אוריגמי השראה עצמית הרכבה של חלקיקים בדוגמת וReconfigurable

פרוטוקול זה מסנתז חלקיקים סטטיים בדוגמאות מדויקות וניתנים להגדרה מחדש בצורות וגדלים שונים. ראשית, תכנן מסכות לרשת הדו-ממדית שבסופו של דבר יתאספו מעצמן לחלקיקים המעוצבים הרצויים. לאחר מכן הפקידו את שכבות ההקרבה והמוליכות על מצע שטוח.

יצרו את הקודמנים הדו-ממדיים על ידי דפוס לוחות וצירים באמצעות פוטוליתוגרפיה, תצהיר סרט דק ותחריט, ואז המיסו את שכבת ההקרבה כדי לשחרר את הקודמים הדו-ממדיים מהמצע. בסופו של דבר, הקודמנים הדו-ממדיים המשוחררים נחשפים לגירויים ספציפיים כדי לעורר קיפול של החלקיקים הנעים בין המיקרומטר לסולם הסנטימטר. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על יצירת חלקיקים חכמים ממוזערים, כולל כאלה שיכולים לבצע ביופסיות במקומות בגוף שקשה להגיע אליהם.

יתר על כן, ניתן להשתמש בשיטה עם מתכות, מוליכים למחצה ואפילו פולימרים כך שנוכל ליצור כמוסות שיכולות להיות חשובות באספקת תרופות, במיוחד מכיוון שאנו יכולים ליצור אותן בגיאומטריות לא, כדוריות ורב תכליתיות. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כמו רגש, פילמור או יציקה של חלקיקים, הוא ששיטה זו הופכת את הדיוק והדיוק של ליתוגרפיה מלאה לדפוס תלת מימדי של חלקיקים בעלי צורות וגדלים שונים. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שקשה ללמוד את שלבי הדפוס והקיפול העצמי מכיוון שהם דורשים גם ליתוגרפיה וגם כישורי הרכבה עצמית.

בהדגמה זו, נייצר דורה סטטית ואטומה לצמיתות בגודל 300 מיקרון, כמו גם מיקרו תופסים רגישים לתרמו הניתנים להגדרה מחדש. התחל עם תוכנה גרפית וקטורית דו מימדית. ראשית, קבע את מספר הלוחות בפוליהדרה.

המשך להבין את הסידור הדו-ממדי המניב הגבוה של לוחות, הנקראים גם רשתות. רשתות בעלות הדור האדום הנמוך ביותר והמספר הגדול ביותר של חיבורי קודקודים משניים יתאספו בדרך כלל עם הזנבות הגבוהים ביותר עבור מסיכת הפאנל, צייר את לוחות הפוליהדרה כשטח רשתות, את הלוחות הסמוכים ברוחב פער. לאחר מכן הכנס את סימן הרישום ליישור הבא עם מסיכת הציר.

עכשיו למסכת הציר, הגדירו את הצירים המתקפלים בין הלוחות. הגדר גם את צירי התקרה בשולי הלוחות. לאחר מכן ודא שכיסוי מסכות הפאנל והצירים עם צירי התקרה של הרישום מספקים סובלנות ניכרת לשגיאות במהלך קיפול התאים.

כעת, הדפס את המסכות על סרטי שקיפות באמצעות מדפסת ברזולוציה גבוהה. התחל את הכנת המצע עם מצע שטוח. נקו את פרוסות הסיליקון עם מתנול, אצטון ואלכוהול איזופרופיל.

לאחר מכן יבש אותם בגז חנקן וחמם בחום של 150 מעלות צלזיוס למשך חמש עד 10 דקות. על פרוסות הסיליקון מסתובבות, שכבה בעובי 5.5 מיקרון של 950 P-M-M-A-A 11 ב-1, 100 סל"ד. לאחר שלוש דקות אופים את המצע בחום של 180 מעלות צלזיוס למשך 60 שניות.

