Name: הכנת חלקיקים Janus ומדידות זרם Electrokinetic הנוכחי עם המהדהד אינדיום פח תחמוצת אלקטרודה מערך (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 55 s
Description: למד כיצד להכין חלקיקי Janus ולמדוד תכונות אלקטרוקינטיות AC באמצעות מערך אלקטרודות ITO מהיר. שיטה זו מאפשרת חקר אלקטרורוטציה ודיאלקטרופורזה במערכות מיקרו-זורמיות.

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 נתמכה על ידי משרד המדע והטכנולוגיה, טייוואן, ROC, תחת גרנט NSC 103-2112-M-002-008-MY3.

1. ייצור של שבב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת אלקטרודות ה- ITO <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתוכנת איור מסחרי כדי לצייר דפוס לחצות. הגדר את המרחק בין האלקטרודות באלכסון 160 מיקרומטר ולעשות את הזרועות של דפוס לחצות 30 מ&quot;מ רוחב 55 מ&quot;מ ארוך, כפי שמוצג באיור 1 . שמור את קובץ האיור כקובץ DXF. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש חותך זכוכית לקצץ זכוכית ITO לגודל של 25 מ&quot;מ x 50 מ&quot;מ (רוחב x אורך). השתמש 75% אתנול מים DI כדי לשטוף את זכוכית ITO מספר פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את זכוכית ITO על מכונת סיבים לייזר סיבים פעמו. פוקוס לייזר על פני השטח של זכוכית איטו על ידי התאמת המרחק בין זכוכית ITO ואת הלייזר ל 279.5 מ&quot;מ. הערה: הלייזר המשמש כאן כולל את המפרטים הבאים: 1,064 ננומטר, 20 וואט, רוחב הדופק של 90-120 ns, ותדר חזרה של 20 עד 80 קילו-דופק, עם עוצמת פעימה באור כ -5 x 10 5 W / cm 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ישירות קלט את קובץ האיור (קובץ DXF) על המחשב של מכונת סימון לייזר. לחץ על הלחצן &quot;סמן פרמטר&quot; והזן את הפרמטרים הבאים: מהירות, &quot;800 mm / s;&quot; כוח &quot;, 60%; ותדר, &quot;40 קילוהרץ&quot;. סמן את המונחים &quot;פריים&quot;, &quot;מילוי&quot; ו&quot;מילוי ראשון &quot;. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על כפתור &quot;תצוגה מקדימה&quot; מיקום הדפוס במרכז הזכוכית ITO. לחץ על &quot;סמן דוגמא&quot; כפתור לדפוס זכוכית ITO ( איור 1 א ). </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת גנרטור ארבעה שלב וחיבור שבב ניסיוני <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות את מעגלי הממירים, כפי שמוצג באיור 2 א . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את 4 חוטים על אלקטרודה ארבעה שלב על ידי מגע ישיר עם הקלטת, כפי שמוצג באיור 2 ג . לחלק את &quot;ערוץEl 1 &quot;של מחולל הפונקציה לשני סניפים באמצעות מחבר BNC כפול. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר ענף אחד לחוט (# 1) המחובר לאלקטרודה של איטו והשני לקלט הממיר. חבר את הפלט של הממיר לחוט (# 3), כפי שמוצג באיור 2 ב . </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיבור &quot;ערוץ 2&quot; עם אותו הליך כמו בשלב 1.2.2, אבל להתחבר החוטים (# 2 ו # 4), כפי שמוצג באיור 2 ב . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הניסויים EROT, להגדיר את המעבר פאזה בין שני ערוצים ל 90 °, ישירות על מחולל הפונקציה. החל גל סינוס ב 0.5-4 V מתח משרעת משרעת תדר הנעים בין 100 הרץ ל 5 מגהרץ במהלך הניסויים, כפי שמוצג באיור 2 ד . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הניסויים DEP, חבר סניף אחד של ערוץ 1 אל חוט (# 1) מחובר האלקטרודה ITO והשניקלט של הממיר. חבר את הפלט של הממיר לחוט (# 2). חבר ערוץ 2 באמצעות אותו הליך, אבל חבר את החוטים (# 3 ו- # 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המעבר פאזה בין 2 ערוצים ב 0 °, ישירות על מחולל הפונקציה. החל גל סינוס ב 0.5-4 V מתח משרעת משרעת תדר הנעים בין 100 הרץ ל 5 מגהרץ במהלך הניסויים, כפי שמוצג באיור 2 ד . </li></ol></li></ol> 2. הכנת הדגימות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת חלקיקי יאנוס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה 2 מיקרומטר סיליקה החלקיקים ההשעיה מימית (10% w / w) ב 2,200 xg במשך 1 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 2 μL של חלקיקי סיליקה משקע לתוך צינור microcentrifuge 1.5 מ&quot;ל ולהוסיף 500 μL של אתנול (99.5% V / V). הערה: supernatant לא צריך להשליך; רק לשמור אותו במקרר ב 4 ° C. זה לא צריך להיות resuspended לפני pipettinז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate אתנול סיליקה החלקיקים ההשעיה באמצעות ultrasonicator (43 קילוהרץ, 50 W) במשך דקה 1 ולאחר מכן צנטריפוגה אותו ב 2,200 xg במשך 3 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחליף supernatant עם 500 μL של אתנול לחזור על צעד 2.1.3 שלוש פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחליף supernatant עם μL 8 של אתנול ו sonicate את ההשעיה החלקיקים סיליקה אתנול באמצעות ultrasonicator (43 קילוהרץ, 50 W) במשך 3 דקות. הערה: כ 10 μL של ההשעיה החלקיקים סיליקה אתנול צריך להישאר בצינור בשלב זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 2 μL של ההשעיה החלקיקים סיליקון אתנול ושחרר אותו על שקופית זכוכית רגילה (רוחב: 25 מ&quot;מ, אורך: 75 מ&quot;מ, עובי: 1.2 מ&quot;מ) כדי ליצור טיפה. הערה: כמות זו של השעיה החלקיקים מספיק כדי להכין את monolayers עבור שקופיות 5-6 (2 μL עבור כל שקופית). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לאט לגרור את טיפת החלקיקים סיליקון ethanol מעט עם כוס לכסות כדי ליצור monolayer של חלקיקי סיליקה ( איור 3 </stRong&gt; A ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את השקופית עם monolayer של חלקיקי סיליקה לתוך מכשיר המקרטעת להיות מצופה Au. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את האוויר מתא הבזבז ב 100 mTorr והזריק ארגון במשך 10 דקות (להחליף את האוויר עם ארגון). עצור הזרקת ארגון ולאחר מכן להסיר את הארגון מן החדר ב 70 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר הנוכחי ל -15 mA עבור 200 s. ( איור 3 ב &#39; ); חלקיקי יאנוס כבר מוכנים בשלב זה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ירידה 20 μL של מים DI על שקופיות מקוטעת לגרד את החלקיקים יאנוס מ monolayer באמצעות טיפולי פיפטה 200 μL רגיל. הערה: חלקיקי יאנוס שרטו מן ההשעיה monolayer ב טיפות מים DI בשלב זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה את החלקיק Janus ההשעיה droplet ושחרר אותו צינור 1.5-מ&quot;ל צנטריפוגה נוספת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ההשעיה החלקיקים Janus להכין את המדגם על ידי דילול זה עם מים DI כדי concentrati מתאיםעל ניסויים. הערה: הריכוז של ההשעיה החלקיקים בניסויים המתואר כאן הוא כ 2000 ספירות / μL. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת חלקיקים מתכתיים מצופים במלואם 14 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את בסיס פולימר PDMS ואת סוכן ריפוי על יחס משקל 10: 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלטת סביב שקופיות הזכוכית כדי ליצור את קירות לרוחב של מיכל. יוצקים את התערובת של PDMS על שקופית מוקלטת להשיג שכבת PDMS של 2-3 מ&quot;מ, כפי שמוצג באיור 4 א . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את השקופית מוקלט (מיכל) עם תערובת PDMS בתא אטום ולהפעיל את משאבת ואקום במשך 30 דקות כדי להסיר את הבועות בתערובת PDMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את השקופית מוקלטת (מיכל) עם תערובת PDMS (שלב 2.2.3) לתוך התנור. לרפא את תערובת PDMS ב 70 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות כדי ליצור חותמת PDMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר חותמת PDMS נרפא, להסיר את השקופית ואת הקלטת כדי לקבל את חותמת PDMS, את פני השטחאשר במקור המצורפת לשקופית זכוכית, יוצרים משטח שטוח, כפי שמוצג באיור 4 ב . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את השלבים מ 2.1.1-2.1.8 להכין monolayer של חלקיקים יאנוס על שקופית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש משטח שטוח של חותמת PDMS כדי חותמת monolayer עם לחץ אחיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את חותמת PDMS עם monolayer של חלקיקים יאנוס, אשר הפוך מן שקופיות הזכוכית עשה בשלב 2.1.8, לתוך המכשיר המקרטעת להיות מצופה Au. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את האוויר מהתא החדר ב 100 mTorr והזריק ארגון במשך 10 דקות (להחליף את האוויר עם ארגון). עצור הזרקת ארגון ולאחר מכן להסיר את הארגון מן החדר ב 70 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר הנוכחי ל -15 mA עבור 200 s ( איור 4 ג ); את החלקיקים מתכתי מצופה לחלוטין מוכנים כבר בשלב זה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את השלבים מ 2.1.9-2.1.11 להכין את המדגם לניסויים. </li> &lt;/ Ol&gt; </li></ol> 3. ניסויים למדידת AC Electrokinetic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעטוף 5 חתיכות של סרט פרפין להכין spacer. שלב את מערך האלקטרודה ITO עם spacer הסרט של עובי 500 מיקרומטר באמצעות אקדח חום ומניחים את האלקטרודה על הבמה מיקרוסקופ. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ירידה 8 μL של השעיה החלקיקים, אשר הוכן במדרגות 2.1 ו 2.2, אל מרכז המערך אלקטרודה לחצות. מניחים כוס לכסות על spacer. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הניסויים EROT, על מחולל הפונקציה, להגדיר את המעבר פאזה בין 2 ערוצים ל 90 °. החל גל סינוס במשרעת מתח של 0.5-4 pp ובתדירות הנעה בין 100 הרץ ל 5 מגה-הרץ במהלך הניסויים (בהתבסס על החיבור בשלבים 1.2.2-1.2.3). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את טופס גל על ​​ידי לחיצה על כפתור waveform על מחולל הפונקציה. הזן את ערך המתח והתדר באמצעות הלחצנים הממוספרים על הפונקציהNerator ולאחר מכן להפעיל את האות AC על ידי לחיצה על כפתור &quot;פלט&quot;. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הניסויים DEP, להגדיר את המעבר פאזה בין 2 ערוצים ל 0 °. החלת גל סינוס על משרעת מתח 0.5-4 V עמ &#39; תדר של 100 הרץ ל 5 מגהרץ במהלך הניסויים (מבוסס על חיבורים בשלב 1.2.5) על ידי הגדרת מחולל הפונקציה כמו בשלב 3.2.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את האות AC על ידי לחיצה על כפתור &quot;פלט&quot; וללכוד את התמונות של תנועה החלקיקים סיבוב תחת מיקרוסקופ אופטי הפוך עם 40X, NA 0.6 המטרה באמצעות מצלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט את התמונות של תנועה החלקיקים ואת הסיבוב לתוכנה ולנתח את המסלול של חלקיקים על ידי מעקב החלקיקים כדי להשיג את החלקיקים ואת מהירות זוויתית. הערה: התוכנה &quot;תמונה J&quot; ו &quot;MultiTracker&quot; תוסף שימשו כאן binarization התמונה מעקב החלקיקים. </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>

