Name: העברה קדימה-induced לייזר של Ag Nanopaste (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-31T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 7 s
Description: למד את שיטת LIFT להדפסת מבנים מיקרוסקופיים מדביקות כסף בעלת צמיגות גבוהה. טכניקה זו מאפשרת יצירת מבנים דו ותלת ממדיים מורכבים בדייקנות גבוהה ליישומים מיקרואלקטרוניים.

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

עבודה זו מומנה על ידי המשרד למחקר ימי (ONR) באמצעות תוכנית המחקר הבסיסי של מעבדת המחקר הימית.

1. ביצוע מצעים תורמים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסך את הקצוות של זכוכית שקופית עם קלטת השארת אזור מרכזי של זכוכית מכוסית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להטביע את השקופית שנאגרו HF (6: 1 יחס של 40% NH 4 F במים עד 48% HF במים) במשך 3-15 דקות. הערה: זה יהיה לחרוט במרכז השקופית שהוא ללא מסיכה, יצירה היטב. עומק הבאר צריך להיות בין 1 ל 5 מיקרומטר, אשר ניתן לקבוע באמצעות חרט profilometer או AFM באמצעות הוראות היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מסכת הקלטת. </li></ol> 2. יצירת סרט הדיו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מורחים כמות קטנה של רסק Ag בשעה צד אחד של הבאר. ודא שיש מספיק כדי למלא את הבאר, בערך בטווח 10 מ&quot;ג. אין צורך למדוד את הכמות ראשונה, עם זאת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוקף לגרור להב מתכת ישר הבאר, להפיץ שכבה דקה של משחה ברחבי בשלמותו. באופן אחיד להפיץ את הדבק ללא כתמים דקים. התוצר הסופי של תיתהליך s - דיו Ag קטן היטב המכיל - נקרא &quot;סרט&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את כל דבק כי התפשט אל מחוץ לבאר עם מעבדת לנגב. </li></ol> 3. ייבוש הכלים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הפנים כלפי מעלה סרט בסביבה נמוכה לחות. תיבת מלאים בחנקן יבש עובדת הכי טובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השאר את הסרט לפחות שעה 2 ב RT. בשלב זה, צמיגות הדיו צריך להיות גבוה מספיק כדי להדפיס. הערה: לאחר ייבוש מספיק, סרטי דיו יכולים להיות מאוחסנים במשך בערך חודש על ידי צבת עם הפנים כלפי מטה גם על זכוכית שקופית אחרת ואחסונו בסביבה יבש-חנקן. לאחר מאוחסן בדרך זו, זה בסדר לעזוב את הסרטים דיו ייעשה בו שימוש במשך תקופות זמן ארוכות. </li></ol> 4. ווקסלים הדפסה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף מצע המקלט אל במת translational XY באמצעות צ&#39;אק ואקום או דבק דו-צדדי. הערה: מצע המקלט חייב להיות שטוח, אבל אין מגבלות אחרות. פרוסות סיליקון, GLמגלשות תחת, או 200 ° C תואמים פולימרים הם כל מצעי המקלט המקובלים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הפנים כלפי מטה סרט דיו על מצע המקלט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פוקוס ההתקנה האופטית דרך החלק האחורי של המצע התורם, על פני השטח האחוריים של הדיו בתוך הבאר. הערה: ישנן דרכים רבות כדי לארגן את אופטיקה לתהליך הזה, אבל את הפעולות הבאות / רכיבים הכרחיים: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ליזר UV פעם עם קרן בעל לחלוקת כוח מרחבית &quot;מלמעלה כובע&quot; (להבדיל גאוס). השתמש לייזר מסוגל לשגר פולסים בודדים מבוקר, אשר עשויים לדרוש אפנן acousto אופטיים. אפנן אופטי acousto מאפשר למשתמש לשלוט על ירי פולסים בודדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעבור את הקורה דרך צוהר, בעיצוב החתך של הקרן לצורה הרצויה. ראוי לציין, כי הצורה של הצמצם קובע את הצורה של voxel. כלומר, את הצמצם הוא צלם למעשה על גבי המצע התורם, מקביל Masהקרנת k. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש מטרה מיקרוסקופית כדי להקטין את הגודל של החלק וקורה ביניהם, אשר קובע את גודל voxel מודפס. לדוגמא, אם ווקסלים מרובעים 10X תשואות מטרה עם 50 מיקרומטר ממדים לרוחב, אז מטרת 50X ידפיסו אותו (מרובעת) צורה ווקסלים עם 10 מיקרומטר ממדים לרוחב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח מצלמת וידאו בתור (באמצעות קרן splitter) במטרה המיקרוסקופית. זה מאפשר ניטור פעיל של סרט הדיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אש דופק לייזר יחיד על גבי המצע התורם. ערך התחלה סבירה עבור השטף לייזר הוא בטווח של 40-60 mJ / 2 ס&quot;מ. ודא כי יש חור גלוי בצורת חתך קרן הלייזר שבו voxel נפלט. אם החור אינו נראה לעין, יש מספר סיבות אפשריות: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לא ממוקד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את גובה מטרת ההתמקדות. זה עשוי להביא את החור אל המוקד. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנרגיה נמוכה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט increase האנרגיה של הלייזר עד השטף של 60-80 mJ / 2 ס&quot;מ. סרטים דיו סמיכים עשויים לדרוש ערכי שטף גבוהים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צמיגות דיו נמוכה מדי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם voxel ייפלט אבל חור סרט הדיו מייד ממלא, אז צמיגויות הדיו היא עדיין נמוכות מדי, ולכן לייבש את הסרט עבור 30 דקות אחרות זה על פי הוראות בשלב 3 ולאחר מכן להתחיל בשלב 4 שוב. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את הבמה translational XY לאורך צירי X ו- Y. למקום חדש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אש דופקת ליזר יחיד על גבי המצע התורם שוב, הוצאת voxel ומשאיר חור מוגדר בחדות שבו voxel נפלט מן סרט הדיו. </li></ol> 5. מבנים מורכבים הדפסה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור שורות על ידי קישור יחד ווקסלים סמוכים באופן הבא: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת voxel כמתואר 4.1-4.4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את אורך אחד voxel translational הבמה XY לאורך X או Y כיוון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת voxel כמתואר 4.1-4.4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על תהליך זה עד שורה ארוכה מספיק מתקבלת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור לגישור או שלוחה מבנים באופן הבא: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר את הקורה כך voxel הנפלט יהיה לגשר על פער גיאומטרי על פני המצע התורם או כך שחלק של voxel יהיה תלוי מעל פני הקצה של פער גיאומטרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת voxel כמתואר 4.1-4.4. הערה: אם צמיגות הדבק היא נמוכה מדי, voxel יכול להתאים את התכונות מתחתיה במקום ליצור גשר או שלוחה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור מבני יחס ממדים גבוהים באופן הבא: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת voxel כמתואר 4.1-4.4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבלי להזיז את מצע המקלט, להזיז את המצע תורם למקום טרי על סרט הדיו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת voxel כמתואר 4.1-4.4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 5.3.2 ו 5.3.3 עד תכונה של Hei מספיקght מתקבל. אם המבנה בנוי גבוה ~ 3-5 מיקרומטר, הכנס מפרידי מעת לעת בין המצע התורם והמקבל כדי ליישר את הערימה voxel וסרט הדיו לא באים במגע ישיר. ראוי לציין, כי אופטיקה יהיה צורך ומיקד כמפורט בסעיף 4.4.1 כדי להביא בחשבון את השינוי בגובה המצע התורם. </li></ol></li></ol> 6. תמונות מורכבות הדפסה באמצעות DMD צ&#39;יפ <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צייר או להעלות תמונה של צורת voxel רצויה. ודא בפורמט של קובץ התמונה הוא מפה סיבית. הערה: זה חיוני כדי להשתמש גורם demagnification של המערכת האופטית לטפס על הציור לגודל של voxel שיודפס. DMD בעצם מחליף את הצמצם, אז במקום הדמיה הקורה עם מה הוא בעצם מסכה הקרנה, מערך של micromirrors משמש לעצב את הקורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר לייזר (UV או ירוק) המתאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל DMD ולפתוח תוכנת DMD. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &quot;פתח תמונה&quot; ו patte מפת סיביות עומסrn. בחר לטעון איפוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &quot;הוסף&quot;. שם קובץ מפה סיבי אמורים להופיע בחלונית הימנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &quot;הפעלה חד-פעמי&quot;. דפוס Bitmap נטען כעת על DMD. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסדר את המצעים התורמים ומקבל כפי שמתואר צעדים 4.1 עד 4.3. העבר דיו כפי שמתואר צעדים 4.4 כדי 4.6. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר העברות מצליחות, חזור על שלבי 6.3 כדי 6.4 במידת צורך; לאחר מכן עבור לשלב 7. </li></ol> 7. תנור לאחר כל ווקסלים מודפסים, לרפא אותם בכבשן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הפנים כלפי מעלה מצע מקלט בכבשן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השאר לרפא ב 180 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות. </li></ol>

