이 글에서는 부분적으로 또는 완전히 코팅 된 금속 입자를 준비하고 빠르게 제조 된 인듐 주석 산화물 (ITO) 전극 배열을 사용하여 AC 동 전기 특성 측정을 수행하는 간단한 방법을 설명합니다.
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방법 논문
신속하게 제작 된 인듐 주석 산화물 전극 배열을 이용한 야누스 입자의 제조 및 교류 전기 동역학 측정
이 논문에서
요약
초록
이 기사는 부분적으로 또는 완전히 코팅 된 금속 입자를 준비하고 마이크로 유체 장치에서 전기 실험을 용이하게 할 수있는 전극 배열의 신속한 제조를 수행하는 간단한 방법을 제공합니다. Janus 입자는 두면에 서로 다른 두 가지 표면 특성을 포함하는 비대칭 입자입니다. 야누스 입자를 제조하기 위해, 실리카 입자의 단일 층이 건조 공정에 의해 제조된다. 스퍼터링 장치를 사용하여 각 입자의 한면에 금 (Au)을 증착합니다. 완전히 코팅 된 금속 입자는 제 2 코팅 공정 후에 완성된다. Janus 입자의 전기적 표면 특성을 분석하기 위해 실험 장치에서 특별히 설계된 전극 배열을 필요로하는 유전체 전기 (DEP) 및 전기 회전 (EROT)과 같은 교류 (AC) 전기 동학 측정이 수행됩니다. 그러나, 포토 리소그래피 기술과 같은 전극 어레이를 제조하기위한 종래의 방법은,복잡한 절차의. 여기서는 설계된 전극 배열을 제작하는 유연한 방법을 소개합니다. 인듐 주석 산화물 (ITO) 유리는 4 상 전극 배열을 만들기 위해 섬유 레이저 마킹 장치 (1,064 nm, 20 W, 90-120 ns 펄스 폭 및 20-80 kHz 펄스 반복 주파수)로 패턴 화됩니다. 4 상 전기장을 생성하기 위해 전극은 2 채널 함수 발생기와 2 개의 인버터에 연결됩니다. 인접한 전극 사이의 위상 변화는 90 ° (EROT의 경우) 또는 180 ° (DEP의 경우)로 설정됩니다. 4 상 ITO 전극 배열을 이용한 AC 전기 동역학 측정의 대표 결과가 제시됩니다.
서론
두 얼굴이있는 로마 신의 이름을 따서 명명 된 야누스 (Janus) 입자는 비대칭 입자로, 두면의 물리적 또는 화학적으로 다른 표면 특성이 1 , 2 입니다. 이 비대칭 특성 때문에 Janus 입자는 DEP 3 , 4 , 5 , 6 , EROT 2 및 유도 전하 전기 영동 (ICEP) 7 , 8 , 9 와 같은 전계 하에서 특별한 반응을 나타냅니다. 최근에 Janus 입자를 준비하는 몇 가지 방법은 Pickering 유제 법 10 , 전기 유체 역학 공동 분사 법 11 및 미세 유체 광 중합 법 12를 포함하여보고되었습니다....
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프로토콜
1. 마이크로 칩 제작
- ITO 전극의 제조
- 상용 일러스트레이션 소프트웨어를 사용하여 교차 패턴을 그립니다. 대각선 전극 사이의 거리를 160 μm로 설정하고 그림 1 과 같이 교차 패턴의 암을 폭 30 mm, 길이 55 mm로 만듭니다. 그림 파일을 DXF 파일로 저장하십시오.
- 유리 커터를 사용하여 ITO 유리를 25mm x 50mm (가로 x 세로) 크기로 자릅니다. 75 % 에탄올과 탈 이온수를 사용하여 ITO 유리를 여러 번 헹구십시오.
- 펄스 유리 레이저 마킹 머신에 ITO 유리를 놓습니다. ITO 유리와 레이저 사이의 거리를 279.5mm로 조정하여 ITO 유리의 표면에 레이저를 집중시킵니다.
