Name: マイクロ電極へのエッチングナノアーキテクチャへの集束イオンビームリソグラフィー (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-01-19T12:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 49 s
Description: 学ぶ集束イオンビームリソグラフィーによるマイクロ電極へのナノアーキテクチャエッチング法。シリコンや金属、ポリマー表面を加工し、炎症反応を低減して電気生理学的記録の質を向上させる技術を解説します。

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この研究は、米国(米国)退役軍人省リハビリテーション研究開発サービス賞によって支持されました: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) と #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej).この内容は、米国退役軍人省や米国政府の見解を表すものではありません。著者らは、この研究で使用されるスクリプトの開発に役立ったスタッフの支援と計装の使用について、FEI社(現在はサーモフィッシャー・サイエンティフィックの一部)に感謝したいと考えています。

著者たちは何も開示する必要はない。

ここで概説する製造プロトコルは、焦点を当てたイオンビームリソグラフィーを利用して、非機能的で機能的な単一シャンクシリコンマイクロ電極の表面にナノアーキテクチャを効果的かつ再現的にエッチングします。集束イオンビーム(FIB)リソグラフィは、微細に集束イオンビーム50、51を用いて基板表面の選択的アブレーションを可能にする。FIBは、ナノスケールの解像度と高アスペクト比50、52、53で様々な機能を生成することができる直接書き込み技術です。様々なサイズの特徴を作成するために、イオンビーム電流の大きさは、3nm〜2μm50、51の範囲内でイオンビームスポットサイズを変更するように最適化することができる。FIBを使用して表面に特...

皮質内微小電極(IME)は、外部デバイスと大脳皮質1、2内のニューロン集団との間に直接インタフェースする手段を提供する侵襲的電極である。この技術は、神経機能を探索する科学者の能力を向上させ、神経疾患の理解を進め、潜在的な治療法を開発するための神経作用電位を記録するための貴重なツールです。脳機械インタフェース(BMI)システムの一部として使用される皮質内マイクロ電極は、個々または小群のニューロンからの作用電位の記録を可能にし、機能的出力3を生成するために使用できる運動意図を検出する。実際、BMIシステムは、筋萎縮性側索硬化症(ALS)4および脊髄損傷5の患者におけるコンピュータカーソルを操作し、慢性四遊傷6に罹患している人々の運動を回復させる感覚運動リズム制御を獲得した感覚運動リズム制御などの補綴および治療目的で正常に使用されている。
残念ながら、IIMは、機械的、生物学的および材料因子7、8を含むいくつかの故障モードのために、多くの場合、時間の経過とともに一貫して記録することができません。電極移植後に生じる神経炎症反応は、電極不全9、10、11、12、13、14に寄与する相当な課題であると考えられる。神経炎症反応は、血液脳関門を断絶し、局所脳性脳性高肉腫を損傷し、グリアおよび神経ネットワークを破壊するIMEの初期挿入中に開始され、グリアおよび神経ネットワーク15、16を破壊する。この急性応答は、インプラント部位17、18、19、20の周りに炎症性および神経毒性分子を放出するグリア細胞(ミクログリア/マクロファージおよびアストロサイト)の活性化によって特徴付けられる。グリア細胞の慢性活性化は、健康な脳組織7、9、12、13、17、21、22から電極を単離するグリア瘢痕の形成を特徴とする異物反応をもたらす。最終的には、電極とニューロンとの間の物理的な障壁とニューロン23、24、25の変性死に起因する電極の神経作用電位を記録する能力を妨げる。
皮質内マイクロ電極の早期故障は、生物模倣戦略26、27、28、29、30に重点を置いて、次世代電極の開発にかなりの研究をもたらした。ここで説明するプロトコルに特に興味深いのは、IIM31に対するバイオミメティック表面変化のクラスとしてのナノアーキテクチャの使用である。自然生体内環境の建築を模倣した表面は、改善された生体適合応答32、33、34、35、36を有することが確立されている。したがって、このプロトコルを説得力のある仮説は、脳組織の粗いアーキテクチャと皮質内マイクロ電極の滑らかなアーキテクチャとの間の不連続性が、移植されたIEに対する神経炎症性および慢性異物応答に寄与し得る(完全なレビューについてはKim et al.31を参照)。我々は、脳の細胞外マトリックスアーキテクチャと同様のナノアーキテクチャ機能の利用は、ナノアーキテクチャ基板上で培養された細胞からのアストロサイト炎症マーカーを減少させることを示した。さらに、シリコンプローブに直接ナノアーキテクチャをエッチングする集束イオンビーム(FIB)リソグラフィーの応用により、ナノアーキテクチャプローブを移植した動物由来の神経生存率が著しく向上し、かつ、スムーズな対照群26と比較して炎症性遺伝子の発現が低下することが示された。そこで、ここで提示するプロトコルの目的は、製造された皮質内マイクロ電極デバイス上のエッチングナノアーキテクチャに対するFIBリソグラフィの使用を記述することである。このプロトコルは、自動化されたプロセスと手動プロセスの両方を利用して、皮質内マイクロ電極シャンクのシリコン表面にナノアーキテクチャサイズの特徴をエッチングするように設計されました。これらの方法は、複雑で再現性があり、さまざまなデバイス材料や必要な機能サイズに合わせて最適化できます。

