360</td><td></td></tr><tr><td>Microscope verre de couverture</td><td>Marienfeld-Superior</td><td></td><td>18*18mm</td></tr><tr><td>Microscope optique inversé</td><td>Olympus</td><td>OX-71&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>bemis</td><td></td><td>spacer</td></tr></tbody></table>

préparation des particules de janus et des mesures électrokinétiques à courant alternatif avec une matrice d&#39;électrode à oxyde d&#39;étain induite rapidement fabriquée

Preparation of Janus Particles and Alternating Current Electrokinetic Measurements with a Rapidly Fabricated Indium Tin Oxide Electrode Array

Cet article fournit une méthode simple pour préparer des particules métalliques partiellement ou entièrement revêtues et pour effectuer la fabrication rapide de matrices d&#39;électrodes, ce qui peut faciliter les expériences électriques dans des dispositifs microfluidiques. Les particules de Janus sont des particules asymétriques qui contiennent deux propriétés de surface différentes sur leurs deux côtés. Pour préparer les particules de Janus, une couche monocouche de particules de silice est préparée par un procédé de séchage. L&#39;or (Au) est déposé sur un côté de chaque particule à l&#39;aide d&#39;un dispositif de pulvérisation cathodique. Les particules métalliques complètement revêtues sont complétées après le deuxième processus de revêtement. Pour analyser les propriétés de la surface électrique des particules de Janus, des mesures électrochimiques à courant alternatif (AC), telles que la diélectrophorèse (DEP) et l&#39;électrortation (EROT) - qui nécessitent des matrices d&#39;électrodes spécifiquement conçues dans le dispositif expérimental - sont effectuées. Cependant, les méthodes traditionnelles pour fabriquer des matrices d&#39;électrodes, telles que la technique photolithographique, nécessitent une sérieDe procédures compliquées. Ici, nous introduisons une méthode flexible pour fabriquer une matrice d&#39;électrodes conçue. Un verre d&#39;oxyde d&#39;indium et d&#39;oxyde d&#39;étain (ITO) est modelé par une machine de marquage laser à fibre optique (1,064 nm, 20 W, largeur d&#39;impulsion de 90 à 120 ns et fréquence de répétition d&#39;impulsions de 20 à 80 kHz) pour créer une matrice d&#39;électrodes triphasées. Pour générer le champ électrique à quatre phases, les électrodes sont connectées à un générateur de fonction à 2 canaux et à deux inverseurs. Le déphasage entre les électrodes adjacentes est réglé à 90 ° (pour EROT) ou à 180 ° (pour DEP). Des résultats représentatifs des mesures électrocinétiques à courant alternatif avec un ensemble d&#39;électrodes ITO à quatre phases sont présentés.

Le réseau d&#39;électrodes à quatre phases est créé par une machine de marquage au laser à fibre optique. La couche conductrice ITO revêtue du verre est éliminée par un laser focalisé pour former un motif croisé avec un intervalle de 160 μm, comme le montre la figure 1 B. <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55950/55950fig1.jpg" /> F...

Dans cet article, une méthode simple pour préparer des particules métalliques partiellement ou entièrement revêtues et pour effectuer des mesures de propriétés électrocinétiques à courant alternatif avec une matrice d&#39;électrode d&#39;oxyde d&#39;indium (ITO) rapidement fabriquée est démontrée.

Préparation des particules de Janus et des mesures électrokinétiques à courant alternatif avec une matrice d&#39;électrode à oxyde d&#39;étain induite rapidement fabriquée

This article provides a simple method to prepare partially or fully coated metallic particles and to perform the rapid fabrication of electrode arrays, ...

