Name: ポリマー基板上へのマイクロ·サブミクロンのパターンを生成するためのリソグラフィMicropunching (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-07-02T08:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 24 s
Description: 学ぶマイクロパンチングリソグラフィーによるポリマー基板上の微細パターン形成法。ホットエンボス加工を用いて導電性ポリマーの微細加工を実現し、生体医工学センサーなどへの応用が可能です。

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<li>Liu, X., Chakraborty, A., Luo, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLiu%2C+X+%22Generation+of+all-polymeric+diodes+and+capacitors+using+an+innovative+intermediate-layer+lithography.+Progress+in+Solid+State+Electronics+Research%22">Generation of all-polymeric diodes and capacitors using an innovative intermediate-layer lithography. Progress in Solid State Electronics Research</a>. Martingale, J. P. , Nova Science Publishers, Inc. 127-139 (2008).</li>
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<li>Liu, X., Chakraborty, A., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+micropatterns+on+the+sidewalls+of+a+thermal+shape+memory+polystyreme+block%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Fabrication of micropatterns on the sidewalls of a thermal shape memory polystyreme block.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 20, 095025(2010).</li>
<li>Chakraborty, A., Liu, X., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+micropatterns+on+channel+sidewalls+using+strain-recovery+property+of+a+shape-memory+polymer%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%22%5BJournal%5D)">Fabrication of micropatterns on channel sidewalls using strain-recovery property of a shape-memory polymer.</a> Sensors and Actuators A. , Accepted (2011).</li>
<li>Liu, X., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+supe-hydrophobic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Fabrication of supe-hydrophobic channels.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 20, 25029(2010).</li>
<li>Luo, C., Meng, F., Liu, X., Guo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reinforcement+of+PDMS+master+using+an+oxide-coated+silicon+plate%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronics+Journal%22%5BJournal%5D)">Reinforcement of PDMS master using an oxide-coated silicon plate.</a> Microelectronics Journal. 37, 5(2006).</li>
<li>Luo, C., Garra, J., Schneider, T., White, R., Currie, J., Paranjape, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+ablation+of+PMMA+for+water+release+using+a+microheater%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%22%5BJournal%5D)">Thermal ablation of PMMA for water release using a microheater.</a> Sensors and Actuators A. 114, 123(2004).</li>
</ol>