<table><tbody><tr><td>16チャンネル ZIF-Clip Headstage</td><td>Tucker Davis Technologies</td><td>ZC16</td><td>使用する電極によっては、ヘッドステージとヘッドステージホルダーの交換が必要な場合があります。 <a href="https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html" target="_blank">https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html</a></td></tr><tr><td>1 m ケーブル、すべてスプリングラップ</td><td>Thomas Scientific</td><td>1213F04</td><td>未処理のペトリ皿なら何でも十分です。<a href="https://www.thomassci.com/Laboratory-Supplies/Cell-Culture-Dishes/_/Non-Treated-Petri-Dishes?q=petri%20dish%20cell%20culture" target="_blank">https://www.thomassci.com/Laboratory-Supplies/Cell-Culture-Dishes/_/Non-Treated-Petri-Dishes?q=petri%20dish%20cell%20culture</a></td></tr><tr><td>32チャンネル ZIF-Clip ヘッドステージホルダー</td><td>タッカー・デイビス・テクノロジー</td>ズ <td>Z-ROD32</td><td>ヘッドステージとヘッドステージホルダーは、使用する電極によっては交換が必要な場合があります。<a href="https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html" target="_blank">https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html</a></td></tr><tr><td>アセトン、シンナー/エクステンダー/クリーナー、30ml</td><td>テッドペラ</td><td>16023</td><td><a href="https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062" target="_blank">https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062</a></td></tr><tr><td>Baby-mixter Hemostat</td><td>Fine Science Tools</td><td>13013-14</td><td>どんな曲がった止血剤でも十分です。 <a href="https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Hemostats/Baby-Mixter-Hemostat" target="_blank">https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Hemostats/Baby-Mixter-Hemostat</a></td></tr><tr><td>カーボン導電性テープ、ダブルコーティング</td><td>テッドペラ</td><td>16084-7</td><td>このプロトコルでは、機能電極をアルミニウムスタブに取り付けるための3つのオプション(銅またはカーボンの導電性テープまたは薄型クリップ)が提案されていました。そこで、カーボン導電性テープを活用しました。<a href="https://www.tedpella.com/semmisc_html/semadhes.htm" target="_blank">https://www.tedpella.com/semmisc_html/semadhes.htm</a></td></tr><tr><td>Corning Costar 未処理 複数のウェルプレート - 6 ウェル</td><td>Sigma Aldrich</td><td>CLS3736-100EA</td><td>未処理の 6 ウェルプレートで十分です。 <a href="https://www.sigmaaldrich.com/catalog/substance/corningcostarnottreatedmultiplewellplates1234598765" target="_blank">https://www.sigmaaldrich.com/catalog/substance/</a</td></tr><tr><td>>Dumont #5 Fine Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-30</td><td>この細かい鉗子か真空ポンプのどちらでも十分です。 <a href="https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Dumont-Forceps/Dumont-5-Forceps/11251-30" target="_blank">https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Dumont-Forceps/Dumont-5-Forceps/11251-30</a></td></tr><tr><td>Ethanol, 190 proof (95%), USP, Decon Labs</td><td>Fisher Scientific</td><td>22-032-600</td><td>95%エタノールなら何でも十分です。 <a href="https://www.fishersci.com/shop/products/ethanol-190-proof-95-usp-decon-labs-10/22032600" target="_blank">https://www.fishersci.com/shop/products/ethanol-190-proof-95-usp-decon-labs-10/22032600</a></td></tr><tr><td>Falcon Cell Strainer</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>08-771-1</td><td><a href="https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-cell-strainers-4/087711" target ="_blank">https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-cell-strainers-4/087711</ a></td></tr><tr><td>FEI、Tescan、Zeiss(フィリップス、レオ、ケンブリッジ、ライカ、カムスキャンにも対応)、アルミニウム、溝付きエッジ、&Oslash;32mm</td><td>Ted Pella</td><td>16148</td><td>使用するSEMマシンによっては、異なるサイズのスタブが必要になる場合があります。 <a href="https://www.tedpella.com/SEM_html/SEMpinmount.htm#_16180" target="_blank">https://www.tedpella.com/SEM_html/SEMpinmount.htm#_16180</a></td></tr><tr><td>Fisherbrand アルミホイル、標準ゲージロール</td><td>Fisher Scientific</td><td>01-213-101</td><td>アルミホイルなら何でも十分です。<a href="https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-aluminum-foil-7/p-306250" target="_blank">https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-aluminum-foil-7/p-306250</a></td></tr><tr><td>Fisherbrand Low- and Tall-Form PTFE Evaporating Dishes</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-617-149</td><td>テフロンプレートなら何でも十分で、これはプローブがくっつかない表面で洗浄した後、プローブを乾燥させるために使用されます。<a href="https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-low-tall-form-ptfe-evaporating-dishes-12/p-88552" target="_blank">https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-low-tall-form-ptfe-evaporating-dishes-12/p-88552</a></td></tr><tr><td>ミシガン型シリコン機能電極</td><td>NeuroNexus</td><td>A1x16-3mm-100-177</td><td><a href="http://neuronexus.com/electrode-array/a1x16-3mm-100-177/" target="_blank">http://neuronexus.com/electrode-array/a1x16-3mm-100-177/</a></td></tr><tr><td>Model 1772 ユニバーサルホルダー</td><td>KOPF</td><td>Model 1772</td><td>他の定位固定装置フレームとアクセサリーで十分です。 <a href="http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/" target="_blank">http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/</a></td></tr><tr><td>Model 900-U 小動物定位固定装置器具</td><td>KOPF</td><td>Model 900-U</td><td>その他の定位固定装置フレームとアクセサリーで十分です。 <a href="http://kopfinstruments.com/product/model-900-small-animal-stereotaxic-instrument1/" target="_blank">http://kopfinstruments.com/product/model-900-small-animal-stereotaxic-instrument1/</a></td></tr><tr><td>モデル 960 電極マニピュレーター AP スライドアセンブリ付き</td><td>KOPF</td><td>モデル 960</td><td>その他の定位固定用フレームとアクセサリーで十分です。 <a href="http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/" target="_blank">http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/</a></td></tr><tr><td>Parafilm M 10cm x 76.2m (4" x 250')</td><td>Ted Pella</td><td>807-5</td><td><a href="https://www.tedpella.com/grids_html/807-2.htm" target="_blank">https://www.tedpella.com/grids_html/807-2.htm</a</td></tr><tr><td>>PELCO 真空ピックアップシステム、220V</td><td>Ted Pella</td><td>520-1-220</td><td>この真空ポンプまたは細い鉗子で十分です。 <a href="http://www.tedpella.com/grids_html/Vacuum-Pick-Up-Systems.htm#anchor-520" target="_blank">http://www.tedpella.com/grids_html/Vacuum-Pick-Up-Systems.htm#anchor-520</a</td></tr><tr><td>>PELCO 導電性シルバーペイント</td><td>テッド・ペラ</td><td>16062</td><td><a href="https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062" target="_blank">https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062</a</td></tr><tr><td>>SEM FIB FEI Helios 650 Nanolab</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック</td><td>Helios G2 650</td><td>これは、プロトコルで使用される特定の集束イオンビームと走査型電子顕微鏡です。Nanobuilderソフトウェアが付属しています。別のFIB装置を使用すると、プロトコル、特にNanobuilderソフトウェアを必要とする手順と完全に互換性がない可能性があります。<a href="https://www.fei.com/products/dualbeam/helios-nanolab/" target="_blank">https://www.fei.com/products/dualbeam/helios-nanolab/</a></td></tr></tbody></table>