<ol><li>Park, J. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+electrohydrodynamic+jet+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Mater%22%5BJournal%5D)">High-resolution electrohydrodynamic jet printing.</a> Nature Mater. 6, 782-789 (2007).</li>
<li>Hon, K. K. B., Li, L., Hutchings, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+writing+technology+-+Advances+and+developments%5BTitle%5D)+AND+%22CIRP+Ann%22%5BJournal%5D)">Direct writing technology - Advances and developments.</a> CIRP Ann. 57, 601-620 (2008).</li>
<li>Calvert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inkjet+Printing+for+Materials+and+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Inkjet Printing for Materials and Devices.</a> Chem. Mater. 13, 3299-3305 (2001).</li>
<li>Arnold, C. B., Serra, P., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+direct-write+techniques+for+printing+of+complex+materials%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Laser direct-write techniques for printing of complex materials.</a> MRS Bulletin. 32, 23-31 (2007).</li>
<li>Park, J. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+electrohydrodynamic+jet+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Mater%22%5BJournal%5D)">High-resolution electrohydrodynamic jet printing.</a> Nature Mater. 6, 782-789 (2007).</li>
<li>Hon, K. K. B., Li, L., Hutchings, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+writing+technology+-+Advances+and+developments%5BTitle%5D)+AND+%22CIRP+Ann%22%5BJournal%5D)">Direct writing technology - Advances and developments.</a> CIRP Ann. 57, 601-620 (2008).</li>
<li>Calvert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inkjet+Printing+for+Materials+and+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Inkjet Printing for Materials and Devices.</a> Chem. Mater. 13, 3299-3305 (2001).</li>
<li>Arnold, C. B., Serra, P., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+direct-write+techniques+for+printing+of+complex+materials%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Laser direct-write techniques for printing of complex materials.</a> MRS Bulletin. 32, 23-31 (2007).</li>
<li>Piqué, A., Auyeung, R. C. Y., Kim, H. K., Metkus, M., Mathews, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+microfabrication+by+laser+decal+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Laser.+Micro.+Nanoeng%22%5BJournal%5D)">Digital microfabrication by laser decal transfer.</a> J. Laser. Micro. Nanoeng. 3, 163-168 (2008).</li>
<li>Auyeung, R. C. Y., Kim, H., Birnbaum, A. J., Zalalutdinov, M., Mathews, S. A., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+decal+transfer+of+freestanding+microcantilevers+and+microbridges%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%22%5BJournal%5D)">Laser decal transfer of freestanding microcantilevers and microbridges.</a> Appl. Phys. A. 97, 513-519 (2009).</li>
<li>Kim, H., Melinger, J. S., Khachatrian, A., Charipar, N. A., Auyeung, R. C. Y., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+terahertz+metamaterials+by+laser+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Fabrication of terahertz metamaterials by laser printing.</a> Opt. Lett. 35, 4039-4041 (2010).</li>
<li>Wang, J., Auyeung, R. C. Y., Kim, H., Charipar, N. A., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+of+interconnects+by+laser+direct-write+of+silver+nanopastes%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing of interconnects by laser direct-write of silver nanopastes.</a> Adv. Mater. 22, 4462-4466 (2010).</li>
<li>Mathews, S. A., Auyeung, R. C. Y., Kim, H., Charipar, N. A., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+video+study+of+laser-induced+forward+transfer+of+silver+nano-suspensions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">High-speed video study of laser-induced forward transfer of silver nano-suspensions.</a> J. Appl. Phys. 114, 064910(2013).</li>
<li>King, B. H., Dimos, D., Yang, P., Morissette, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct-write+fabrication+of+integrated%2C+multilayer+ceramic+components%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electroceram%22%5BJournal%5D)">Direct-write fabrication of integrated, multilayer ceramic components.</a> J. Electroceram. 3, 173-178 (1999).</li>
<li>Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+ink+writing+of+3D+functional+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Direct ink writing of 3D functional materials.</a> Adv. Funct. Mater. 16, 2193-2204 (2006).</li>
<li>Calvert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inkjet+printing+for+materials+and+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Inkjet printing for materials and devices.</a> Chem. Mater. 13, 3299-3305 (2001).</li>
<li>Kang, H., Soltman, D., Subramanian, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrostatic+Optimization+of+Inkjet-Printed+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Hydrostatic Optimization of Inkjet-Printed Films.</a> Langmuir. 26, 11568-11573 (2010).</li>
<li>Piqué, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+decal+transfer+of+electronic+materials+with+thin+film+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE%22%5BJournal%5D)">Laser decal transfer of electronic materials with thin film characteristics.</a> Proc. SPIE. 6879, 687911(2008).</li>
<li>Auyeung, R. C. Y., Kim, H., Birnbaum, A. J., Zalalutdinov, M., Mathews, S. A., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+decal+transfer+of+freestanding+microcantilevers+and+microbridges%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%3A+Mater.+Sci.+Process%22%5BJournal%5D)">Laser decal transfer of freestanding microcantilevers and microbridges.</a> Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 97, 513-519 (2009).</li>
<li>Soltman, D., Smith, V., Kang, H., Morris, S. J. S., Subramanian, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methodology+for+inkjet+printing+of+partially+wetting+films%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Methodology for inkjet printing of partially wetting films.</a> Langmuir. 26, 15686-15693 (2010).</li>
<li>Auyeung, R. C. Y., Kim, H., Charipar, N., Birnbaum, A., Mathews, S., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+forward+transfer+based+on+a+spatial+light+modulator%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%3A+Mater.+Sci.+Process%22%5BJournal%5D)">Laser forward transfer based on a spatial light modulator.</a> Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 102, 21-26 (2011).</li>
<li>Duocastella, M., Fernandez-Pradas, J. M., Serra, P., Morenza, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Jet+formation+in+the+laser+forward+transfer+of+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%3A+Mater.+Sci.+Process%22%5BJournal%5D)">Jet formation in the laser forward transfer of liquids.</a> Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 93, 453-456 (2008).</li>
<li>Feinaueugle, M., Alloncle, A. P., Delaporte, P., Sones, C. L., Eason, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+shadowgraph+imaging+of+femtosecond+laser-induced+forward+transfer+of+solid+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Science%22%5BJournal%5D)">Time-resolved shadowgraph imaging of femtosecond laser-induced forward transfer of solid materials.</a> Appl. Surf. Science. 258, 8475-8483 (2012).</li>
<li>Breckenfeld, E., Kim, H., Auyeung, R. C. Y., Charipar, N., Serra, P., Piqué, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-induced+forward+transfer+of+silver+nanopaste+for+microwave+interconnects%2C+A%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Science%22%5BJournal%5D)">Laser-induced forward transfer of silver nanopaste for microwave interconnects, A.</a> Appl. Surf. Science. 331, 254-261 (2015).</li>
</ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