L'objectif général de cette procédure est de fabriquer rapidement des électrodes en oxyde d'indium-étain et de préparer des particules revêtues de métal pour des expériences d'électrocinétique. Cette méthode peut faciliter des expériences dans le domaine de l'électrocinétique, telles que l'électrorotation, la diélectrophorèse et la microfluidique. Le principal avantage de cette technique réside dans le fait qu'elle offre une méthode rapide et pratique pour fabriquer des électrodes ITO et préparer des particules recouvertes d'un métal. Pour commencer la fabrication de l'électrode, placez un morceau propre de verre recouvert d'ITO de 25 millimètres sur 50 millimètres sur la platine d'une machine de gravure au laser à fibre pulsée. Positionnez le laser à 279,5 millimètres au-dessus du verre recouvert d'ITO. Importez le motif de l'électrode dans le logiciel de commande de l'appareil.Sélectionner Cadre, Remplir et Remplir d'abord. Régler la vitesse de gravure à 800 millimètres par seconde, la puissance du laser à 60 % et la fréquence à 40 kilohertz. Prévisualiser le motif de gravure et ajuster manuellement la position du verre pour centrer le motif sur celui-ci.Une fois le motif centré, procéder à la gravure afin de diviser la surface conductrice en quadrants. Utiliser du ruban en polyimide pour fixer un fil torsadé isolé à chaque quadrant conducteur du verre ITO gravé. Ensuite, diviser chaque sortie de canal d'un générateur à deux fonctions à l'aide de doubles connecteurs BNC.Équipez une sortie de chaque canal avec un amplificateur opérationnel inverseur. Pour préparer un réseau d'électrodes pour des mesures d'électrorotation, reliez d'abord l'électrode en haut à gauche directement au connecteur BNC double du premier canal. Connectez la sortie inverseuse correspondante à l'électrode non adjacente.Ensuite, reliez l'électrode inférieure gauche au deuxième canal. Connectez la sortie de l'inverseur correspondante au dernier fil afin de produire un réseau d'électrodes présentant un déphasage de 90 degrés entre les électrodes adjacentes. Pour préparer un réseau d'électrodes pour la diélectrophorèse, reliez plutôt le premier canal inversé à l'électrode inférieure gauche.Connectez l'électrode inférieure droite au deuxième canal. Connectez la dernière électrode à la sortie inverseuse correspondante afin de produire un réseau présentant un déphasage de 180 degrés entre les électrodes adjacentes. Pour commencer la préparation des particules Janus, centrifugez une suspension aqueuse de particules de silice de deux micromètres à 10 % en poids à 2 200 × g pendant une minute.Transférez deux microlitres des particules de silice sédimentaires obtenues dans un tube microcentrifuge de 1,5 millilitre. Ajoutez 500 microlitres d'éthanol à 99,5 % aux particules de silice. Soniquez la suspension pendant une minute, puis centrifugez-la à 2 200 ×g pendant trois minutes.Versez le surnageant et ajoutez un autre 500 microlitres d'éthanol à l'échantillon. Répétez la sonication et la centrifugation trois fois supplémentaires, en renouvelant l'éthanol à chaque fois. Ensuite, versez le surnageant et ajoutez huit microlitres d'éthanol à l'échantillon.Sonicater l'échantillon pendant trois minutes. Prélever deux microlitres de la suspension obtenue et les déposer sur une lame de verre. Utiliser une lamelle pour étaler lentement la goutte sur la lame afin de former une monocouche de particules de silice.Une fois que le solvant s'est évaporé, placer la lame dans un pulvérisateur cathodique équipé d'une cible en or. Recouvrir la lame par pulvérisation cathodique à 15 milliampères pendant 200 secondes afin de préparer les particules Janus. Appliquer 20 microlitres d'eau déionisée sur la lame.Retirez délicatement les particules de Janus à l’aide d’une pipette de 200 microlitres afin que les particules soient suspendues dans la goutte d’eau. Ensuite, transférez la suspension de particules de Janus dans un tube microcentrifuge de 1,5 millilitre. Diluez la suspension avec de l’eau déionisée selon les besoins pour obtenir une concentration appropriée de particules de Janus pour l’expérience.Pour commencer la préparation de particules métalliques entièrement enrobées, mélangez une base de polymère de polydiméthylsiloxane et son agent de réticulation dans un rapport pondéral de 10 pour 1. Appliquez du ruban adhésif sur les bords d'une lame de verre afin de former un récipient. Versez le mélange de PDMS dans le récipient délimité par le ruban jusqu'à une profondeur de deux à trois millimètres.Dégazer le PDMS sous vide pendant 30 minutes, puis durcir le PDMS à 70 degrés Celsius pendant deux heures. Ensuite, séparer le PDMS durci du ruban et de la lame afin d'obtenir un tampon en PDMS lisse. Préparer une monocouche de particules Janus sur une lame de verre.Ensuite, placez le tampon en PDMS, côté lisse vers le bas, sur la lame et appliquez une pression uniforme afin de transférer les particules Janus sur le tampon. Séparez soigneusement la lame du tampon en PDMS pour exposer les faces en silice des particules Janus. Recouvrez par pulvérisation les particules présentes sur le tampon en PDMS d'une autre fine couche d'or afin d'obtenir des particules entièrement enrobées.Utilisez une goutte d'eau déionisée et une pointe de pipette pour détacher les particules de la surface du tampon afin qu'elles soient en suspension dans la goutte. Transférez la suspension dans un tube de microcentrifugeuse et diluez-la selon les besoins. Pour commencer l'expérience, recouvrez le réseau d'électrodes à quatre phases ITO de cinq feuilles de film parafilm pour laboratoire.Utilisez un pistolet thermique pour fixer les couches de paraffine sur le réseau d'électrodes, formant un espaceur de 500 micromètres. Ensuite, placez le réseau d'électrodes sur la platine d'un microscope inversé équipé d'un objectif 40X 0,6 NA. Déposez huit microlitres d'une suspension de particules au centre du réseau, puis recouvrez-le avec un lamelle.Régler le déphasage du générateur de fonction à 90 degrés pour une expérience de rotation électrique ou à zéro degré pour une expérience de diélectrophorèse. Sélectionner une onde sinusoïdale comme forme d'onde, puis régler la tension crête à crête et la fréquence. Démarrer le générateur de signal et utiliser la caméra du microscope inversé pour capturer des images du mouvement et de la rotation des particules.Utiliser un logiciel de traitement d'images pour déterminer les vitesses des particules en vue d'une analyse ultérieure. Des mesures de propriétés électrocinétiques en courant alternatif ont été effectuées sur des particules de silice recouvertes d'or à différents degrés. Les particules de Janus ont été observées en rotation dans le même sens que le champ électrique à basse fréquence et en sens inverse du champ à des fréquences plus élevées.La vitesse angulaire maximale a été observée à une fréquence caractéristique. Les mesures de rotation électrocinétique de particules de silice nues ont montré une rotation en champ à toutes les fréquences mesurées. La vitesse angulaire maximale a été observée à la fréquence la plus basse mesurée.En revanche, les particules de silice recouvertes d'or ont présenté une rotation en sens inverse du champ à toutes les fréquences mesurées. La vitesse angulaire maximale pour les particules recouvertes d'or a été observée à une fréquence caractéristique plus basse que celle des particules Janus. Ces résultats, dans leur ensemble, suggéraient que le comportement des particules Janus ne pouvait pas être attribué à un modèle simple de superposition à deux hémisphères.Les mesures de diélectrophorèse des particules entièrement revêtues d'or ont révélé une réponse en diélectrophorèse négative à basses fréquences et une réponse en diélectrophorèse positive à hautes fréquences. La fréquence de transition correspondait étroitement à la fréquence caractéristique à laquelle la vitesse angulaire maximale avait été observée. Après leur mise au point, ces techniques ont ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la matière molle pour explorer l'utilisation de voûtes électrodiques afin de contrôler l'écoulement laminaire dans la synthèse microfluidique.Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment fabriquer une électrode ITO à l’aide d’une machine de marquage laser et préparer des particules métallisées pour des expériences électrocinétiques.