マイクロ電極へのエッチングナノアーキテクチャへの集束イオンビームリソグラフィー

Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

エレクトロニクスおよび製造技術の進歩に伴い、皮質内マイクロ電極は、より大きな分解能と拡張された機能を備えた洗練されたマイクロ電極の製造を可能にする大幅な改善を受けています。製造技術の進歩は、脳性膵腫にシームレスに統合することを目指すバイオミメティック電極の開発を支え、電極挿入後に観察される神経炎症反応を低減し、品質を向上させ、電気生理学的記録の長寿。ここでは、最近ナノアーキテクチャに分類されるバイオミメティックアプローチを採用するプロトコルについて説明する。集束イオンビームリソグラフィ(FIB)の使用は、非機能的かつ機能的な単一シャンク皮質内マイクロ電極の表面に特定のナノアーキテクチャ機能をエッチングするために、このプロトコルで利用された。電極表面へのナノアーキテクチャのエッチングは、移植された装置の生体適合性および機能性の可能な改善を示した。FIBを使用する利点の1つは、デバイスの製造中とは対照的に、製造されたデバイスにエッチングする能力であり、製造後に多数の医療機器を変更する無限の可能性を促進します。本明細書に提示されるプロトコルは、様々な材料タイプ、ナノアーキテクチャ機能、およびデバイスの種類に最適化することができる。移植された医療機器の表面を増強することは装置の性能および組織への統合を改善できる。

単一シャンク皮質プローブの表面上のFIBエッチングナノアーキテクチャ ここで説明する方法を利用して、皮質内プローブを確立されたプロトコル39に続いて特定のナノアーキテクチャでエッチングした。これらの方法で説明するナノアーキテクチャ設計の寸法および形状は、ここで説明するナノアーキテクチャ設計で培養した場合のグリア細胞反応性の低下を示す以前のin vitro結果から実施された。ここで説明する方法は、前述の39のように、ナノスケール平行溝を非機能的な単一シャンクシリコンマイクロ電極プローブの表面にエッチングするために集束ガリウムイオンビーム(FIB)を利用した。ナノスケールの平行溝は、ソフトウェアで書かれた自動スクリプトを使用して、プローブの裏側のシャンクに沿ってエッチングされました。エッチングされたナノアーキテクチャの最終的な寸法は、200 nm幅の平行線で、300 nm間隔を空け、深さは2...

我々は、皮質内マイクロ電極デバイスへのナノアーキテクチャのエッチングは、炎症反応を減少させ、電気生理学的記録を改善する可能性を有することを示した。本明細書に記載される方法は、非機能的かつ機能的な単一シャンクシリコン皮質内マイクロ電極の表面にナノアーキテクチャをエッチングするアプローチを概説する。

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of ...