במאמר זה, אנו הוכחנו תהליך ללא מגע, הדפסה תלת מימדית וכן יחיד ליזר-shot, הדפסת שטח גדולה (באמצעות שבב DMD) של nanopaste Ag גבוהה הצמיג. שלא כמו טכניקות ישירות לכתוב אחרות, כגון הזרקת דיו, טכניקת LDT המתוארת כאן מאפשרת ההדפסה של צורות voxel מורכבות עם דופק ליזר אחד, כלומר, באמצעות שלב אחד בלבד. בעוד היבטים רבים של ההליך עשויים נראה פשוט, ישנם צעדים רבים הדורשים בדיקה איטרטיבי על מנת לייעל. ראשית, יובש דבק וצמיגות הם הגורמים החשובים ביותר עבור העברה מוצלחת. למרות נקודות אלה כבר כבר הודגשו שוב ושוב בטקסט, אנו חוזרים על הנקודה כאן כדי להדגיש את החשיבות. אם צמיגויות הדיו נמוכות מדי, אז זה יהיה בלתי אפשרי להדפיס חדה, צורות voxel מוגדרות היטב. סימן לכך צמיגות הדיו נמוכה מדי מתרחש כאשר מנסה כדי להוציא voxel. כאשר הדופק לייזר הוא ירה, אתvoxel יופיע להוציא לרגע, אבל הדיו ימלא מהר בחזרה לתוך החור שנותר המצע התורם. במקרה זה, המשתמש צריך להפסיק את ירי הלייזר והדיו ומחייב וזאת בהתאם לאמור ב צעדים 3.1 ו -3.2. אם צמיגויות הדיו היא גבוהות מדי, תהליך העברת voxel יופיע מוצלח על הסרט. עם זאת, כאשר בוחנים את ווקסלים על פני מצע המקלט, יהיה קריעה משמעותית, שביר, או פסולת. במקרה זה, המשתמש צריך להשליך את הסרט הנוכחי ולעשות סרט חדש כפי שמתואר אופטימיזציה סעיף 2. של צמיגות דיו ואת משך זמן ייבוש צריכה להתבצע על ידי הערכת איכות ניסיונות העברת voxel. אנחנו לא ממליצים מנסים למדוד את הצמיגות של הרסק בכל נקודה. שנית, שטף הליזר הוא חשוב כמעט כמו צמיגות דיו שינויים קטנים מאוד שטף יכול להיות השפעה משמעותית על התהליך. זה צריך להיות מאוד ברור מתי האנרגיה נמוכה מדי - voxelלא יהיה להוציא מן המצע התורם. מומלץ להתחיל עם מגוון השטף הציע בשלב 4.4, ולאחר מכן באופן הדרגתי מאוד להגדיל את הערך. האנרגיה הנמוכה ביותר שתוצאתו חילופים מלאים נקראת &quot;שטף הסף&quot;. זה בדרך כלל טוב ביותר לפעול או בסמוך שטף הסף בגלל ערכי שטף גבוהים יטו שבר או לקרוע את ווקסלים. לבסוף, בהתאם לזן של לייזר המשמשים בתהליך, יכול להיות שיש נקודות חמות בפרופיל לייזר. זה עשוי לדרוש התאמה של הצמצם לדגום באזור הומוגנית יותר של הקורה. אם את הצורה של voxel נפלט הוא מעווה או גרוע תואמת את הצורה של סעיף קורה הרוחבי, נקודות חמות ליזר או עובי שכבת דיו או אחידות יכולות להיות אחראיות. מעבר לפתרון בעיות, יש כמה מגבלות על הטכניקה. צעד ריפוי תנור הסופי עושה את זה קשה או בלתי אפשרי להשיג ווקסלים עם תכונות פעילות הרצוי על הלא-גבוה-temperature מצעים תואמים. באופן כללי, nanopaste Ag להשתמש בכתב היד הזה דורש טמפרטורת ריפוי של C ° 150 לפחות על מנת לקבל ערכי מוליכות סבירים. הייצור של שכבת הדיו על פני המצע התורם צריך להיות מותאם יותר כדי לשפר את אחידות עובי, כיסוי אזורי וזמן עיבוד. עובי שכבת הדיו יש השפעה דרמטית על שטף הסף והעביר איכות, ועובי הומוגניות יכול להפוך את תהליך ההעברה קשה, במיוחד בעת העברת ווקסלים קטן מ -20 מיקרומטר x 20 מיקרומטר. העיצוב הנוכחי עבור המצע התורם מקשה ליצור סרטים גדולים יותר 10s של סנטימטר, אשר מגביל את תפוקת שטח גדול. לפיכך, הפיתוח של עיצובי מצע תורמים חלופיים, כגון סליל ל-סליל או סיבוב דיסק, יידרש לאוטומציה משופרת ועיבוד שטח גדול יותר. כוחו של טכניקת LDT טמון היכולת להעביר נוזלים עם גבוהצמיגויות שטכניקות טיפה על פי דרישה אחרות לא יכולות להתמודד. היתרונות של LDT ניתן להפריד לשני מצבים שבהם ראשית, רסק צמיגות גבוהה הדפסה מציע שיפור איכות או להאיץ מעל הדפסת רסק צמיגות נמוכה ושנית, במצבים שבם הדפסה עם רסק צמיגות גבוה מאפשרת מבנים שאינם נגישים להדפסת צמיגות נמוכה . דוגמאות של יתרונות בקטגוריה הראשונה הן: השתנות voxel מינימאליות מתופעות הרטבה, רמה הגבוהה של שליטה על צורת voxel וגודל, התכווצות מינימאלית במהלך הריפוי, ואנרגית ליזר נמוך בהשוואה לתהליכי LIFT אחרים (ובכך מהירות העברה נמוכה). דוגמאות בקטגוריה השנייה הן: הדפסה של מבנים גבוה יחס רוחב-גובה, מבני גישור, cantilevers, וכל מבנה אחר הדורש החזקת voxel-במצב טוב. על ידי שילוב של תהליך LDT עם שבב DMD, הדפסה מקבילה של צורות ודגמים מורכבים מופעלת, אשר מאוד מזרזת את התהליך הכולל. יתר על כן, לאהוא להשתמש של DMD לעצב את ווקסלים מאפשר עיצובים להתעדכן בין פעימות לייזר, המאפשר הדפסה מהירה של ווקסלים reconfigurable דינמי. באופן כללי, את קצב הרענון של DMD (33 קילוהרץ) היא מעט איטית יותר מאשר שיעור החזרה מקסימלית של הלייזר (100 kHz ומעלה), אך שיעור גורם מגביל עבור מהירות ההדפסה הוא תרגום הבמה. השדרות העיקריות לקידום עם מערכת LDT הן בפיתוח המתמיד של מוצרים נוספים, שיפור תהליך ייצור הסרט, וממשיך סולם את התהליך באמצעות שילוב עיבוד אור דיגיטלית (DLP) טכנולוגיה כגון שבב DMD. למרות חומרים מתכתיים בידוד הועברו בהצלחה את התהליך הזה, כמה חומרים פעילים פותחו. היכולת להדפיס חומרים פיזואלקטריים, מגנטיים, או אופטו עם תהליך LDT יכול לפתוח אפשרויות טכנולוגיות עצומות. כפי שהיא עומדת, את הגיאומטריה של subst התורםמדרגיות גבולות שיעור. התפתחות סליל ל-סליל או מסתובבים מצעים תורמים דיסק תהיה לייעל את התהליכים באופן משמעותי. לבסוף, שילוב של LDT עם טכנולוגיית DLP הוא פיתוח הרסני בפוטנציה לתחום ייצור דיגיטלי, הפיכת תהליך סדרתי בעבר לתוך תהליך מקביל מאוד. אתגר מרכזי לקראת מטרה זו הוא היכולת להדפיס ווקסלים עם רזולוצית תכונה טובה בקני מידה מרובות. כלומר, ווקסלים עם ממדים לרוחב בסדר גודל של 10 שניות או 100 שניות של תכונות המכיל מיקרומטר בסדר גודל של 1-5 מיקרומטר. יחדיו, התפתחויות אלה מציעים הזדמנויות משמעותיות לייצור תוסף שטח גדול של רכיבים אלקטרוניים.