preparation-janus-particles-alternating-current-electrokinetic

Research

Recherche

JoVE Journal

Engineering

Ingénierie

Monocouche non PEG-fouling silane a été désorbé à partir d'électrodes ITO adressables individuellement sur le verre par application d'un potentiel de réduction. Électrochimique de décapage de PEG-silane couche de microélectrodes ITO a permis l'adhésion des cellules au lieu d'une manière spatialement définis, avec des modèles cellulaires correspondant étroitement à motifs d'électrodes.

Cellules Patterning sur des électrodes d&#39;indium optiquement transparents Tin Oxide

Manipulation des liquides et des particules en suspension dans les technologies de micro-et nano-échelle est de plus en plus d'une réalité que l'activation, comme l'électrocinétique AC, continuent à se développer. Ici, nous discutons de la physique derrière l'électrocinétique AC, comment fabriquer ces dispositifs et la façon d'interpréter les observations expérimentales.

Phénomènes AC électrocinétique générées par des structures microélectrodes

Différents revêtements d'électrodes affectent les performances d'enregistrement de neurones par des changements aux propriétés électrochimiques, chimiques et mécaniques. Comparaison des électrodes in vitro est relativement simple, mais la comparaison de la réponse in vivo est généralement compliquée par les variations de la distance électrode / des neurones et entre les animaux. Cet article fournit une méthode robuste de comparer les électrodes d'enregistrement de neurones.

