Fabbricazione di canali Nanoheight che incorporano l'atuazione delle onde acustiche superficiali tramite Litio Niobate per la Nanofluidica acustica

Il nostro protocollo fornisce un metodo di fabbricazione dettagliato di canali nano-altezza che incorporano l'azionamento dell'onda acustica superficiale tramite niobato di litio per nanofluidica acustica. Questa tecnica può essere utilizzata per eseguire l'incollaggio multistrato attivato dalla superficie del plasma a temperatura ambiente di niobato di litio a cristallo singolo, un processo ugualmente utile per l'incollaggio del niobato di litio o del biossido di silicio e altri ossidi. Eventuali detriti e particolato devono essere rimossi durante i processi di pulizia e attivazione della superficie del plasma per evitare guasti di incollaggio nella formazione del canale nano-altezza.

La dimostrazione visiva di questo metodo può catturare l'intero processo di fabbricazione in dettaglio con conseguente chiara presentazione del protocollo per altri ricercatori. Per preparare una maschera a canale nano-altezza, posizionare un wafer inscritto con un modello progettato per essere una normale fotolitografia nelle procedure di decollo in un sistema di deposizione dello sputter e disegnare il vuoto della camera a cinque volte 10 fino al sei millitorr negativo. Consentire all'argon di fluire a 2,5 millitorr e sputter cromo a 200 watt per produrre una maschera sacrificale spessa 400 nanometri entro 18 minuti.

Al termine della deposizione, immergere completamente il wafer in un becher di acetone e sonicare il wafer a media intensità per 10 minuti. Al termine della sonicazione, sciacquare il wafer con acqua deionizzata e asciugare il wafer con flusso di azoto secco. Quindi usa una sega di dicing per dividere il wafer in singoli chip con un modello di nano-fessura per chip.

Per fabbricare il canale di nano-altezza, posizionare il wafer in una camera di incisione ionica reattiva. Impostare i parametri della camera come indicato per produrre una nano-fessura profonda 120 nanometri nel niobato di litio. Per perforare le entrate e le uscite del canale, utilizzare il nastro a doppia parte per fissare una piccola piastra d'acciaio sul fondo di una piastra di Petri e il chip inciso alla piastra.

Riempire il piatto con acqua per immergere completamente il truciolo e attaccare una punta di perforazione a diamante di 0,5 millimetri di diametro a una pressa per trapano. Quindi perforare ad una velocità di almeno 10.000 rotazioni al minuto per lavorare le entrate e le uscite desiderate. Per l'incisione bagnata al cromo, utilizzare una penna per incisione a punta di diamante per contrassegnare chiaramente la superficie piana non arroccata del niobato di litio forato per tenere traccia di quale lato si trova il canale nano-altezza e sonicare i trucioli in incisione cromo.

Per la pulizia con solvente dei trucioli, posizionare coppie di trucioli costituiti da un dispositivo di onda acustica di superficie e un chip di depressione su nanoscala inciso e immergere le coppie in un bicchiere di acetone posto con un bagno di sonicazione. Dopo due minuti di sonicazione in acetone, sonicare i trucioli in metanolo per un minuto. Alla fine della sonicazione del metanolo, sciacquare i trucioli in acqua deionizzata.

Successivamente, aggiungere il perossido di idrogeno all'acido solforico con un rapporto uno-a-tre in una cappa ben ventilata e posizionare tutti i trucioli in un supporto in teflon. Posizionare con cura il supporto nel becher di acido piranha per 10 minuti prima di risciacquare i trucioli e il supporto in due bagni d'acqua divinizzati sequenziali. Dopo il secondo risciacquo, asciugare i trucioli con flusso di azoto secco e posizionare immediatamente i campioni in apparecchiature di attivazione del plasma di ossigeno mantenendoli coperti durante la manipolazione per evitare contaminazioni.

Utilizzando 120 watt di potenza durante l'esposizione dei trucioli al flusso di ossigeno a 120 centimetri cubi standard per 150 secondi, attivare le superfici del chip con il plasma. Al termine dell'attivazione, immergere immediatamente i campioni in un bagno d'acqua fresco deionizzato per almeno due minuti. Dopo aver asciugato i trucioli con flusso di azoto secco, posare con cura il chip nano-fessurato sul chip del dispositivo di onda acustica di superficie nella posizione desiderata con i trucioli allineati nell'orientamento appropriato.

Quindi utilizzare pinzette o simili per premere verso il basso sul campione dal suo centro per avviare il legame, applicando una leggera pressione alle aree che non sono riuscite a legare dopo la depressione iniziale. Quindi, posizionare i campioni incollati in un morsetto a molle per esercitare in sicurezza carichi nonostante l'espansione termica e posizionare i campioni fissati in un forno a temperatura ambiente. Quindi impostare la temperatura del forno a 300 gradi Celsius con una velocità di rampa di due gradi Celsius al minuto al massimo con un tempo di dimora di due ore prima dello spegnimento automatico.

Per osservare il movimento del fluido nella nano-fessura completata, posizionare il chip nano-fessura sotto un microscopio invertito e ruotare il chip attraverso un filtro polarizzante lineare nel percorso ottico per bloccare adeguatamente il raddoppio dell'immagine basata sulla birifrangenza nel niobato di litio. Quindi aggiungere acqua deionizzata ultrapura all'ingresso e immaginere la progressione del fluido. Per l'azionamento dell'onda acustica superficiale, attaccare gli assorbitori alle estremità del dispositivo di onde acustiche superficiali per prevenire le onde acustiche riflesse e impostare la frequenza di risonanza su un generatore di segnale su circa 40 megahertz.

Utilizzare un amplificatore per amplificare il segnale e utilizzare un oscilloscopio per misurare la tensione, la corrente e la potenza effettive applicate al dispositivo. Quindi applicare un campo elettrico sinusoidale al trasduttore interditale e registrare il movimento del fluido durante l'azionamento all'interno della nano-fessura. In queste immagini, viene mostrato il riempimento capillare dell'acqua deionizzata ultrapura in un canale largo 400 micrometri alto 100 nanometri e un canale largo 40 micrometri alto 100 nanometri.

Le forze capillari disegnano il riempimento del fluido dell'intera nano-fessura con una goccia di acqua ultrapura erogata attraverso l'ingresso e il riempimento si è verificato più rapidamente all'interno del canale più stretto a causa della sua maggiore forza capillare. In questo esperimento, l'acqua in una fessura di altezza di 100 nanometri è stata scaricata per mostrare un'interfaccia acqua-aria con la lunghezza massima al centro che indica una massima energia acustica al centro del dispositivo di onda acustica di superficie. È necessaria una potenza applicata di soglia di circa un watt per forzare la pressione acustica ad essere maggiore della pressione capillare per guidare un fenomeno di drenaggio visibile.

La maggior parte dei processi di fabbricazione deve essere condotta in una stanza pulita per prevenire la contaminazione da particolato su microscala e il fluido utilizzato per il riempimento dovrebbe essere ultrapuro per prevenire l'intasamento della nano-fessura. Il nostro approccio offre un sistema di fluidica nanoacustico per lo studio di una varietà di problemi fisici e applicazioni biologiche su scala nanometrica.