Method Article

マイクロ電極の構造によって生成されたAC動電現象

DOI:

10.3791/813

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July 28th, 2008

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1Biomedical Engineering, Science and Health Systems, Drexel University, 2Mechanical Engineering and Mechanics, Drexel University

In This Article

Summary

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マイクロナノスケールは、より現実のようになっている可能にした技術で流体と懸濁粒子を操作すると、AC動電学のように、開発を進めています。ここで、我々は、これらのデバイスを作製する方法および実験観察を解釈する方法、AC動電学の背後にある物理学を議論する。

Abstract

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AC動電学の分野は​​急速にミクロとラボオンチップアプリケーションに不可欠なナノスケール、上に動的な流体と粒子​​の操作を実行することができるため、成長しています。 AC動電現象は、その液体または懸濁粒子に作用する（誘電体または生物学的な材料で作られたものも含めて）力を生成し、それらの方法1、2を驚くべきに移動させるために電界を使用してください。シングルチャンネル内で、AC動電学はこのようなアクティブなマイクロ混合、粒子分離、粒子の位置とマイクロパターニングなどの多くの本質的なオンチップの操作を行うことができます。単一のデバイスは、単純に印加電圧の周波数や振幅などの動作パラメータを調整することによって、それらの操作のいくつかを達成することができる。適切な電界が容易にマイクロチャネルに統合された微小電極を作成することができます。それはAC動電学の可能性が高い医療診断3-5、環境モニタリング6、国土安全保障7日に大きな影響を持っていることを、この分野で驚異的な成長から明らかである。

一般的には、動作パラメータに一意の依存関係を持つ3つのAC動電現象（AC電気浸透、誘電泳動とAC電熱効果）それぞれがあります。これらの動作パラメータの変化は、このように、粒子または流体の挙動を変える、別の支配的になる一つの現象を引き起こす可能性があります。

それはAC動電学の根底にある複雑な物理学のために、粒子と流体の挙動を予測することは困難である。それは物理学を説明し、粒子と流体の挙動を解明するために本書の目標です。我々の分析はまた、それらを生成する電極構造を作製する方法を説明し、いくつかの一般的なデバイスのデザインを使用して実験観察の広い数を解釈する方法。このビデオの記事では、科学者やエンジニアは、これらの現象を理解する助けとなると、彼らの研​​究ではAC動電学を使い始めることをお勧めすることがあります。

Protocol

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ガラス基板上にCr / Au電​​極を作製した

パート1A：ウェットエッチング法

*最高品質のデバイスの場合、製造工程は、クリーンルーム環境で実行する必要がありますまたは層流フードの下になるようほこり、その他の汚染物質は、パターンには影響しません。

  1. 4インチのガラスのスライドによる2インチが置かれて加熱（80℃）ピラニア溶液（5時07分H 2 O 2：H 2 SO 4）汚染物質（特に有機）を削除し、DIでリンスする30分間水と圧縮空気で乾燥。
  2. 20 nmのCrおよび200nmのAuを電​​子ビーム蒸着で基板上に堆積されています。
  3. シプリー1827ポジ型フォトレジストはspincoater（3000回転、1000回転/秒のランプ、30秒のスピン時間）でスライドガラス上に堆積される。
  4. 基板は、その後100℃で2分間ソフト焼いています
  5. マスクのパターンは、206ミリジュール/ cm 2の合計は8.4秒間接触のUV露光でレジストに転送されます。
  6. 純水リンスに続いて良い撹拌しながら30秒間水（1:3）：フォトレジストは、Microposit MF 351に開発されています。
  7. DIの間と後に洗うと良い発展を確保するために顕微....

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Discussion

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このビデオでは、我々はAC動電現象によって引き起こされる粒子と流体操作の挙動を幅広く示している。これらの現象を生成する電極は、製造が容易であり、簡単に他の多くのシステムに統合することができます。これまでに示したように、AC動電学の使用のための多数のアプリケーションがあります。これらのデバイスの多様性だけでなく、操作の迅速な性質は、それらが特に魅力的です。ヘルスケアと他の産業がラボオンチップシステムを採用し始めると、我々は可能性が不可欠な要素として、それらのデバイスにAC動電学の取り込みが表示されます。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
2 "によって4 "Pyrexガラススライド基板Pyrex 7740
クロムマスク材料このphotomaskはmicr–を持っています。それらの上にパターンをレクトロードし、さまざまな微細加工センターから注文することができます。
PDMSマイクロチャネル材料これらは社内で製造して使用することも、単純な顕微鏡スライドで十分です。
過酸化水素30%試薬フィッシャー・サイエンティフィック7722-84-1認定 ACS、フィッシャー・サイエンティフィ
ック 硫酸試薬フィッシャー・サイエンティフィックA300-212認定 ACS プラス
アセトン 電子グレード試薬フィッシャー・サイエンティフィックA946-4
シプリー 1827 ポジティブ・フォトレジスト試薬MicroChem Corp.
Shipley 351現像試薬MicroChem株式会社
金エッチング液試薬トランセン株式会社TFA
型 クロームフォトマスクエッチング試薬Cyantek CorporationCR-7S
NR-7 1500 PY ネガティブレジスト試薬Futurrex
RD6 現像試薬Futurrex

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ramos, A., et al. AC Electrokinetics: a review of forces in microelectrode structures. Journal of Physics D: Applied Physics. 31, 2338-2353 (1998).
  2. Morgan, H. ywel, Green, N. G. AC Electrokinetics: colloids and nanoparticles. , SRP Ltd.. England. (2002).
  3. Toner, M....

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AC ElectrokineticsDielectrophoresisAC ElectroosmosisAC Electrothermal EffectMicroelectrode FabricationParticle ManipulationFluid DynamicsFrequency ResponseLab on a ChipParticle Separation

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