תוסף טכניקות הדפסה הן בעלות עניין רב עבור הדפוסים של חומרים תפקודיים על מגוון מצעים. &quot;ישיר לכתוב&quot; אלה כביכול תהליכים, כולל micropen 10, הרכבה ישיר לכתוב 11, הזרקת דיו 12, ולהרים 4, מתאימים גם עבור ייצור של מגוון רחב של גדלים תכונה החל מיקרון משנה macroscale 1,2 . היתרונות העיקריים של טכניקות אלה הן בעלות נמוכה, ידידותיות לסביבה, וכן אספקה ​​מהירה משלב הרעיון ועד אב טיפוס. ואכן, אב טיפוס ודגמים הוא שימוש עיקרי עבור תהליכים כאלה. החומרים נוצלו על ידי תהליכים אלה מכילים בדרך כלל השעית ננו-חלקיקים בתוך ממס, ובדרך כלל דורשים תנור ריפוי צעד אחרי בתצהיר כדי לממש נכסי הפעילות שלהן. למרות micropen והרכבה ישיר לכתוב הם פשוט יחסית ליישום, שניהם מסתמכים על איש קשר רציף נימה עם המצע המקבלבמהלך מחלק. למרות הזרקת דיו היא שיטה ישירה לכתוב פשוט, ללא מגע, זה בדרך כלל מוגבל העברת צמיגות נמוכה, השעיות nanoparticle שפיר כימי כדי למנוע סתימה ו / או קורוזיה של חרירים מהחלק. בנוסף, דפוסי הדפסה עם תכונות ומוגדרות על ידי הזרקת דיו הוא מאוד קשה בהתחשב ההתנהגות המשתנה של נוזלים על משטחים שונים וחוסר היציבות וכתוצאה מכך שלהם בשל תופעות הרטבת 13. בכל מקרה, דיו נהנה את עיקר תשומת הלב של חוקרים עד כה. LIFT, ומצד שני, הוא תהליך כתוסף ללא מגע, זרבובית-חופשית שהוא מסוגל להעביר להדביק גבוה צמיג עם קצוות מוגדרים היטב. בתהליך זה, כמויות מבוקרות של חומרים מורכבים מועברות מצע תורם (או &quot;סרט&quot;) על מצע המקבל באמצעות פולסים ליזר 4 כמוצג באופן סכמטי באיור 1. בעת שימוש הדבק צמיגות גבוהה, זה possible עבור voxel מודפס כדי להתאים את הגודל והצורה של חתך הדופק לייזר האירוע 5. תהליך זה כבר המכונה העברת מדבקת ליזר (LDT), ומציע גישה ייחודית בכתב-ישיר שבה צורת voxel וגודל הם בקלות פרמטרים לשליטה, המאפשר הדור הלא ליתוגרפיות של מבנים עבור מגוון רחב של יישומים, כגון מעגל תיקון 14, metamaterials 7, חיבורים 8, ומבנים שעמד חופשי 15. היכולת להפקיד צורות מורכבות בשלב העברה חד מקטינה באופן משמעותי את זמן העיבוד ונמנעה בעיות הקשורות למיזוג של ווקסלים מרובים, בעיה נפוצה טכניקות הדפסה הדיגיטליות ביותר. היכולת להתאים את פרופיל המרחבים דינמי של פעימות ליזר פרט 17 משמשת כדי להגדיל את מהירות הכתיבה של LDT לעומת כתיבה ישירה ליזר אחר טכניקות (LDW). כתוצאה מכך יתרונות עיבוד אלה, אנו מתייחסים לתהליך LDT כעל&quot;Parallelized חלקית&quot;, מפני שהוא מאפשר שילוב של צעדים בכתב סדרה מרובים לתוך אחד מקביל יחיד. מידת הטעינה במקביל בסופו של דבר תלויה ביכולת לשנות את פרופיל חתך לייזר במהירות, ולכן צורת voxel כתוצאה, ועל המהירות שבה את הסרט ואת המצע יכול להיות מתורגם. כדי לעזור להמחיש את התהליך, את ההתנהגות של חומר בתהליך LIFT מתואר באופן סכמטי איורי 2A, 2C, ו 2E במשך שלוש צמיגויות רסק שונות. עבור דיו צמיגות נמוכה (איור 2 א) 9, תהליך ההעברה כדלקמן jetting התנהגות, וכתוצאה מכך ההיווצרות של ווקסלים מעוגלים, חצי כדור (תרשים 2B) 18. איור 2 ג מתאר את ההעברה עבור השעיות צמיגות גבוהות מאוד, שבו voxel נפלט חווה פיצול דומה למה הוא ציין עם LIFT של כךמכסה קרמיקה שכבות 19. איור 2E מתאר את העברת LDT של nanopaste עם צמיגות מתאימה, ביניים, שבה voxel שוחרר אינו כפוף בצורת דפורמציה בשל השטח תופעות המתח מגיע המצע המקבל ללא פגע. השפעת הצמיגות על הצורה של ווקסלים הועבר מוצגת במיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) תמונות איורי 2B, 2D, ו 2F. כפי שניתן לראות בתרשים 2F מדגים, אפשר להשיג חדה, מוגדרת היטב ווקסלים עבור בטווח המתאים של צמיגויות, בדרך כלל ~ 100 Pa · שניות Ag nanopaste 5. בסך הכל, ויש כבר כמה דיווחים על שיטות המשלבות הדפסה ללא מגע עם פוטנציאל מבנים 3D ברזולוציה מיקרון. שיטת LDT מציעה תהליך חופשי מסוגל בודת חיבורים עם יכולות מליטות מגרש אולטרה בסדר. מספר היישומים, כולל מכשירים אלקטרוניים עדינים, אלקטרוניקה אורגנית, ו מערכות מיקרו (MEMS) יכולים להפיק תועלת בתהליך כזה. כאן אנו מדגימים תהליך מגע עישון, תלת מימדי והדפסה וכן יחיד לייזר-shot, הדפסה שטח גדול (באמצעות שבב DMD) של nanopaste גבוהה צמיגות Ag.