באמצעות פיקדון מאייד תרמי, מקדם הידבקות של 30 ננומטר כרום ושכבה מוליכה של 150 ננומטר נחושת. לאחר מכן הוסף שכבת סיבוב בעובי של כ-10 מיקרון SPR 220 ב-1, 700 סל"ד בצד למשך שלוש דקות. כעת חשפו את הפרוסות למסכת הפאנל באמצעות כ-460 מילי-ג'אול לסנטימטר רבוע של אור UV וקשתור מסכה על בסיס כספית.

פתח במפתח MF 26 למשך שתי דקות, חדש את פתרון המפתחים ופתח למשך שתי דקות נוספות. המשך לחשב את שטח הפאנל הכולל ולחשב את הזרם הנדרש להפקדת ניקל אלקטרודה מתמיסת ניקל סולפט מסחרית. לאחר מכן טובלים את הוופל בתמיסת ציפוי הניקל.

חזור על שלבי ציפוי הסיבוב והיישור של מסכת הציר. כעת חותכים את הוופל לקוביות קטנות המכילות 50 עד 60 רשתות. מצפים את שולי החלקים בלק.

לאחר מכן, חשב את שטח הציר החשוף הכולל והשתמש בו כדי לחשב את הזרם הנדרש להלחמת פח עופרת להפקדת אלקטרודה מתמיסת ציפוי הלחמה מסחרית. לאחר מכן טובלים את הוופל בתמיסת ציפוי ההלחמה. ממיסים את התנגדות הצילום באצטון.

שוטפים את חתיכות הוופל עם IPA ומייבשים עם חתיכת רקיק טובלת גז חנקן בתחריט PS 100 למשך 25 עד 40 שניות כדי להמיס את שכבת הנחושת שמסביב. שוטפים במים מזוקקים ומייבשים בגז חנקן. כעת טבלו את חתיכת הוופל בתחריט CRE 473 למשך 30 עד 50 שניות כדי להמיס את שכבת הכרום שמסביב.

לאחר מכן שוטפים במים מזוקקים ומייבשים בגז חנקן. לבסוף, טבלו את חתיכת הוופל בשניים עד שלושה מיליליטר NMP וחממו בחום של 100 מעלות צלזיוס למשך שלוש עד חמש דקות עד שהתבניות משתחררות מהמצע. מעבירים 10 עד 20 תבניות לצלחת פטרי קטנה ומחלקים אותן באופן אחיד.

לאחר מכן הוסף כשלושה עד חמישה מיליליטר NMP וחמש עד שבע טיפות של חום שטף נוזלי של Delo חמש RMA ב-100 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות. השטף מנקה וממיס כל שכבת תחמוצת שנוצרת על הסאר ובכך מבטיח זרימת הלחמה טובה בחימום. העלו את טמפרטורת הפלטה החמה ל -150 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות.

הגדל לאט ל -200 מעלות צלזיוס עד שמתרחש קיפול לאחר שהמנה התקררה, שטוף את הדודקהדרל פעמיים באצטון ופעם אחת באתנול אחסן את חלקיקי הדודקהדרל באתנול למבנים הניתנים להגדרה מחדש עם שכבת קורבן מתכתית, טבלו את חתיכת הוופל ב- PS 100 כדי לחרוט את שכבת קורבן הנחושת הבסיסית. המתן עד שתופסי המיקרו ישוחררו לחלוטין מהמצע. שטפו את תופסי המיקרו המשוחררים במים נטולי יונים ושמרו אותם במים קרים.

לאחר מכן הפעל את הקיפול על ידי הנחת תופסי המיקרו במים של 37 מעלות צלזיוס. הפרוטוקול הכללי המתואר בכתב היד יכול לשמש לייצור חלקיקים אטומים בתבנית והתקני אחיזה הניתנים להגדרה מחדש. כללו גם את הדוגמאות הוויזואליות הספציפיות שלנו הן לייצור חלקיקי טורל אטומים והן לאחיזות מיקרו הניתנות להגדרה מחדש.