焦点を合わせるイオンビームリソグラフィー(FIB)を使用することで、研究者は生体適合性を高め、ネイティブ組織との統合性を高めた材料表面を設計することによって、細胞表面相互作用を改善することができます。FIBを使用すると、シリコン、金属、ポリマーなどのさまざまな材料に特徴をエッチングすることができます。非平面サーフェスも使用でき、後処理は個々のデバイスで実行できます。一般に、この方法は他の顕微鏡でも使用できる。しかし、異なる顕微鏡メーカーは、各システムに最適化する必要があり、パターニングソフトウェアのユニークなバージョンを持っています。手順を実証すると、私の研究室の大学院生であるシュレヤ・マハジャンさんになります。取り付けの準備のために、シリコンプローブのきれいなストリップを慎重に拾うために細かい穴の真空鉗子を使用してください。走査型電子顕微鏡FIBイメージングおよびエッチングに使用されるクリーンなアルミニウムスタブの上に置きます。つまようじを使用して、プローブを囲むシリコン基板の端に銀色塗料の小さな滴を置きます。プローブを囲むシリコン基板の側面に銀色塗料を広めることで、ストリップを固定します。アルミニウムスタブをSEM FIBに入れる前に、銀色の塗料を完全に乾燥させます。次に、ビームコントロールタブのベントボタンをクリックして、SEM FIBチャンバーをベントします。F3 キーを押してホーム ステージを実行します。ポップアップウィンドウで「ホームステージ」ボタンを選択して、選択内容を確認します。ホームステージが完了したら、X=70ミリメートル、Y=70ミリメートル、Z=0ミリメートル、T=0度、R=0度の座標にステージを移動します。チャンバーが通気したら、きれいなニトリル手袋を着用し、チャンバードアを開けます。プローブを保持するアルミニウムスタブをステージアダプタの上部に挿入します。ステージアダプターの側面にあるセットねじを締めて、アルミ・スタブを固定します。高さが適切に調整されていることを確認します。このタスクには 1.5 ミリ 16 進数レンチを使用します。ナビゲーションカメラのアームを慎重に振り開けて停止します。顕微鏡ステージは自動的にカメラの下の位置に移動します。顕微鏡ユーザーインターフェイスのクアドラント3に示すライブ画像をご覧ください。輝度レベルが適切なレベルに自動調整されたら、カメラブラケットのボタンを押して画像を取得します。これには約 10 秒かかります。カメラアームを閉じた位置に戻します。ステージは元の位置に戻ります。顕微鏡室のドアを慎重に閉じます。ドアを閉めながら、クアドラントフォーのCCDカメラ画像を見てください。サンプルとステージが顕微鏡室の重要なコンポーネントから安全な距離にあることを確認します。チャンバー真空ポンプと内蔵プラズマクリーナーを起動するには、ユーザーインターフェイスソフトウェアのサンプルクリーニングボタンを選択します。顕微鏡室のポンプ時間とプラズマ洗浄サイクルが完了するまで約8分間待ちます。ユーザー インターフェイスの右下隅にあるアイコンが緑色になったら、ビーム コントロール タブの [ウェイクアップ] ボタンを押して、電子ビームとイオンビームをオンにします。[象限 1] を選択し、ビーム信号を [電子ビーム] に設定します。次に、象限 2 をイオンビームに設定します。SEM 電圧を 5 キロボルト、SEM ビーム電流を 0.20 ナノアンプ、SEM 検出器から ETD、検出器モードを二次電子に設定します。FIB電圧を30キロボルト、FIBビームを24ピコアンプ、FIB検出器をICE検出器に、検出器モードを二次電子に設定します。ナビゲーションカメラ画像のシリコンプローブをダブルクリックし、クアドラントスリーをダブルクリックして、ステージをプローブのおおよその位置に移動します。[象限 1] をクリックしてアクティブな象限として選択し、一時停止ボタンを押して SEM スキャンを開始します。スキャンのドウェル時間を 300 ナノ秒に設定し、スキャン インターレース、ラインインテグレーション、フレーム平均化をオフにします。[ビームコントロール]タブで、[スキャン回転]をゼロに設定します。ビームシフト2Dアジャスターを右クリックし、ゼロを選択します。顕微鏡のユーザーインターフェイスパネルで倍率ノブを反時計回りに回して、倍率を最小値に調整します。ユーザーインターフェイスパネルのノブまたは自動コントラストの明るさツールバーアイコンを使用して、画像の明るさとコントラストを調整します。ステージを移動するには、フィーチャ上でマウスをダブルクリックして中央に配置します。次に、パターン化する目的のシリコンプローブをSEM画像の中央に移動します。エッジまたはほこりパーティクルや傷などの他のフィーチャを探します。倍率ノブを時計回りに回して、倍率を2000倍に増やします。画像が焦点を合わせるまで、顕微鏡のユーザーインターフェイスで粗い、細かいフォーカスノブを回すことによって、SEMの焦点を調整します。イメージにフォーカスが置いたら、ツールバーの「サンプル Z を作動距離にリンク」ボタンを選択します。ナビゲーションタブでZ軸座標を見て、操作が完了したことを確認します。値は約 11 ミリメートルにする必要があります。Z 軸の位置に 4.0 ミリメートルを入力し、マウスで [移動] ボタンを押します。XとYでステージを動かして、シリコンプローブの肩を見つけます。可能な限り SEM の中心に近づけます。T座標に52を入力してステージの傾きを52度に変更し、Enterキーを押します。ステージ Z スライダーを使用して、プローブの肩を SEM イメージの中央に戻します。