<table><tbody><tr><td>ננו-משחת כסף להדפסת מסך</td><td>Harima Chemicals Group, http://www.harima.co.jp/en/</td> <td>NPS Type HP</td><td>Store ב-10 & #176; ג, אל תאפשר להקפיא; לפני השימוש, המתן שעה עד שהעיסה תגיע לטמפרטורת החדר.</td></tr><tr><td>פתרון HF חוצץ</td><td>http://transene.com/sio2/</td> <td>BUFFER HF משופר</td><td>קצב החריטה עשוי להשתנות בהתאם למבנה החומר</td></tr></tbody></table>

העברה קדימה-induced לייזר של ag nanopaste

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

במהלך העשור האחרון, חלה התפתחות רבה של שיטות שאינן ליתוגרפיות 1-3 להדפסת דיו מתכתי או חומרים תפקודיים אחרים. רבים מהתהליכים הללו כגון הזרקת דיו 3 ו-induced לייזר קדימה העברה (LIFT) 4 הפכו יותר ויותר פופולריים כמו עניין אלקטרוניקה מודפסת דפוסים Maskless גדלה. אלה תוסף תהליכי ייצור זולים, ידידותיים לסביבה, ומתאים במיוחד אב טיפוס ודגמים, בהשוואה לטכניקות עיבוד המוליכים למחצה מסורתיות יותר. בעוד שרוב תהליכי ישיר לכתוב מתוחמים דו מימדי מבנים לא יכול להתמודד עם חומרים בעלי צמיגות גבוהה (במיוחד הזרקת דיו), LIFT יכול להתעלות גם אילוצים אם ביצע כראוי. העברת חופף של שלושה פיקסלים ממדיים (ווקסלים שנקראו), המכונים גם העברת מדבקת ליזר (LDT) 5-9, הודגמה לאחרונה עם טכניקת LIFT באמצעות nanopast Ag הצמיג מאודes לפברק חיבורים בודדים, צורות voxel מורכבות, ומבנים גבוה יחס רוחב-גובה. במאמר זה, אנחנו מדגימים תהליך פשוט אך תכליתי עבור בודה מגוון של מבנים Ag מיקרו macroscale. מבנים כוללים צורות פשוטות עבור patterning מגעים חשמליים, גישור ומבנים שלוחים, מבנים גבוה יחס רוחב-גובה, ו יחיד ירה, העברות שטח גדולות באמצעות מכשיר micromirror דיגיטלי מסחרי (DMD) שבב.