למחברים אין מה לחשוף.

בודה מערכים אלקטרודה אלקטרודה באמצעות סיבים לייזר מכונת סימון מספק שיטה מהירה להכין אלקטרודות עם דפוסי שרירותי. עם זאת, ישנם עדיין כמה חסרונות בשיטה זו, כגון ספקים תשלום פחות דיוק ייצור נמוך של אלקטרודות איטו לעומת אלקטרודות מתכת שנוצרו על ידי שיטות מסורתיות. חסרונות אלה יכולים להגביל כמה ניסויים. לדוגמה, פחות ספקים חיובי יכול להשפיע על התפלגות השדה החשמלי כאשר יש מרחק גדול בין האלקטרודות. בנוסף, ההתאמה של הפרמטרים דפוסים הוא צעד קריטי בשיטה זו, אשר משפיע ישירות על איכות מערכי האל...

חלקיקי יאנוס, הקרויים על שם האל הרומי עם פנים כפולות, הם חלקיקים אסימטריים ששני הצדדים שלהם בעלי תכונות פיזיות שונות או כימיות שונות 1 , 2 . בשל תכונה אסימטרית זו, חלקיקי יאנוס מפגינים תשובות מיוחדות בשדות חשמליים, כגון DEP 3 , 4 , 5 , 6 , EROT 2 , ו electrophoresis המושרה (ICEP) 7 , 8 , 9 . לאחרונה, מספר שיטות להכנת חלקיקי יאנוס דווחו, כולל שיטת תחליב Pickering 10 , שיטת electrohydrodynamic co-jetting 11 , ואת שיטת photopolymerization microfluidic 12 . עם זאת, שיטות אלה דורשים סדרה של compהתקנים ונהלים מורשים. מאמר זה מציג שיטה פשוטה להכין חלקיקים יאנוס מצופה לחלוטין חלקיקים מתכתיים. Monolayer של חלקיקי סיליקה מיקרו בקנה מידה מוכן בתהליך ייבוש והוא הכניסו לתוך המכשיר המקרטעת להיות מצופה Au. חצי כדור אחד של החלקיק הוא מוצל, ורק את חצי הכדור השני מצופה Au 2 , 13 . Monolayer של החלקיק יאנוס הוא חותמת עם polydimethylsiloxane (PDMS) חותמת ולאחר מכן טיפל עם תהליך ציפוי השני להכין חלקיקים מתכתיים מצופים 14 . כדי לאפיין את המאפיינים החשמליים של חלקיק יאנוס, תגובות שונות אלקטרוכינטי AC, כגון DEP, EROT, ו-אוריינטציה אלקטרונית, נמצאים בשימוש נרחב 9 , 15 , 16 , 17 , 18 <sלמעלה, 19 . לדוגמה, EROT היא תגובה סיבובית של מצב יציב של חלקיק תחת שדה חשמלי מסתובב חיצונית 2 , 9 , 15 , 16 . על ידי מדידת ה- EROT, ניתן להשיג את האינטראקציה בין הדיפול המושרה של החלקיקים לבין השדות החשמליים. DEP, הנובע מן האינטראקציה בין דיפולס המושרה לבין שדה חשמלי לא אחיד, מסוגל להוביל לתנועה החלקיקים 3 , 4 , 5 , 9 , 15 . סוגים שונים של חלקיקים ניתן למשוך (DEP חיובי) או דחוי מ (DEP שלילי) את קצוות האלקטרודה, אשר משמש כדרך כללית מניפולציה ואפיון חלקיקים במכשיר microfluidic. טרנספורמציה (DEP) ו rota<html> Tional (EROT) המאפיינים של החלקיקים מתחת לשדה החשמלי נשלטים על ידי החלק האמיתי והדמיוני של הגורם Clausius-Mossotti (CM), בהתאמה. גורם CM תלוי בתכונות החשמליות של החלקיקים והנוזל שמסביב, אשר מתגלות בתדירות האופיינית, ω c = 2σ / aC DL , של DEP ו- EROT, כאשר σ הוא מוליכות נוזלית, הוא רדיוס החלקיקים, ו - DL DL הוא הקיבולת של שכבה כפולה חשמל 15 , 16 . כדי למדוד את EROT ו DEP של חלקיקים, דפוסי מערך האלקטרודה תוכנן במיוחד. באופן מסורתי, טכניקה photolithographic משמש ליצירת מערכים אלקטרודה דורש סדרה של הליכים מסובכים, כולל ציפוי ספין photoresist, יישור מסכה, חשיפה, ופיתוח 15 , 18 ,S = &quot;xref&quot;&gt; 19 , 20 . במאמר זה, ייצור מהיר של מערכים אלקטרודה מודגם על ידי דפוס אופטי ישיר. שכבה דקה שקופה של שכבת ה- ITO, המצופה על מצע הזכוכית, מוסרת חלקית על ידי מכונת סיבים בלייזר סיבים (1,064 ננומטר, רוחב 20 וואט, 90-120 ns ודופק 20 עד 80 קילו-הרץ) מערך אלקטרודות בעל ארבעה פאזות. המרחק בין האלקטרודות באלכסון הוא 150-800 מיקרומטר, אשר יכול להיות מותאם כדי להתאים את הניסויים. מערך ארבע אלקטרודות שלב ניתן להשתמש כדי לאפיין ולרכז חלקיקים במכשירים microfluidic שונים 15 , 16 , 18 . כדי ליצור את השדה החשמלי בן ארבע השורות, מערך האלקטרודה מחובר למעבד מחולל פונקציה של 2 ערוצים ולשני ממירים. מעבר פאזה בין האלקטרודות הסמוכות נקבע על 90 ° (עבור EROT) או 180 ° (עבור DEP) 15 . אות ה- AC מוחל על משרעת מתח של 0.5 עד 4 וולט, והתדרים נע בין 100 הרץ ל -5 מגה-הרץ במהלך תהליך הפעולה. חלקיקי יאנוס, חלקיקים מתכתיים, וחלקיקי סיליקה משמשים דגימות למדידת תכונות electroinetic AC שלהם. השעיות של החלקיקים ממוקמים על אזור המרכז של המערך אלקטרודה נצפים תחת מיקרוסקופ אופטי הפוך עם 40X, NA 0.6 המטרה. החלקיקים תנועה סיבוב נרשמות עם מצלמה דיגיטלית. תנועת ה- DEP נרשמת באזור החילוני, בין 40 ל -65 מיקרומטר במרחק רדיקלי ממרכז המערך, ו- EROT נרשם באזור המעגלי, 65 מיקרומטר במרחק רדיקאלי ממרכז המערך. מהירות החלקיקים וזווית הזווית נמדדים בשיטת מעקב החלקיקים. החלקיקים centroids נבדלים בקנה מידה אפור או גיאומטריה של חלקיקים באמצעות תוכנה. מהירות החלקיקים וזווית זוויתית מתקבלים על ידימדידת את התנועות של centroids החלקיקים. מאמר זה מספק שיטה פשוטה לפברק במהירות מערכים אלקטרודה בדפוס שרירותי. הוא מציג את ההכנה של חלקיקים מתכתיים מצופים חלקית או חלקית, אשר ניתן להשתמש בתחומים שונים, עם שימושים החל ביולוגיה ליישומים בתעשייה.