利害の衝突が宣言されません。

トラブルシューティング情報： &quot;切断&quot;操作を使用して、ポリマーおよび金属導電性の単一および複数層微細パターンの生成に関する重要な点：（1）エンボス加工の温度が最適な結果を生成する中間PMMA層の流動性を確保します。それは範囲の下限から開始し、望ましい結果が達成されていない場合、徐々に温度を上昇させることをお勧めします。高すぎる温度は、その化学的及び/又は電気的特性を変更するには、導電性高分子層を引き起こす可能性があります。刷り込み力が高すぎる場合（2）、それは、Siモールドエンボス加工時にクラックが発生することがあり、低力に対し、充填不適切な型になることがあり、ポリマー層は、カットオフされない場合があります。 （3）エンボスマシンは、基板が設定温度値を達成した後にのみ、インプリンティングを開始するようにプログラムする必要があります。 （4）インプリントのプロファイルには、力、温度、金型INSEを刷り込み、フィーチャサイズに依存RTの時間であり、より丸みを帯びたものにシャープなエッジと1の間で異なる場合があります。ポリマー層数の増加に伴い、このプロファイルでは、エッジに丸みを帯びされ...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td> PMMA </td><td>シグマアルドリッチ（株） </td><td> 495C9 </td><td>溶媒はcholorobenzeneです。十分な換気と換気フードの下にPMMAのソリューションを処理します。蒸気を吸入してはならない。安全な取り扱い方法については、MSDSを参照してください。 </td></tr><tr><td>ポリピロール</td><td>シグマアルドリッチ（株） </td><td> - </td><td>水で5重量％。受信として使用されます。 </td></tr><tr><td> PEDOT-PSS </td><td> HCスタルク社</td><td>バイトロンP HC V4 </td><td>溶剤、独自の。受信として使用されます。 </td></tr><tr><td> SPANI </td><td>シグマアルドリッチ（株） </td><td> - </td><td>水溶性フォーム。受信として使用されます。 </td></tr><tr><td>ホットエンボス加工機</td><td> JenoptikMikrotechnik株式会社</td><td> HEX 01/LT </td><td></td></tr><tr><td>マシンをスパッタ</td><td> Cressington株式会社</td><td> 208HR </td><td></td></tr><tr><td> FIB機</td><td>ツァイス（株） </td><td> FIB Crossbeamは1540 XB </td><td></td></tr><tr><td>スピンコーター</td><td>前進Reseach（株） </td><td> PWM32-PS-R790スピナーシステム</td><td></td></tr><tr><td> RIEマシン</td><td>テクニクスMicroRIE株式会社</td><td> - </td><td></td></tr><tr><td>フォトレジスト</td><td>シプリー（株） </td><td> S1813 </td><td></td></tr><tr><td> PDMS </td><td>ダウコーニング</td><td> Sylgard 184シリコーン·エラストマーキット</td><td></td></tr><tr><td> HDPEシート</td><td>米国プラスチック組み込む</td><td> - </td><td></td></tr><tr><td> PMMAシート</td><td> Cyroの（株） </td><td> - </td><td></td></tr><tr><td>両面adhesiv電子テープ</td><td>スコッチ（株） </td><td> - </td><td></td></tr><tr><td>片面テープ</td><td> Delphon株式会社</td><td> Ultratape＃1310 </td><td></td></tr><tr><td>ガラスマイクロピペット</td><td> FHC（株） </td><td> 30-30-1 </td><td></td></tr><tr><td>クリップ</td><td>オフィス·デポ（株） </td><td>ブルドッグクリップ</td><td></td></tr><tr><td>加湿器</td><td>クスメディケイテッド（株） </td><td>フィルターフリー加湿器</td><td></td></tr></tbody></table>

ポリマー基板上へのマイクロ·サブミクロンのパターンを生成するためのリソグラフィmicropunching

Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

導電性ポリマーは、1977年1ドープしたポリアセチレンの高伝導の発見以来、大きな注目を集めている。彼らは、低体重、プロパティの簡単な仕立てとアプリケーションの2,3の広いスペクトルの利点を提供します。これらの材料は4で作業するときの環境条件（例えば、空気、酸素、湿気、高温、化学溶液）に導電性ポリマーの感度のために、リソグラフィ技術が重要な技術的課題を提示します。例えば、紫外（UV）などの現在のフォトリソグラフィー法は、これらの方法で湿潤および/またはドライエッチングプロセスの関与によるパターニング導電性ポリマーには適さない。さらに、現在のマイクロ/ナノシステムは、主に平面形5,6を持っています 。構造体の一つの層を作製機能の別の層の上面上に構築されています。これらの構造の複数の層が上の多数のデバイスを形成するために一緒に積層されている共通の基板。微細構造の側壁面は、デバイスを構築するために使用されていない。一方、側壁パターンを変更し、流体チャネルとナノワイヤーとナノチューブの直接の水平方向の成長を3-D回路を構築するために、例えば、使用することができる。 macropunchingメソッドは、百年以上にわたり、シートメタルのmacropatternsを作成するために製造業に適用されている。このアプローチによって動機づけられて、我々は導電性ポリマー及び側壁パターンを生成するパターニングの障害を克服するmicropunchingリソグラフィ法（MPL）を開発しました。と、（ii）図面（i）のカット：macropunchingメソッドと同様に、MPLは、2つの操作（ 図1）が含まれています 。 &quot;切断&quot;の操作は、パターン3の導電性ポリマー4、ポリピロール（PPy）、ポリ（3,4 - ethylenedioxythiophen） -ポリ（4 - styrenesulphonate）（PEDOT）、ポリアニリン（PANI）に適用した。また、Alの微細構造7を作成するために採用されました。導電性高分子の作製微細構造は、湿度8、化学8、グルコースセンサー9として使用されている。 Alおよび導電性ポリマーの複合微細構造は、コンデンサと様々なヘテロ9,10,11を製造するために用いられてきた。と500 nmの幅のPPyを行と同様に100 nmの広いAuワイヤ - &quot;切断&quot;の操作は、100などのサブミクロンパターンを生成するために適用された。 &quot;描画&quot;操作は2つのアプリケーションのために採用されました：（i）の3次元マイクロ12,13,14を構築するために使用することができる高密度ポリエチレン（HDPE）のチャンネルでのAu側壁パターンを生成し、（ii）ポリジメチルシロキサン（PDMS）マイクロピラーを作製HDPE基板上にチャネル15の接触角を向上させます。