איור 3 מציג מצע תורם נציג עם באר מים במרכזו. שקופית זכוכית רגילה שמשה המצע התורם, ואת עומק הבאר במקרה זה הוא 1 מיקרומטר. שים לב כל nanopaste Ag הוא מרותק הבאר מלבני ושאר המצע נקי. כמו כן, חשוב לציין כי הצבע הוא אחיד, המציין בערך עובי הדבק אחיד. אזורים עם צבע בהיר יותר מצביעים כתמים דקים, אשר נמנעו הטובה ביותר. איור 4 מראה תמונה אופטית 20X של המצע התורם לאחר מערך 6x6 של 20 מיקרומטר x 20 מיקרומטר ווקסלים כיכר כבר נפלט. במקרה האידיאלי הזה, אין שאריות הדביקו את הפערים וכל ווקסלים סולקו לחלוטין מן הסרט. אם האנרגיה אינה מספיקה או אם יש נקודות חמות משמעותיות פרופיל הקורה, ווקסלים יהיה חלקי בלבד לניתק נשאר תקוע לצד האחורי של הסרט. ווקסלים נפלטו מן הרשותSTES עם ניתן למצוא צמיגויות שונות באיור 5 9. כאשר צמיגות הדבק היא נמוכה, כלומר, לא כבר יבש מספיק, מתח פנים יגרמו ווקסלים להיות מעוגל יותר, לאבד את צורתו המקורית שלהם (כפי שניתן לראות באיור 5 א &#39;וב&#39; ). שים לב איך את הצורות של ווקסלים באיור 5B שונות מן צורות הקרן (מוצג ההבלעה של איור 5 ב). מצד קיצוני, כאשר צמיגות הדבק היא גבוהה, כלומר, כבר מעל המיובש, יש ווקסלים נטייה שברה כאשר נפלט כפי שניתן לראות באיור 5 ג ו-ד &#39;. לפיכך, קיים מגוון צמיגות ביניים המאפשר העברה ווקסלים unfractured כי לשמור על הצורה של פרופיל הקרן כפי שניתן לראות באיור 5E ו F. אנו מדגימים שני סוגים של שרשרות voxel המהווים קווים מוליכי ארוכים. הראשונה הייתה שרשרת מקצה לקצה פשוט which 40 x 60 מיקרומטר 2 ווקסלים הועברו סמוכים זה לזה (איור 6 א &#39;וב&#39;) 20. באופן כללי, שיטת קישור זה הייתה לא אמין במקצת, עם ממשקים שבורים באופן חלקי או מוחלט להופיע לאחר תרופה רכה ב 100 מעלות צלזיוס (כפי שניתן לראות באיור 6 ב). השיטה השנייה השתמשה מחורצים, שלובים ווקסלים העבירו מקצה לקצה (איור 6 ג ו-ד). הקווים המקווקווים באיור 6C לשרטט את הצורה המקורית של ווקסלים, כמו האיכות הגבוהה של הממשק מקשה ויזואלית לפתור את צורות פרט. השפעה זו היא ברורה מאוד באיור 6D, שם בתפר שבין ווקסלים הוא כמעט בלתי נראה. הגיאומטריה מחורצים הייתה יותר אמינה יותר מאשר בסוף לקצה פשוט, עם כמעט כל ממשקים הנותרים רציפים אחרי תרופת C 100 °. איור 7 מדגי גיאומטריות ערמה שונות, דפוסי ההיבט ratios. בודדvoxel חוצה 100 מיקרומטר תעלת Si רחבה ניתן למצוא באיור 7 א. קבלת הצמיגות הנכונה היא בעלת החשיבות העליונה לגישור או יישומים בודדים כדי למנוע voxel מ נפל או עומדות הגיאומטריה של מצע המקלט. ניתן לראות קומפלקס, מבנים רב שכבתיים באיור 7B-D, כולל שתי פירמידות מוערמים עמודי מיקרו יחס גבוה היבט. גיאומטריות אלה חשובות עבור יישומים הדורשים חיבורים אנכיים פורשים. לבסוף, איור 8A מראה התקנה אופטית חלופית אשר משתמשת בשבב DMD מסחרי, המכונה &quot;מכשיר מראה דיגיטלי&quot; בתרשים. כפי שתואר בשלב 6, גדול, ניתן לטעון תמונות מורכבות למחשב והועברו עם דופק לייזר יחיד. לוגו NRL מודפס בהצלחה ניתן למצוא באיור 8B. נציין כי עם ירייה אחת, אנחנו יכולים להעביר מבנה רסק עם אורך של 1 מ&quot;מ ו תכונה resolution של ~ 20 מיקרומטר. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig1.jpg" /> איור 1. תרשים סכמטי של התקנת LDT. ראוי לציין, כי צורת voxel נקבעת על ידי צורת הקרן חתכה רק עבור דיו גבוה צמיג. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig2.jpg" /> איור 2. פליטה voxel סכמטי בתרשים. דיאגרמות להמחיש האבולוציה של העברה (א) צמיגות נמוכה, (C) צמיגות גבוהה, ו (ה) צמיגות ביניים. מגרשי AFM של ווקסלים כתוצאה ניתנים (B), (ד) ו- (ו), בהתאמה. דמות זו שונתה<html> מ [9]. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig2large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig3.jpg" /> תמונת איור 3. של מצע תורם Ag nanopaste. המצע עצמו הוא זכוכית שקופית עם מיקרומטר 1 עמוק גומה במרכז. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig4.jpg" /> איור 4. 20X תמונה אופטית של שכבת הממרח על הסרט (המצע התורם) לאחר העברת voxel. שארפ, קצוות מוגדרים היטב וחוסר השאריות מצביעים ייבוש דבק מספיק העברה מלאה של חומר מהסרט.<html> jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig4large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig5.jpg" /> איור 5. במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) תמונות של כמה ווקסלים שונים. פרופילים Beam מתוארים הבלעה (ב). שלוש צורות voxel שונות הודפסו מן הצמיגות נמוכה (A, B), צמיגות גבוהה (C, D), ואת צמיגות ביניים (E, F). שים לב צמיגות נמוכה מובילה לאובדן של חדות צורת voxel בעוד צמיגות גבוהה מובילה שביר voxel. נתון זה יש הבדל בין [9]. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig5large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> ther.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig6.jpg" /> . איור 6. תמונות SEM של רשתות voxel סיאמיות שתי גיאומטריות מקשרות מתוארות: פשוט מקצה לקצה (A, B) ו מחורצים-שלובים (C, D). באופן כללי, מחורצים-שלובים גיאומטריים נמצאים להיות אמין יותר בעוד מקצה לקצה פשוט יש נטייה להיסדק עקב הצטמקות במהלך שלבי התנור. נתון זה יש הבדל בין [20]. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig6large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig7.jpg" /> . תמונות איור 7. SEM של מבני voxel מורכבים מרובים גיאומטריות כוללות: voxel מלבני מגשר על פני 100 מיקרומטר תעלה רחבה (א), של multilayer<html> caffold (B), פירמידת יחס ממדים גבוהים (C), וכמה עמודי מייקרו יחס גבוה היבט (D). נתון זה יש הבדל בין [8]. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig7large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="הספרה 8" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig8.jpg" /> איור 8. דיאגרמת ותוצאות סכמטי של LDT באמצעות שבב DMD. בתרשים סכמטי (א), את הצמצם לייזר הוחלף עם שבב DMD, שהוא בראש אסיפה גדולה של מראות מיקרו. דפוס מקובץ תמונה ניתן הדמיה בנאמנות על גבי המצע התורם, ולהוציא העתק מדויק של הדפוס של ווקסלים ב ירייה אחת. כדוגמא, לוגו NRL (B) הועבר על ידי זריקת ליזר יחידה.ig8large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

אנו מדגימים את השימוש בטכניקת העברה קדימה המושרה בלייזר (LIFT) להדפסת משחת Ag בעלת צמיגות גבוהה. טכניקה זו מציעה תהליך פשוט, בטמפרטורה נמוכה וחזק להדפסה לא ליטוגרפית של מבנים דו-ממדיים ותלת-ממדיים בקנה מידה מיקרו.