<table><tbody><tr><td>סיליקה מיקרוספרה-2.34 ומיקרו; m</td><td>Bangs Laboratories</td><td>SS04N</td><td></td></tr><tr><td>אלכוהול אתילי (99.5%)</td><td>KATAYAMA CHEMICAL</td><td>E-0105</td><td></td></tr><tr><td>SYLGARD 184 A& B אלסטומר סיליקון (PDMS)</td><td>DOW CORNING</td><td></td><td>PDMS&nbsp;</td></tr><tr><td>&nbsp; ITO זכוכית</td><td>זוהר טכנולוגיית</td><td>LT-G001</td><td></td></tr><tr><td>מכונת סימון לייזר סיבים</td><td>טייוואן 3Axle Technology</td><td>TAFB-R-20W</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; מחולל פונקציות דו-ערוצי</td><td>Gwinsek</td><td>AFG-2225</td><td></td></tr><tr><td>CMOS מצלמה</td><td>פוינט גריי</td><td>GS3-U3-32S4M-C</td><td></td></tr><tr><td>מקרטע</td><td>JEOL</td><td>JFC-1100E</td><td></td></tr><tr><td>מגברים תפעוליים</td><td>טקסס אינסטרומנטס</td><td>LM6361N</td><td>OP invertor&nbsp;</td></tr><tr><td>מנקה אולטרסאונד</td><td>Gui Lin Yiyuan מכונות אולטרסאונד ושות '</td><td>DG-1</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוצנטריפוגה</td><td>התמחויות מדעיות, בע"מ</td><td></td><td>1.5 מ"ל</td></tr><tr><td>מיני צנטריפוגה</td><td>LMS</td><td>MC-MCF-2360</td><td></td></tr><tr><td>כיסוי מיקרוסקופ זכוכית</td><td>Marienfeld-Superior</td><td></td><td>18*18 מ"מ</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אופטי הפוך</td><td>אולימפוס</td><td>OX-71&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>bemis</td><td></td><td>spacer</td></tr></tbody></table>