Z 位置を調整するだけです。X、Y、T、または R 軸は移動しないでください。ステージのドロップダウンメニューにある組み込みの XT 位置合わせ機能を実行します。マウスを使用して、プローブの端に平行な2つの点をクリックします。ポップアップウィンドウで水平ラジオボタンが選択されていることを確認し、「完了」をクリックします。ステージは、プローブをステージの X 軸に合わせて回転します。マウスを使用してプローブの下肩をSEM画像の中央に再び配置して、XYのステージを調整します。[象限 2] で FIB を選択し、ビーム電流が 24 ピコアンプであることを確認します。倍率を 5000X に、ドウェル時間を 100 ナノ秒に設定します。キーボードの Control-F と入力して、FIB フォーカスを 13 ミリメートルに設定します。[ビームコントロール]タブで、スティグマ2Dアジャスターを右クリックし、ゼロを選択します。また、ビームシフト2Dアジャスターで右クリックし、ゼロを選択します。スキャンの回転角度をゼロ度に設定し、ツールバーの自動コントラストの明るさボタンをクリックします。象限 2 でプローブ ショルダーの画像を探します。スナップショット ツールを使用して、FIB 内のイメージを取得します。プローブショルダーがFIB画像の中央にあるか確認します。それでない場合は、プローブの肩をダブルクリックして中央に移動します。キーボードの左矢印キーを約10~15回押してステージを左に動かします。別のスナップショットを作成し、プローブ側が FIB の中央にまだあるかどうかを確認します。これらのステップを繰り返して、プローブショルダーのエッジがステージのX軸に完全に揃えるまで、FIBを使用して、ステージをプローブの下肩に戻します。[追加]ボタンをクリックして、ステージの位置をポジションリストに保存します。FIBビーム電流を2.5ナノアンプに変更し、FIBの倍率がまだ5000Xであることを確認します。自動輝度コントラスト機能を実行し、FIBのドウェル時間を100ナノ秒に設定します。一時停止ボタンを押してスキャンを開始します。ユーザーインターフェイスパネルの粗い、細かいフォーカスノブとXとYのスティグマノブを使用して、FIBの焦点と乱視をできるだけ迅速かつ正確に調整します。一時停止ボタンを押して FIB スキャンを停止します。Nanobuilder ソフトウェア内で、シリコンプローブのパターン化用のファイルを開きます。[顕微鏡]ドロップダウン メニューを選択し、[ステージの原点を設定]を選択します。[顕微鏡] ドロップダウン メニューを選択し、[検出器のキャリブレーション] を選択します。顕微鏡のユーザーインターフェイスで、マウスでクアッドワンを1回クリックしてQuad Oneを選択します。[OK] をクリックして、調整を開始します。この処理には約 5 分かかります。ETDおよびICE検出器がキャリブレーションされていることを確認してください。ソフトウェア内で、[顕微鏡]ドロップダウンメニューを選択し、[実行]を選択してパターン化シーケンスを開始します。パターンが完成したら、ソフトウェアを閉じます。顕微鏡のユーザー インターフェイスビーム 制御タブでベントを押して、顕微鏡のビームをシャットダウンし、ベント サイクルを開始します。チャンバーが通出している間、適切な座標にステージを移動します。チャンバーが通気したら、きれいなニトリル手袋を着用し、チャンバードアを引き開けます。1.5 mm の六進レンチを使用して、スタブ アダプタのセット ネジを緩めます。パターン化されたプローブを含むアルミニウムスタブをチャンバーから取り外します。顕微鏡室のドアを慎重に閉じます。ドアを閉めながら、クアドラントフォーのCCDカメラ画像を見てください。ステージアダプターが顕微鏡室の重要なコンポーネントから安全な距離にあることを確認します。ここに示されているのは、シャンクの裏側に沿ったFIBエッチングナノアーキテクチャを備えた非機能的なシングルシャンクシリコンプローブのSEM画像です。エッチングされたナノアーキテクチャの最終的な寸法は、300ナノメートルの間隔を持つ200ナノメートル幅の平行線であり、200ナノメートルの深さを有していた。ナノアーキテクチャをプローブの表面にエッチングすることがインプラントの周りのニューロン密度に与える影響を判断するために、ニューロン核を染色し、定量化しました。ニューロン生存は、インプラント部位から離れた50ミクロンビンの同じ動物の距離から背景領域の割合として提示される。移植後4週間の滑らかな制御インプラントと比較して、インプラント部位から100〜150ミクロンの距離でナノアーキテクチャプローブの周りに有意に多くのニューロンがありました。また、機能性単一シャンクシリコン微小電極の裏側に沿ってFIBエッチングを行い、電子生理学的測定を定量化し、ナノアーキテクチャのエッチングが電極性能にどのような影響を与えるかを調べた。電気生理学的結果は、滑らかな制御マイクロ電極と比較して、ナノアーキテクチャの微小電極から単一のユニットを記録するチャネルの割合が増加した。概念実証パイロット研究のために1つだけ移植されたため、ナノアーキテクチャの微小電極に対する統計分析は行われませんでした。FIBエッチングにより、研究者は、医療機器に地形の手がかりを加えて、細胞の応答を改善し、最終的にはデバイスの性能を向上させる方法を調査することができます。FIBは、さまざまな材料、表面形状、そして最も重要なのは既に製造されたデバイスに対して行うことができるため、これらの方法を適用できる医療機器の幅は無限です。

