Name: 신속하게 제작 된 인듐 주석 산화물 전극 배열을 이용한 야누스 입자의 제조 및 교류 전기 동역학 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 55 s
Description: 배우세요 레이저 조각 기계로 ITO 전극을 신속하게 제작하고 금속 코팅 입자를 준비하는 방법을. 교류 전기 동역학 실험에 활용하여 전기 회전 및 유전 영동 연구를 효율적으로 수행할 수 있습니다.

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이 작업은 과학 기술부 (대만, ROC)의 Grant NSC 103-2112-M-002-008-MY3에 의거 지원되었습니다.

1. 마이크로 칩 제작 <ol><li> ITO 전극의 제조 <ol><li> 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. </li><li> 유리 커터를 사용하여 ITO 유리를 25mm x 50mm (가로 x 세로) 크기로 자릅니다. 75 % 에탄올과 탈 이온수를 사용하여 ITO 유리를 여러 번 헹구십시오. </li><li> 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). </li><li> 일러스트 레이션 파일 (DXF 파일)을 레이저 마킹 기기의 컴퓨터에 직접 입력하십시오. &quot;Mark Parameter&quot;버튼을 클릭하고 다음 파라미터를 입력하십시오 : 속도, &quot;800 mm / s;&quot; 힘 &quot;,&quot;60 %; &quot; 주파수는 &quot;40kHz&quot;입니다. &quot;프레임&quot;, &quot;채우기&quot;및 &quot;우선 채우기&quot;용어를 선택하십시오. <ol><li> &quot;미리보기&quot;버튼을 클릭하면 ITO 유리 센터에서 패턴이 배치됩니다. &quot;Sample Mark&quot;버튼을 클릭하여 ITO 유리를 패터닝합니다 ( 그림 1A ). </li></ol></li></ol></li><li> 4 상 발전기 설정 및 실험용 마이크로 칩 연결 <ol><li> 그림 2A 와 같이 인버터의 회로를 제작하십시오. </li><li> 그림 2 C 와 같이 테이프에 직접 접촉하여 4 상 전극의 4 선을 연결하십시오. &quot;Chann&quot;을 나눕니다.함수 발생기의 &quot;el 1&quot;을 이중 BNC 커넥터를 사용하여 두 개의 분기로 분리합니다. <ol><li> 하나의 브랜치를 ITO 전극에 연결된 와이어 (# 1)에 연결하고 다른 하나를 인버터의 입력에 연결하십시오. 그림 2B 와 같이 인버터의 출력을 배선 (# 3)에 연결하십시오. </li></ol></li><li> 1.2.2 단계와 동일한 절차로 &quot;채널 2&quot;를 연결하고 그림 2B 와 같이 와이어 (# 2 및 # 4)에 연결하십시오. </li><li> EROT 실험의 경우 함수 발생기에서 직접 두 채널 사이의 위상 변화를 90 °로 설정하십시오. 그림 2 D 와 같이 0.5-4V pp 전압 진폭과 100Hz ~ 5MHz 범위의 주파수에서 사인파를 실험 중에 적용하십시오. </li><li> DEP 실험을 위해 채널 1의 한 가지를 ITO 전극에 연결된 와이어 (# 1)에 연결하고 다른 하나를인버터의 입력. 인버터의 출력을 전선 (# 2)에 연결하십시오. 동일한 절차를 사용하여 채널 2를 연결하지만 와이어 (# 3 및 # 4)에 연결하십시오. </li><li> 함수 발생기에서 직접 2 채널 사이의 위상 변이를 0 °로 설정하십시오. 그림 2 D 와 같이 0.5-4V pp 전압 진폭과 100Hz ~ 5MHz 범위의 주파수에서 사인파를 실험 중에 적용하십시오. </li></ol></li></ol> 2. 샘플 준비 <ol><li> 야누스 입자의 제조 <ol><li> 2 분 실리카 입자 수성 현탁액 (10 % w / w)을 2,200 xg에서 1 분간 원심 분리한다. </li><li> 1.5 ML microcentrifuge 튜브에 퇴적 실리카 입자 2 μL 피펫과 에탄올 (99.5 %의 V / V) 500 μL를 추가합니다. 참고 : 상층 액은 버릴 필요가 없습니다. 4 ° C에서 냉장고에 보관하십시오. pipettin 전에 resuspended 필요가 없습니다지. </li><li> 1 분 동안 초음파기 (43 kHz, 50 W)를 사용하여 에탄올 - 실리카 입자 현탁액을 초음파 처리 한 다음 2,200 xg에서 3 분간 원심 분리합니다. </li><li> 상등액을 에탄올 500 μL로 대체하고 단계 2.1.3을 세 번 반복하십시오. </li><li> 상등액을 에탄올 8 μL로 대체하고 초음파기 (43 kHz, 50 W)를 사용하여 에탄올 - 실리카 입자 현탁액을 3 분간 초음파 처리한다. 참고 :이 단계에서 약 10 μL의 에탄올 - 실리카 입자 현탁액이 튜브에 남아 있어야합니다. </li><li> 에탄올 - 실리카 입자 현탁액 2 μL를 피펫 씩 일반 유리 슬라이드 (폭 : 25 mm, 길이 : 75 mm, 두께 : 1.2 mm)에 떨어 뜨려 물방울을 만든다. 