הכנת חלקיקים janus ומדידות זרם electrokinetic הנוכחי עם המהדהד אינדיום פח תחמוצת אלקטרודה מערך

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

מאמר זה מספק שיטה פשוטה להכין חלקיקי מתכת מצופה חלקית או מלאה כדי לבצע את ייצור מהירה של מערכים אלקטרודה, אשר יכול להקל על ניסויים חשמליים במכשירים microfluidic. חלקיקי יאנוס הם חלקיקים אסימטריים המכילים שני מאפייני שטח שונים על שני הצדדים שלהם. כדי להכין חלקיקי יאנוס, monolayer של חלקיקי סיליקה מוכן על ידי תהליך ייבוש. זהב (Au) מופקד על צד אחד של כל חלקיק באמצעות התקן המקרטעת. החלקיקים המתכתיים המצופים במלואם הושלמו לאחר תהליך הציפוי השני. כדי לנתח את המאפיינים משטח חשמלי של חלקיקים יאנוס, החלפה הנוכחית (AC) מדידות electrokinetic, כגון dilectrophoresis (DEP) ו electrorotation (EROT) - אשר דורשים מערכי אלקטרודה תוכנן במיוחד במכשיר הניסוי - מבוצעות. עם זאת, שיטות מסורתיות כדי לפברק מערכים אלקטרודה, כגון הטכניקה photolithographic, דורשים סדרהשל נהלים מסובכים. כאן, אנו מציגים שיטה גמישה כדי לפברק מערך אלקטרודה מתוכנן. תחמוצת פח אינדיום (ITO) זכוכית הוא בדוגמת על ידי לייזר סיבים מכונת סימון (1,064 ננומטר, 20 וואט, 90-120 ns רוחב הדופק, 20 ו - 80 קילוהרץ הדופק חוזרת הדופק) כדי ליצור מערך אלקטרודה ארבעה שלבים. כדי ליצור את השדה החשמלי בן ארבע השלב, האלקטרודות מחוברות לגנרטור של 2 ערוצים ולשתי ממירים. מעבר פאזה בין האלקטרודות הסמוכות נקבע על 90 ° (עבור EROT) או 180 ° (עבור DEP). תוצאות נציג של מדידות electroinetic AC עם ארבעה שלב מערך אלקטרודות ה- ITO מוצגים.

המערך אלקטרודה ארבעה שלב נוצר על ידי סיבים לייזר מכונת סימון. שכבת מוליך איטו מצופה על הזכוכית מוסר על ידי לייזר להתמקד כדי ליצור דפוס לחצות עם פער של 160 מיקרומטר, כפי שמוצג באיור 1 ב &#39; . <img alt="איור 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55950/55950fig1.jpg" /> איו...

במאמר זה, שיטה פשוטה להכין חלקיקים מתכתי מצופה חלקית או מלאה כדי לבצע מדידות רכוש electrokinetic AC עם מערך פחמיום אינדיום במהירות פח (ITO) אלקטרודה הוא הפגינו.