micropunchingリソグラフィのアプローチは、上、側壁およびポリマー基板の底面にマイクロおよびサブミクロンのパターンを生成するために開発されています。それはパターニングが導電性ポリマー及び側壁パターンを生成する障害を克服しています。このメソッドは、複数の機能の迅速な製造を可能にし、積極的な化学の自由です。

ポリマー基板上へのマイクロ·サブミクロンのパターンを生成するためのリソグラフィMicropunching

導電性高分子は、1977年にドープされたポリアセチレンの高い導電性が発見されて以来、大きな注目を集めてきました。これらは、...という利点を持っています。

本研究の全体的な目的は、さまざまな用途に向けて、ポリマー基板の上面、側壁面、および底面にマイクロおよびサブミクロンパターンの形成を行うことです。これは、まず剛性のある表面に中間ポリマー層とターゲットポリマー層をコーティングすることで達成されます。次に、鋭角および円弧状のエッジを持つモールド構造を作製し、ターゲットポリマーの融点以下であり、かつ中間ポリマーのガラス転移温度以上の温度で、基板にエンボス加工を施します。基板が冷却した後、モールドを取り除くと、ポリマー基板の表面にマイクロおよびサブミクロンパターンが現れます。マイクロパンチングリソグラフィの生物医学的応用として、まず、切削操作で生成されたPPYマイクロバイオームがグルコースセンシングに使用されます。第二に、ドローイングによって作製されたHDPチャネルは、流体流動の摩擦を低減するためのラボオンチップデバイス内部のマイクロ流体チャネルとして利用可能です。この手順では、中間ポリマーおよびプリント対象物質がコーティングされたシリコン基板を、中間ポリマーのガラス転移温度以上、かつ対象物質の融点または転移温度以下まで加熱します。次に、高圧下で金型と基板を物理的に接触させ、続いて冷却を行います。最後に、温度が中間ポリマーの転移温度以下に下がったときにこれらを分離させ、これによりモールドから目的の層へのパターン転写を完了させます。この手順では、従来のUVリソグラフィーを用いて、必要な寸法のシリコンモールドを作製しておく必要があります。非導電性のPMMAシートを選択して中間層を準備し、それを剛性の高い平坦な基板上に配置します。単一の導電性ポリマーを、中間ポリマーの上に従来の方法でスピンコートすることができます。また、複数の導電性ポリマー材料をスピンコートする場合、最初の導電性ポリマー層の周囲の領域を粘着テープで覆います。テープでマスキングしてスピンコートすることで、基板上の希望する位置に多層コーティングを行うことが可能です。次に、ホットエンボス機を用いて基板を数分間エンボス加工し、80から95 °Cの間で1.5 mm/minの速度で基板を脱型します。この手順では、最上層をそれぞれ2種類または3種類のポリマーまたは金属層の組み合わせに置き換えることで、多層マイクロ構造を形成します。ヘテロ接合、ダイオード、およびキャパシタの作製について検討します。2層のPPY pdotヘテロ接合を生成するため、まずPMMAシート上に厚さ10 µmのpdot層をスピンコートします。次に、基板を80 °Cで1時間焼成します。焼成後、pdot層上に厚さ1 µmのPPY膜をスピンコートし、基板を5分間焼成します。2層構造のアルミニウムpdotダイオードを作製するには、PMMAシート上に厚さ10 µmのpdot層をスピンコートし、基板を1時間焼成し