העברה קדימה-induced לייזר של Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

המטרה הכללית של טכניקה זו היא להדפיס מאפיינים דמויי סרט דק שצורתם וגודלם תואים במידה רבה לנקודת הלייזר הפוגעת. טכניקת ייצור תוסיפי זה יכולה להדפיס חיבורים חוטקים, גשרי מיקרו ומבנים בעלי יחס היבט גבוה. זוהי שיטת כתיבה ישירה המבוססת על העברה קדימה מושראת לייזר, או LIFT.בניגוד ל-LIFT מסורתי, התהליך שלנו משתמש במשחה ננו-כספית בעלת צמיגות גבוהה, הממזערת אינטראקציות של התמזגות עם התשתית. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שמדובר בתהליך ללא מגע וללא נחיר, המסוגל להעביר צורות באופן תואם, עם ממדים הנעים בין מיקרונים בודדים ליותר מ-100 מיקרונים. התחילו במריחה של כ-10 milligrams של משחת ננו-כסף מוכנה לצד אחד של באר בעומק 2 מיקרומטר שנחרטה על גבי פלטת זכוכית.ננו-משחה זו היא תַּבְסוּר התורם. לאחר מכן, בעזרת להב מתכת, פרסו את המשחה לתוך הבאר באופן אחיד, ללא נקודות דלילות. באר קטנה מוכנה עם משחה מתפקדת כסרט דיו.נגבו את שאריות המשחה מסביב לבאר. לאחר מכן, ייבשו את סרט הדיו בתוך קופסה מלאה ב-trinitrogen. נדרשת סביבה בעלת לחות נמוכה.לאחר שעתיים או יותר בטמפרטורת החדר, הדיו אמור להיות מוכן להדפסה. לאחסון למשך עד חודש, הניחו את פני הבאר כלפי מטה על גשמיריות זכוכית, ושמרו את המבנה הזה בסביבת trinitrogen. כדי לבחון את צמיגות הסרט, נסו להעביר כמה ווקסלים מרובעים באמצעות לייזר.המונח "voxel" מתייחס ליחידה נפחית בודדת של חומר. צורה ריבועית נבחרה מכיוון שהיא מהווה בדיקה טובה להעברה תואמה בלייזר. ראשית, יש להכין את מצע הקליטה, שבמקרה זה הוא פרוסת סיליקון חתוכה.חברו אותו למשאבת ואקום על גבי במת העברה בצירי X ו-Y. לאחר מכן, הניחו שייבות העשויות מאותו חומר ובאותו גובה של מצע המקבל, משני צדי המצע. כעת, הפעילו את משאבת הוואקום כדי לקבע את מצע המקבל ואת השייבות אל הצ'אק (chuck).לאחר מכן, הנח את תשתית התורם, כאשר צד הדיו פונה כלפי מטה, על גבי תשתית המקבל. בחר מפתח בצורת הווקסל הרצויה, ומקם אותו במסלול הקרן. בדוגמה זו, נעשה שימוש במפתח ריבועי.באמצעות מצלמה שהיא פרפוקאלית (parfocal) עם נקודת הלייזר, התמקדו בשכבת הדיו בבאר, דרך הצד האחורי של הסרט. כעת, נסו להדפיס מספר ווקסלים באמצעות הלייזר. ראשית, שלחו פולס לייזר בודד אל תשת המקור (donor substrate).התחילו בטווח שבין 40 ל-60 millijoules per square centimeter. אם מיקום המוקד נכון ואם האנרגיה גבוהה מספיק, ווקסל (voxel) ייפלט. בדקו אם קיים חור ריבועי בשכבת הדיו של הסרט, המעיד על כך שווקסל נפלט.לאחר מכן, הסירו את תשת התורם ובדקו את הווקסל שהוצא. אם החור אינו נראה או אינו ברור, כווננו את מיקוד הקרן על ידי מיקום מחדש של העדשה. אם המיקוד נכון, אך לא הופיע ווקסל, הגבירו בהדרגה את אנרגיית הלייזר.אם מופיע חור שנראה כנעלם במהירות, ייתכן שהוא מתמלא מחדש בדיו. דבר זה קורה כאשר צמיגות הדיו נמוכה מדי. נסו לייבש את הסרט למשך 30 דקות נוספות.אופטימיזציה של צמיגות דיו הסרט היא השלב החשוב ביותר בתהליך ה-LIFT. אם צמיגות הדיו נמוכה מדי, לא תתקבלו צורות מוגדרות היטב. ואם היא גבוהה מדי, הווקסלים יסדקו או יתנפצו.לאחר שניתן להדפיס ווקסל ריבועי ברור ובעל הגדרה חדה, נסו להדפיס מערך של ווקסלים, כדי להבטיח את הדיוק והחזרתיות של תהליך ההעברה. אם הכל עבר אופטימיזציה נכונה, אמור להיות מועבר מערך מוגדר היטב של ווקסלים, מה שבא לידי ביטוי במערך של חורים ריבועיים על הסרט. ניתן להדפיס מבנים מתקדמים רבים באמצעות דיו בעל צמיגות גבוהה זו, שבלתי ניתן להדפיסם עם דיו בעל צמיגות נמוכה, כגון גשר.ניתן ליצור מבנה גשר על ידי הזרקה של ווקסלים מעל מיקרו-ערוץ או מרווח במצע. ניתן ליצור מבני פירמידה על ידי ערמה של ווקסלים זה על זה, באופן מדורג. ניתן גם ליצור ערמות בעלות יחס גובה-רוחב גבוה על ידי העברה חוזרת של ווקסלים למצע התורם באותו מיקום.אם מבנה כלשהו יהיה גבוה מחמישה מיקרון, הכניסו ספייסרים (spacers) בין התשמיות באופן מחזורי, כדי שהווקסלים לא יבואו במגע עם סרט הדיו. זכרו כי תמיד יש לבצע מיקוד מחדש של האופטיקה לאחר הוספת הספייסרים. ניתן להדפיס צורות ווקסלים מורכבות אף יותר, על ידי שימוש בשבב DMD במקום מפתח דימוי.יש להכין מראש תמונה של צורת הווקסל הרצויה, בתוכנת ה-DMD הזמינה מסחרית. תהליך זה מתואר באופן מקיף יותר בפרוטוקול הכתוב. בהתבסס על התמונה שנבחרה בתוכנה, שבב ה-DMD יחזיר את קרן הלייזר הפגועה כדי ליצור תמונה תואמת על תשת התורם.אם הפעולה תבוצע כראוי, ווקסל בצורת התמונה אמור להיפלט. באמצעות שיטה זו, פשוט יחסית להדפיס מגוון של צורות ווקסלים מורכבות ברזולוציה של 10 עד 20 micron. לאחר ההשכבה, ניתן להקשיח את משחת הכסף בתנור בתנאי אטמוספירה, כדי לשפר את התכונות הפונקציונליות.כדי לבצע הקשחה בתנור של הווקסלים המודפסים, העבירו את התשתית לתנור בטמפרטורה של 180 °C. הניחו לדגמה לעבור הקשחה למשך עד שתי שעות. לאחר מכן, אפיינו את הדגמה.הפחתה משמעותית בנפח מתרחשת כאשר הווקסלים עובריםים פולימריזציה. הפחתת נפח של 50% עד 60% היא נפוצה. בדרך כלל, הפחתה זו בנפח באה לידי ביטוי כצמצום בעובי הווקסלים, ולא כהקטנה של הממדים הלטרליים.לצמיגות של משחת הכסף יש השפעה עצומה על איכויות הווקסלים. כאשר צמיגות המשחה נמוכה, מתח פשטי יגרום לווקסלים להיות מעוגלים יותר, ובכך הם יאבדו את צורתם המקורית. אם צמיגות המשחה גבוהה מדי, הווקסלים נוטים להיסדק.כאשר צמיגות המשחה היא המדויקת, קצוות הווקסלים מוגדרים בחדות ואין שברים. ניתן ליצור שרשראות ווקסלים כקווים מוליכים ארוכים באמצעות טכניקת חיבור קצה לקצה. עם זאת, חיבור פשוט של ווקסלים מלבניים אינו אמין במיוחד, והקישורים נשברים לעיתים קרובות לאחר טיפול בתנור.על ידי הדפסת ווקסלים משולבים באופן מקצה לקצה, ניתן למנוע בעיה זו וליצור קווים רציפים באופן אמין. העברה קדמית בהשראת לייזר (Laser induced forward transfer) היא תהליך כתיבה ישירה ייחודי, המסוגל להעביר באופן תואם ננו-משחות בעלות צמיגות גבוהה, תוך שמירה על תכונותיהן התפקודיות המולדות. תאימות גבוהה זו בין נקודת הלייזר לווקסל המודפס מאפשרת ייצור של מבנים ומשטחים חדשניים עבור יישומים מיקרו-אלקטרוניים.עם תרגול מספיק, אתם אמורים להיות מסוגלים להעביר צורות פשוטות באופן עקבי תוך שעה עד שעתיים.