הכנת חלקיקים Janus ומדידות זרם Electrokinetic הנוכחי עם המהדהד אינדיום פח תחמוצת אלקטרודה מערך

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

המטרה הכללית של הליך זה היא לייצר במהירות אלקטרודות של אינדיום-בדיל-תחמוצת (indium tin oxide) ולהכין חלקיקים מצופים במתכת לצורך ניסויים אלקטרוקינטיים. שיטה זו יכולה להקל על ביצוע ניסויים בתחום האלקטרוקינטיקה, כגון electrorotation, dielectrophoresis ומיקרופלואידיקה. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שהיא מספקת שיטה מהירה ונוחה לייצור אלקטרודות ITO ולהכנת חלקיקים מצופים במתכת.כדי להתחיל בייצור האלקטרודה, הניחו פיסה נקייה של זכוכית מצופה ITO בגודל 25 מילימטר על 50 מילימטר על משטח העבודה של מכונת חריטה בלייזר סיבי פולסיבי. מקמו את הלייזר בגובה של 279.5 מילימטר מעל זכוכית ה-ITO. ייבאו את תבנית האלקטרודה לתוכנת הבקרה של המכשיר.בחרו ב-Frame, Fill, ו-Fill First. הגדירו את מהירות החריטה ל-800 millimeters per second, את הספק הלייזר ל-60% ואת התדר ל-40 kilohertz. בצעו תצוגה מקדימה של תבנית החריטה, והזיזו ידנית את מיקום הזכוכית כדי למרכז את התבנית על הזכוכית.לאחר שמרכז התבנית נקבע, בצע את החריטה כדי לחלק את המשטח המוליך לרבעים. השתמש בסרט פוליאימיד כדי להצמיד חוט שזור מבודד לכל רבע מוליך של זכוכית ה-ITO שנחרתה. לאחר מכן, פצל את מוצא כל ערוץ של מחולל פונקציות כפול בעל מחברי BNC כפולים.ציידו מוצא אחד של כל ערוץ במגבר מבצעי מהפך. כדי להכין מערך אלקטרודות למדידות אלקטרו-רוטציה, חברו תחילה את האלקטרוד

preparation-janus-particles-alternating-current-electrokinetic

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

Non-עכירות monolayer PEG silane היה desorbed מ למיעון בנפרד אלקטרודות איטו על זכוכית על ידי יישום של פוטנציאל רדוקטיבי. אלקטרוכימי של שכבת הפשטת PEG-silane מ microelectrodes איטו מותר הידבקות התא להיערך בצורה מוגדרת מרחבית, עם דפוסי הסלולר המקביל הדוק דפוסי אלקטרודה.

דפוסים על תאים שקוף אופטית טין אלקטרודות תחמוצת אינדיום

מניפולציה נוזלים חלקיקים המרחפים הטכנולוגיות שמאפשר מיקרו בקנה מידה ננו נהיה יותר של מציאות כמו, כמו AC electrokinetics, להמשיך ולפתח. כאן, אנו דנים את הפיסיקה מאחורי AC electrokinetics, איך לפברק התקנים אלה וכיצד לפרש את תצפיות ניסיוניות.

AC תופעות electrokinetic שנוצר על ידי מבנים microelectrode

ציפוי האלקטרודה שונה משפיע על ביצועי הקלטה עצביים דרך שינויים במאפיינים אלקטרוכימיים, כימיים ומכאניים. השוואה של אלקטרודות במבחנה היא פשוטה יחסית, עם זאת השוואה של תגובת in vivo היא מסובכת בדרך כלל על ידי שינויים במרחק אלקטרודה / נוירון ובין בעלי החיים. מאמר זה מספק שיטה חזקה כדי להשוות אלקטרודות הקלטה עצביות.

שיטה לאלקטרוכימי שיטתי ואלקטרו הערכה של אלקטרודות הקלטה עצביות

מוצג הליך לביצוע אלקטרופולימריזציה רדוקטיבית של תרכובות המכילות ויניל על אלקטרודות מצופות פחמן זכוכית ותחמוצת פח מסוממת בפלואור. כלולות המלצות על תצורות תאים אלקטרוכימיים ונהלי פתרון בעיות. למרות שאינו מתואר כאן במפורש, אלקטרופולימריזציה חמצונית של תרכובות המכילות פירול עוקבת אחר נהלים דומים לאלקטרופולימריזציה רדוקטיבית מבוססת ויניל.