참고 :이 입자 현탁액의 양은 5-6 개의 슬라이드 (각 슬라이드 당 2 μL)의 단층을 준비하기에 충분합니다. </li><li> 에탄올 - 실리카 입자 방울을 덮개 유리로 천천히 드래그하여 실리카 입자의 단층을 형성하십시오 ( 그림 3 </st롱&gt; A ). </li><li> 실리카 입자의 단일 층이있는 슬라이드를 스퍼터링 장치에 넣고 Au로 코팅합니다. <ol><li> 100 mTorr에서 스퍼터 챔버에서 공기를 제거하고 10 분 동안 아르곤을 주입하십시오 (공기를 아르곤으로 교체하십시오). 아르곤 주입을 멈추고 70mTorr에서 챔버에서 아르곤을 제거하십시오. </li><li> 전류를 200mA로 15mA로 설정하십시오. ( 도 3b ); Janus 입자는 이미이 단계에서 준비되었습니다. </li></ol></li><li> 스퍼터링 슬라이드에 DI 물 20 μL를 떨어 뜨리고 일반 200 μL 피펫 팁을 사용하여 단일 층에서 Janus 입자를 긁습니다. 참고 : 단층에서 긁어 낸 Janus 입자는이 단계에서 DI 물방울에서 현탁됩니다. </li><li> Janus 입자 현탁액 방울을 피펫으로하고 다른 1.5-mL 원심 튜브에 떨어 뜨립니다. </li><li> Janus 입자 현탁액을 사용하여 시료를 DI 물로 희석하여 준비하십시오.실험을 위해. 참고 : 여기에 설명 된 실험에서 입자 현탁액의 농도는 약 2,000 카운트 / μL입니다. </li></ol></li><li> 완전히 코팅 된 금속 입자의 제조 14 <ol><li> PDMS 폴리머베이스와 경화제를 10 : 1의 무게비로 섞으십시오. </li><li> 유리 주변의 테이프는 컨테이너의 측면 벽을 형성하도록 미끄러 져 움직입니다. PDMS 혼합물을 테이프 슬라이드 위에 붓고 그림 4 A 와 같이 2-3 mm의 PDMS 층을 만듭니다. </li><li> PDMS 혼합물과 테이프 슬라이드 (컨테이너)를 밀폐 챔버에 넣고 30 분 동안 진공 펌프를 실행하여 PDMS 혼합물의 거품을 제거합니다. </li><li> PDMS 혼합물 (단계 2.2.3)과 함께 테이프 슬라이드 (컨테이너)를 오븐에 넣으십시오. 70 ° C에서 PDMS 혼합물을 2 시간 동안 경화시켜 PDMS 스탬프를 형성하십시오. </li><li> PDMS 스탬프가 완치 된 후 슬라이드와 테이프를 제거하여 PDMS 스탬프, 표면도 4 ( B)에 도시 된 바와 같이, 원래 유리 슬라이드에 부착되어 평탄한 표면을 형성한다. </li><li> 슬라이드에 Janus 입자의 단일 층을 준비하려면 2.1.1-2.1.8의 단계를 따르십시오. </li><li> PDMS 스탬프의 평평한 표면을 사용하여 균일 한 압력으로 단일 층을 스탬프 처리합니다. </li><li> PDMS 스탬프를 단계 2.1.8에서 만든 유리 슬라이드에서 반전 된 Janus 입자의 단일 층으로 스퍼터링 장치에 넣고 Au로 코팅합니다. <ol><li> 100 mTorr에서 스퍼터 챔버에서 공기를 제거하고 10 분 동안 아르곤을 주입하십시오 (공기를 아르곤으로 교체하십시오). 아르곤 주입을 멈추고 70mTorr에서 챔버에서 아르곤을 제거하십시오. </li><li> 200 s 동안 전류를 15 mA로 설정하십시오 ( 그림 4 C ). 완전히 코팅 된 금속 입자는이 단계에서 이미 제조된다. </li></ol></li><li> 실험을 위해 샘플을 준비하기 위해 2.1.9-2.1.11의 단계를 따르십시오. </li> &lt;/ ol&gt; </li></ol> 3. 교류 동역학 측정 실험 <ol><li> 스페이서를 준비하기 위해 파라핀 필름 5 조각을 포장하십시오. 열 총을 사용하여 ITO 전극 배열을 500 μm 두께의 필름 스페이서와 결합시키고 전극을 현미경 스테이지에 놓습니다. <ol><li> 단계 2.1 및 2.2에서 준비한 입자 현탁액 8 μL를 교차 전극 배열의 중심에 떨어 뜨립니다. 스페이서 위에 커버 유리를 놓습니다. </li></ol></li><li> EROT 실험의 경우 함수 발생기에서 2 채널 사이의 위상 이동을 90 °로 설정하십시오. 실험 도중 0.5-4V pp 전압 진폭 및 100Hz ~ 5MHz 범위의 주파수에서 사인파를 적용하십시오 (1.2.2-1.2.3 단계의 연결 기준). <ol><li> 함수 발생기에서 &quot;파형&quot;버튼을 클릭하여 파형을 선택하십시오. 함수 ge의 번호가 매겨진 버튼을 사용하여 전압 및 주파수 값을 입력하십시오.&quot;출력&quot;버튼을 클릭하여 AC 신호를 켭니다. </li></ol></li><li> DEP 실험의 경우 2 개 채널 간의 위상 변이를 0 °로 설정하십시오. 단계 3.2.1에서와 같이 함수 발생기를 설정하여 0.5-4V pp 전압 진폭 및 100Hz ~ 5MHz의 주파수에서 사인파를 적용합니다 (1.2.5 단계의 연결을 기반으로). </li><li> &quot;출력&quot;버튼을 클릭하여 AC 신호를 켜고 카메라를 사용하여 40X, NA 0.6 대물 렌즈가있는 역 광학 현미경으로 입자 이동 및 회전 이미지를 캡처하십시오. </li><li> 입자 운동 및 회전의 이미지를 소프트웨어에 입력하고 입자 추적으로 입자의 궤적을 분석하여 입자 및 각속도를 얻습니다. 참고 : &quot;이미지 J&quot;소프트웨어와 &quot;MultiTracker&quot;플러그인이 이미지 이진 및 입자 추적에 사용되었습니다. </li></ol>