참고 : 여기에 사용 된 레이저는 1,064 nm, 20 W, 90-120 ns 펄스 폭, 20-80 kHz 펄스 반복 주파수, 약 5 x 105 W / cm2의 펄스 광 강도). - 일러스트 레이션 파일 (DXF 파일)을 레이저 마킹 기기의 컴퓨터에 직접 입력하십시오. "Mark Parameter"버튼을 클릭하고 다음 파라미터를 입력하십시오 : 속도, "800 mm / s;" 힘 ","60 %; " 주파수는 "4....
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결과
4 상 전극 어레이는 파이버 레이저 마킹 머신에 의해 생성됩니다. 유리 상에 코팅 된 ITO 도전 층은 포커스 레이저에 의해 제거되어도 1b에 도시 된 바와 같이 160㎛의 갭을 갖는 교차 패턴을 형성한다.
그림 1 : ITO 전극의 준비. ( A ) 섬유 레이저 마킹 장치 (1,064 nm, 20 W, 90-120 ns 펄스 폭 및 20-80 kHz 펄스 반복 주파수)로 4 상 ITO 전극을 만드는 개략도. 현미경으로 교차 전극 배열의 ( B ) 브라이트 필드 이미지........
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토론
섬유 레이저 마킹 장치를 사용하여 ITO 전극 배열을 제작하면 임의의 패턴으로 전극을 준비하는 신속한 방법을 제공합니다. 그러나, 종래의 방법으로 제조 된 금속 전극에 비해 ITO 전극의 제조 정확도 및 전하 운반체가 적다는 것과 같은이 방법에 여전히 단점이있다. 이러한 단점은 일부 실험을 제한 할 수 있습니다. 예를 들어, 전극 사이에 큰 거리가있을 때 전기장 분포에 영향을 미치는 전하 캐리어가 더 적을 수 있습니다. 또한, 패터닝 파라미터의 조정은 ITO 전극 어레이의 품질에 직접적인 영향을 미치는이 방법에서 중요한 단계입니다. 예를 들어, 레이저 출력은 유리 기판으로부터의 ITO 도전 층의 제거에 영향을 미친다. 레이저의 주파수와 속도는 ITO 전극 가장자리의 매끄러움을 결정합니다. 일반적으로 시행 착오를 통해 적절한 패터닝 매개 변수가 발견됩니다. 즉,이 method는 연구 및 기타 응용 분야에서 다양한 종류의 전기 실험에 적용 할 수있는 임의의 패턴으로 ITO 유리 위에 전극을 신속하고 효율적으로 생산할 수 있습니다........
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
이 작업은 과학 기술부 (대만, ROC)의 Grant NSC 103-2112-M-002-008-MY3에 의거 지원되었습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 실리카 마이크로스피어-2.34 &마이크로; m | Bangs Laboratories | SS04N | |
| 에틸 알코올 (99.5 %) | KATAYAMA CHEMICAL | E-0105 | |
| SYLGARD 184 A & B 실리콘 엘라스토머(PDMS) | DOW CORNING | PDMS | |
| ITO 유리 | 발광 기술 | LT-G001 | |
| 섬유 레이저 마킹 기계 | 대만 3Axle Technology | TAFB-R-20W | |
| 2-채널 함수 생성기 | Gwinsek | AFG-2225 | |
| CMOS 카메라 | 포인트 그레이 | GS3-U3-32S4M-C | |
| 스퍼터 | JEOL | JFC-1100E | |
| 연산 증폭기 | 텍사스 인스트루먼트 | LM6361N | OP 인버터 |
| 초음파 세척기 | Gui Lin Yiyuan 초음파 기계 Co. | DG-1 | |
| 마이크로 원심분리기 | Scientific Specialties, Inc. | 1.5ml | |
| 미니 원심분리기 | LMS | MC-MCF-2360 | |
| 현미경 커버 유리 | Marienfeld-Superior | 18*18mm | |
| 반전 광학 현미경 | Olympus | OX-71 | |
| 파라필름 | 베미스 | 스페이서 |
참고문헌
- Walther, A., Müller, A. H. Janus particles. Soft Matter. 4 (4), 663-668 (2008).
- Chen, Y. -L., Jiang, H. -R. Electrorotation of a metallic coated Janus particle under AC electric fields. Appl Phys Lett. 109 (19), 191605(2016).
- Zhang, L., Zhu, Y. Directed assembly of janus particles under high frequency ac-electric fields: Effects of medium conduct....
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재인쇄 및 허가