Electropolymerization המצמצם של קומפלקס פולי-pyridyl המכיל ויניל עליו מזוגג פחמן וטין אוקסיד אלקטרודות מסוממת-פלואור

פרוטוקול זה מתאר את בתצהיר סינתזת פתרון של שכבת nanocrystals אורגנית אחר שכבה לייצר אלקטרוניקת סרט דקה על משטחים שאינם מוליכים. דיו מרכך מיוצב יכול לייצר התקנים פוטו מלאים על מצעי זכוכית באמצעות ציפוי ספין ומרסס בעקבות הדיאלוג ליגנד sintering שלאחר בתצהיר.

המצאה של התקנים פוטו ננו אורגניים לגמרי פתרון מעובד

מאמר זה מציג מנגנון מבוסס-עכבה לגילוי שיעור האידוי של פתרונות. הוא מציע יתרונות ברורים על פני גישת הרזיה קונבנציונלית: תגובה מהירה, איתור רגישות גבוהה, דרישת מדגם קטנה, מדידות מדגם מרובות, ופירוק קל למטרות ניקוי והשימוש חוזרים.

בעל ביצועים גבוהים פלטפורמת עכבה מבוססת איתור דרג אידוי

פרוטוקול להרכבת electrochemically הפעיל המבוסס על LiPON של מצב מוצק ליתיום nanobatteries באמצעות קרן יון ממוקד מוצג.

יון ממוקדת קרן פבריקציה נוספת של Nanobatteries המבוסס על LiPON של מצב מוצק ליתיום בחיי עיר בדיקה

שילוב של אלקטרודות הפניה ב- li-ion סוללה מספק מידע חשוב להבהיר המנגנונים השפלה מתח גבוה. במאמר זה, אנו מציגים עיצוב התא יכול להכיל מספר אלקטרודות הפניה, יחד עם מכלול השלבים כדי להבטיח דיוק מירבי של הנתונים שהתקבלו במדידות אלקטרוכימי.

אלקטרודה הפניה Lithiated באתרו: אלקטרודה ארבע עיצוב עבור ספקטרוסקופיה עכבה בבית-operando

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לביצוע בניסויים תגובת גז תא סגור situ TEM תוך פירוט מספר שיטות הכנה מדגם נפוץ.

ביצוע באתרו תגובות גז תא סגור במיקרוסקופ אלקטרונים ההולכה

כטכניקה אנליטית, אלקטרוכימיה ננו-אימפקנטית, גישה חשובה יותר ויותר לספירה ואפיון של חלקיקים אלקטרו-לא פעילים בקנה מידה ננומטרי, סובלת מדיוק ירוד בשל התפלגות הזרם ההטרוגנית הנובעת מהשימוש שלה באולטרה-מיקרואלקטרודות. מתוארת כאן גישה כללית, המכונה "הפרעה אלקטרוקטליטית", המשפרת את הדיוק במדידות כאלה.

גודל אלקטרוכימי מדויק של חלקיקים אלקטרו-לא פעילים בודדים

פרוטוקול זה מתאר ייצור של טרנזיסטור אפקט שדה רגיש ליונים (ISFET) מבוסס אינדיום-תחמוצת בדיל (ITO), שניתן לבנות כחיישן FET מגודר תמיסה (למשל, חיישן pH) בתהליך קצר ופשוט (כחצי יום). ניתן ליישם ITO-ISFET מקשה אחת זו גם על חישה ביולוגית.

ייצור טרנזיסטור מקשה אחת מבוסס תחמוצת אינדיום-בדיל, המאפשר חישה ביולוגית רגישה

למד כיצד להכין חלקיקי Janus ולמדוד תכונות אלקטרוקינטיות AC באמצעות מערך אלקטרודות ITO מהיר. שיטה זו מאפשרת חקר אלקטרורוטציה ודיאלקטרופורזה במערכות מיקרו-זורמיות.

הכנת חלקיקים Janus ומדידות זרם Electrokinetic הנוכחי עם המהדהד אינדיום פח תחמוצת אלקטרודה מערך

גלה סרטונים נוספים