Une méthode pour électrochimique systématique et l&#39;évaluation électrophysiologique des neurones électrodes d&#39;enregistrement

Ce protocole décrit la synthèse et de la solution de dépôt inorganique couche de nanocristaux par couche pour produire minces électroniques de films sur des surfaces non-conductrices. encres à solvant stabilisé peuvent produire des dispositifs photovoltaïques complets sur des substrats de verre par rotation et revêtement par pulvérisation après l'échange de ligand post-dépôt et le frittage.

Fabrication de nanocristaux dispositifs photovoltaïques inorganiques entièrement Solution transformés

Cet article présente un appareil à base d'impédance pour la détection de taux d'évaporation des solutions. Il offre des avantages évidents par rapport à une approche de perte de poids conventionnelle: une réponse rapide, la détection à haute sensibilité, une petite exigence de l'échantillon, les mesures d'échantillons multiples, et un démontage facile pour le nettoyage et la réutilisation.

Une plate-forme pour la détection Taux d&#39;évaporation à base d&#39;impédance haute performance

Un protocole pour la fabrication de micro-batterie électrochimiquement actives LiPON-basé à semi-conducteurs au lithium-ion à l’aide d’un faisceau ionique focalisé est présenté.

Fabrication de faisceau ionique focalisé de Lithium-ion à l’état solide axée sur les LiPON micro-batterie pour In Situ essais

Une production efficace d'hydrogène solaire a récemment été réalisée sur des systèmes semi-conducteurs-électrocatalyseurs fonctionnalisés dans une demi-cellule photoélectrochimique en microgravité à la Tour de Brême. Ici, nous rapportons les procédures expérimentales pour la fabrication du dispositif semi-conducteur-électrocatalyseur, les détails de la configuration expérimentale dans la capsule de chute et la séquence expérimentale pendant la chute libre.

Méthodes expérimentales pour une production efficace d'hydrogène solaire dans l'environnement de microgravité

Ici, nous présentons un protocole pour effectuer des expériences de réaction gazeuse à cellules fermées TEM in situ tout en détaillant plusieurs méthodes de préparation d’échantillons couramment utilisées.

Exécution de réactions gazeuses in situ à cellules fermées au microscope électronique à transmission

Le présent protocole décrit les outils de manipulation des microélectrodes intracorticales planaires de silicium lors de traitements de modification de surface par dépôt de gaz et réactions de solution aqueuse. L’assemblage des composants utilisés pour manipuler les appareils tout au long de la procédure est expliqué en détail.

Outils pour le traitement de surface des microélectrodes intracorticales planes au silicium

En tant que technique analytique, l’électrochimie à nanoimpact, une approche de plus en plus importante pour compter et caractériser les particules électro-inactives à l’échelle nanométrique, souffre d’une faible précision en raison des distributions de courant hétérogènes qui résultent de son utilisation d’ultramicroélectrodes. Il s’agit ici d’une approche généralisée, appelée « interruption électrocatalytique », qui améliore la précision de ces mesures.

Dimensionnement électrochimique précis de particules électro-inactives individuelles

Ce protocole décrit la fabrication d’un transistor à effet de champ sensible aux ions (ISFET) monobloc à base d’oxyde d’indium-d’étain (ITO), qui peut être construit comme une sonde FET à solution dépendante (par exemple, une sonde de pH) à l’aide d’un processus court et simple (environ une demi-journée). Cet ITO-ISFET monobloc peut également être appliqué à la biodétection.

Fabrication d’un transistor monobloc à base d’oxyde d’indium-d’étain à solution fermée permettant une biodétection sensible

Découvrez la fabrication rapide d'électrodes ITO et la préparation de particules métalliques pour des expériences d'électrocinétique. Cette méthode facilite l'étude de l'électrorotation et de la diélectrophorèse.

Préparation des particules de Janus et des mesures électrokinétiques à courant alternatif avec une matrice délectrode à oxyde détain induite rapidement fabriquée (Vidéo) | JoVE Journal

Préparation des particules de Janus et des mesures électrokinétiques à courant alternatif avec une matrice d'électrode à oxyde d'étain induite rapidement fabriquée

Explorer plus de vidéos