laser-induced-forward-transfer-of-ag-nanopaste

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

פינצטה Plasmonic ננו גבישים פוטוניים מוצגים לייצר שיפורים שימושיים בשליטה היעילות ואת האוריינטציה של אופטית השמנה מיקרו ו ננו חלקיקים.

ניצול של ננו גבישים פוטוניים Plasmonic ו מניפולציה מיקרו ו Nanoparticle משופרת

פרוטוקול זה מתאר כיצד להשתמש בחימום החולף הקשור לספיגה אופטית של ננו-מוטות זהב כדי לעורר התמיינות ופעילות סידן תוך תאית בתאי עצב. תוצאות אלה עשויות לפתוח יישומים חדשים בתותבות עצביות ומחקרים בסיסיים במדעי המוח.

זהב nanorod בסיוע גירוי אופטי של תאים עצביים

אנו מדגימים את השימוש בטכניקת ההעברה מושרה לייזר קדימה (LIFT) להרכבה להעיף שבב של רכיבי אופטו. גישה זו מספקת,, בטמפרטורה נמוכה חסכונית פשוטה, פתרון מהיר וגמיש לעדין המגרש מתנגש ומליטים על שבב בקנה מידה להשגת מעגלים בצפיפות גבוהה עבור יישומי אופטו.

העברה קדימה מושרה לייזר לאריזת Flip-שבב של מבלטים יחיד

אנו מדווחים על תהליך של שינוי באתרו של HF טופל סי פני (001) למצב הידרופילי או הידרופובי על ידי הקרנת דגימות בתאי microfluidic המלא H 2 O 2 פתרונות מתנול 2 O פתרון (0.01% -0.5%) או / H באמצעות לייזר UV פעמו של שטף דופק נמוך יחסית.

פינת שינוי סלקטיבית של יכולת רטיבות משטח סיליקון על ידי פעמו UV לייזר הקרנה בסביבה נוזלית

פרוטוקול לסינתזה קולואידים של nanocubes כסף ייצור של אנטנות תיקון ננו plasmonic עם פערים תת-10 ננומטר מוצג.

סינתזה קולואיד של אנטנות Nanopatch עבור יישומים plasmonics ו Nanophotonics

תהליך ייצור השבבים כי משלבת פינצטה plasmonic מוצג כאן. השבב מאפשר הדמיה של חלקיק לכודים למדוד כוחות לכידה מירבית.

השמנת Plasmonic ושחרור של חלקיקים בסביבת ניטור

ב פרוטוקול זה, בכלובים קינאז A (PKA), bioeffector התמרה חושית אותות סלולריים, היה מרותק למיטה על משטח ננו-חלקיק microinjected לתוך ציטוזול, מופעל על ידי upconverted UV אור אינפרא אדום (ניר) הקרנה, גרימת מתח הזרם התפוררות סיבים ב ציטוזול.

מערכת משולבת להפעיל מרחוק אותות תאיים על-ידי Photoactivation קינאז בתיווך Upconversion ננו-חלקיק

אנו מתארים הליך ללכוד שטיחות מיקרו-חלקיקים בתוך סריג אופטי nanoplasmonic.

השמנה של חלקיקי מיקרו סריג אופטי Nanoplasmonic

אבלציה מהירה במיוחד בלייזר בנוזל היא טכניקה מדויקת ורב-תכליתית לסינתזה של ננו-חומרים (ננו-חלקיקים [NPs] וננו-מבנים [NSs]) בסביבות נוזל/אוויר. ננו-חומרים בלייזר יכולים להיות פונקציונליים עם מולקולות פעילות ראמאן כדי לשפר את אות הרמאן של אנליטים הממוקמים על או ליד NSs/NPs.

ננו-חלקיקים וננו-מבנים מהירים במיוחד בלייזר עבור יישומי חישה מבוססי פיזור ראמאן משופרים בפני השטח

פרוטוקול זה מתאר תהליך פשוט המשתמש במיקרו-תבניות פלסטיק נוחות לפעולות מיקרו-הבלטה פשוטות לייצור מיקרו-ערוצים על נייר תאית ננו-פיברילציה, להשגת רוחב מינימלי של 200 מיקרומטר.

מיקרו-הבלטה: תהליך נוח לייצור מיקרו-ערוצים על מיקרופלואידיקה מבוססת נייר ננוצלולוז

פינצטה פלזמונית משתמשת בתהודה פלזמונית מקומית על פני השטח בננו-מבני זהב כדי ללכוד ננו-חלקיקים בודדים, כולל חלבונים, בתוך שדה אופטי בקנה מידה ננומטרי. שינויים באות המפוזר חושפים נוכחות חלבון ודינמיקה קונפורמטיבית, ומאפשרים ניטור ללא שינויים בפלואורופור או קשירת פני השטח.

ניטור דינמיקת קונפורמציה של חלבונים בודדים לא מותאמים באמצעות פינצטה פלזמונית

למד את שיטת LIFT להדפסת מבנים מיקרוסקופיים מדביקות כסף בעלת צמיגות גבוהה. טכניקה זו מאפשרת יצירת מבנים דו ותלת ממדיים מורכבים בדייקנות גבוהה ליישומים מיקרואלקטרוניים.

העברה קדימה-induced לייזר של Ag Nanopaste

גלה סרטונים נוספים