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工学

金の長鎖アルカンチオールから形成された自己組織化単分子層（SAM）は、蛋白質のパターンとセルの閉じ込めを形成するための明確に定義された基質を提供しています。ポリジメチルシロキサン（PDMS）グリコール終端アルカンチオールの単量体との埋め戻しに続いてスタンプを使用してhexadecanethiolのマイクロコンタクトプリンティングは、タンパク質や細胞の吸着のみスタンプhexadecanethiol地域にパターンを生成します。...

タンパク質、細胞閉じ込めのための二次元加工基板を作成する

ここでは、フォトリソグラフィーによる高分子マイクロニードルの金型フリー製造プロセスを説明するプロトコルを提示します。...

フォトリソグラフィ法により高分子マイクロニードルアレイの作製

細胞挙動のナノトポグラフィー変調の研究のために、小さなナノパターン化された型から広い面積のナノパターン基板を生成するためのプロトコルが提示されます。...

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このレポートは、低圧真空を使用して、生物学的研究のための細胞と基質でマイクロ流体チャネルを充填するためのシンプルで実行しやすい技術について説明しています。...

パターニングタンパク質および細胞の多彩な方法

ナノメートルの厚さのブラシまたはミクロン厚のパターン蒸着、アズラクトン...

ブラシのような反応性表面を加工し、アズラクトン官能基化ブロック共重合体の架橋膜

このプロトコルは、限られたバイオエンジニアリングのバックグラウンドを持つ人が簡単でアクセスできるリソグラフィーフリーのマイクロパターン化方法を導入しています。この方法は、カスタマイズされたレーザーカットステンシルを利用して、細胞形態を調節するために目的の形をした細胞外マトリックスタンパク質をマイクロパターン化します。マイクロパターン化の手順は、人工多能性幹細胞由来の心筋細胞を用いて実証される。...

レーザーカットステンシルを用いたシンプルリソグラフィフリーシングルセルマイクロパターニング

ここで示すプロトコルは、哺乳類細胞内の細胞骨格構造を研究するために細胞形状を標準化するマイクロパターンの自動製作を可能にする。このユーザーフレンドリーな技術は市販のイメージ投射システムと設定することができ、標準的な細胞生物学の実験室にアクセスできない専門の装置を要求しない。...

赤外線レーザー支援マイクロパターンによる細胞形状の制御

三次元細胞培養基材のUVフォトパターニングによるマルチキュー細胞微小環境の生成

レーザー微細加工を使用して、光吸収複合高分子材料、特に磁気活性エラストマー(MAE)の表面トポグラフィーを課す方法が提示されます。この方法により、地形設計とラピッドプロトタイピングに大きな柔軟性がもたらされます。MAE表面の構造化、特性評価、および外部磁場に対する応答の例が実証されています。...

ポリマー表面トポグラフィー設計のためのレーザー微細加工

我々は、垂直方向に順序付けられた小分子有機ナノワイヤーの超高密度アレイを製造するための簡単​​な方法を報告している。この方法は、安価に、任意の基板上に成長させることができる複雑なヘテロ構造ハイブリッドナノワイヤーの幾何学的形状の合成を可能にする。これらの構造は、有機エレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、化学センシング、太陽光発電やスピントロニクスの潜在的なアプリケーションを持っている。...

任意の基板上の垂直配向小分子有機ナノワイヤーの超高密度アレイ

学ぶマイクロパンチングリソグラフィーによるポリマー基板上の微細パターン形成法。ホットエンボス加工を用いて導電性ポリマーの微細加工を実現し、生体医工学センサーなどへの応用が可能です。

ポリマー基板上へのマイクロ·サブミクロンのパターンを生成するためのリソグラフィMicropunching

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