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

酸化物ナノ構造は、科学と技術に新たな機会を提供します。 LaAlO3とSrTiO3の間の界面伝導性は、導電性原子間力顕微鏡技術を用いて原子に近い精度で制御することができます。...

書き込みおよび酸化物ナノ構造の低温特性評価

表面パターニングのための走査型トンネル顕微鏡の原子計測と選択的原子層堆積および反応性イオンエッチングを組み合わせるためのプロトコルを報告します。多数の大気への曝露と輸送を伴う堅牢なプロセスを使用して、原子計測を備えた3Dナノ構造が作製されます。...

アトミックトレーサブルナノ構造作製

私たちは、異なる厚さを持つ二セレン化モリブデン(MoSe2)層半導体ナノ構造のデバイス製造と電気的特性評価のためのアプローチについて説明します。また、白金(Pt)をコンタクトメタルとして用いた集束イオンビーム蒸殿法によるMoSe2層ナノ結晶のオーミックコンタクトの作製についても述べる。...

レイヤ半導体ナノ構造のための集束イオンビーム技術と電気的評価を使用したオーミックコンタクト製作

均一なサイズのナノ粒子は、電子ビーム（Eビーム）リソグラフィによりポリパターニングコンタクトホール寸法の変動（メチルメタクリレート）（PMMA）フォトレジスト膜を除去することができます。プロセスは、フォトレジストのリフロー及びプラズマ・湿式エッチング工程に続いて、コンタクトホール内にナノ粒子を中心と堆積する静漏斗を含みます。...

犠牲ナノ粒子の使用は、電子ビームリソグラフィにより作製したコンタクトホール内にショットノイズの影響を除去します

集束イオンビームを用いた電気化学的活性 LiPON ベースの固体リチウム イオン nanobatteries...

その場でテスト用 LiPON ベース固体リチウム イオン Nanobatteries の集束イオンビーム ビーム加工

広域走査型プローブ ナノリソグラフィ プローブ アレイの反復的な配置として細胞表面の相互作用研究のためのリソグラフィー...

広域走査型プローブ ナノリソグラフィ自動配置と細胞培養研究用基板作製への応用

収差補正走査透過電子顕微鏡を使用して、2 つの広く使われている電子線レジストに 1 桁台のナノメートル パターンを定義する: ポリ (メチルメタクリ レート) と水素シルセスキオキサン。レジスト パターン選択のターゲット材料打ち上げ、エッチング、プラズマを使用して 1...

収差補正走査透過電子顕微鏡と 1 桁台のナノメートルの電子ビーム露光

リフトオフフォトリソグラフィ、ナノ深度反応性イオンエッチング、室温プラズマによる音響ナノ流体用の表面音響波作動装置の積層を用いたナノ高位チャネルの作製を実証する単結晶リチウムニオブベートの表面活性化多層結合は、同様にニオブテリチウムを酸化物に結合するのにも同様に有用である。...

音響ナノ流体工学のための表面音響波作動を組み込んだナノ高さチャネルの作製

極低温集束イオンビーム(FIB)および走査型電子顕微鏡(SEM)技術は、無傷の固液界面の化学的性質および形態に関する重要な洞察を提供することができる。このような界面の高品質のエネルギー分散型X線(EDX)分光マップを調製するための方法は、エネルギー貯蔵デバイスに焦点を当てて詳述されている。...

クライオ集束イオンビームフライス加工と走査型電子顕微鏡・分光法の結合による液体-固体界面のナノスケール特性評価

私たちの研究室で生産された蛍光ナノ粒子は、そのような生理的恒常性の間のシグナリングおよび間質液中の細胞のような生物学的システムにおけるイメージングイオン濃度とイオンのフラックスに使用されます。...

生体内イオン濃度の測定のための蛍光ナノ粒子

学ぶ集束イオンビームリソグラフィーによるマイクロ電極へのナノアーキテクチャエッチング法。シリコンや金属、ポリマー表面を加工し、炎症反応を低減して電気生理学的記録の質を向上させる技術を解説します。

マイクロ電極へのエッチングナノアーキテクチャへの集束イオンビームリソグラフィー

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