ככלל, יש צורך לפחות בשתי ערכות מסכות, האחת לפאנלים קשיחים שאינם מתכופפים או מתעקמים, והשנייה לאזורי צירים המתכופפים או אוטמים. דפוס זה משתמש בכללי עיצוב המסכה עבור מיקרו תפסן מתקפל עצמי. תוכנת AutoCAD משמשת לעיצוב המסכות של קודמני הדו-ממד.

לאחר מכן, המבשרים הדו-ממדיים מיוצרים מצע סיליקון כפי שניתן לראות בתמונות האופטיות הללו של דדרה ומיקרו גריפרים. הבנה זו מראה הרכבה עצמית של חלקיק דדרה כפי שהוכן בפרוטוקול המפורט. במאמר זה כאן, תופסי המיקרו מושרים על ידי חום להתקפל מעצמם ב-37 מעלות צלזיוס.

כאן התמונות מתארות הרכבה של סרט דק, קיפול מונע מתח של מיקרו תפסן סביב חרוז חלקיקים פוליהדרליים בהרכבה עצמית ניתן ליצור במגוון צורות כמו גם מיקרו תופסים מתקפלים. אנימציה קונספטואלית זו של דיוויד פאלאק מציגה הרכבה מונעת מתח פנים של חלקיק מעוקב. ראשית, פרוסת הסיליקון ומסכת הצילום מיושרים במדויק.

לאחר מכן נחשפים הפרוסות למסכת הפאנל באמצעות כ-460 מילי-ג'אול לסנטימטר מרובע של אור UV ויישור מסכה על בסיס כספית כדי לגרום לקיפול הקובייה. הטמפרטורה מוגברת לנקודת ההיתוך של חומר הציר, מה שגורם לצירי הנוזל להתגלגל כדי למזער את שטח הפנים החשוף. הקצוות מתמזגים כדי למזער את אנרגיית פני השטח שלהם ולאטום את החלקיקים, ובכך ליצור חלקיק פוליהדרלי שלם.

תהליך הייצור וההפעלה מקביל מאוד, וניתן לייצר ולהפעיל מבנים תלת מימדיים בו זמנית. בנוסף, ניתן להגדיר דפוסים מדויקים כפי שמודגמים על ידי נקבוביות מרובעות או משולשות בכל שלושת הממדים ועל פנים נבחרות במידת הצורך. ניתן לסגור מיקרו-תופסים מתקפלים בתנאים שפירים מבחינה ביולוגית כך שניתן להשתמש בהם לכריתת רקמות או להעמיס אותם במטען ביולוגי.

דוגמה זו מציגה מיצוי רקמת שלפוחית השתן באמצעות מיקרו תופסים רגישים לחום. בנוסף, מכיוון שניתן לייצר את המיקרו-תופסים עם ניקל חומר פרומגנטי, ניתן להזיז אותם מרחוק באמצעות שדות מגנטיים. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להשתמש בגישות בהשראת אוריגמי כדי לסנתז חלקיקים בתבנית מדויקת וניתנים להגדרה מחדש במגוון גדלים, צורות, דפוסי פני השטח, ולעורר תצורה מחדש מגיבה.

זכור לעקוב אחר כללי התכנון השולטים בהרכבה עצמית של החלקיקים ולהבין את עקרון העבודה של התהליך. חשוב מאוד לבחור את החומרים המתאימים לשכבת ההקרבה, לוחות וצירים. לדוגמה, אתה לא צריך לבחור בשכבת הקרבה הדורשת טמפרטורת פירוק גבוהה אם שכבת ההדק שלך מתמוססת בטמפרטורות גבוהות אלה לאחר התפתחותה.

טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחומי המיקרו והננוטכנולוגיה לחקור את הפיתוח והיישומים של פוליהדרה בתבנית מדויקת וחלקיקים הניתנים להגדרה מחדש באלקטרוניקה, אופטיקה ורפואה.