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</ol>

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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....

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. 그러나 이러한 방법은 일련의 complicated 장치 및 절차. 이 기사에서는 Janus 입자와 완전히 코팅 된 금속 입자를 준비하는 간단한 방법을 소개합니다. 미세 스케일 실리카 입자의 단일 층을 건조 공정에서 제조하고 스퍼터링 장치에 넣고 Au로 코팅한다. 입자의 반구가 음영 처리되고 다른 반구 만이 Au 2 , 13으로 코팅됩니다. 야누스 입자의 단층은 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 스탬프로 스탬프 처리 된 다음 완전히 코팅 된 금속 입자 14 를 준비하기 위해 두 번째 코팅 공정으로 처리됩니다. 야누스 입자의 전기적 특성을 특성화하기 위해 DEP, EROT 및 전기 배향과 같은 서로 다른 AC 전기 동역학 반응이 널리 사용됩니다 ( 9 , 15 , 16 , 17 , 18). <sup&gt;, 19 . 예를 들어, EROT는 외부에서 부과 된 회전 전기장 2 , 9 , 15 , 16 에서 입자의 정상 상태 회전 응답입니다. EROT를 측정함으로써 유도 된 입자의 쌍극자와 전기장 간의 상호 작용을 얻을 수 있습니다. 유도 쌍극자와 비 균일 전계 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 DEP는 입자 이동 3 , 4 , 5 , 9 , 15 를 유도 할 수 있습니다. 서로 다른 종류의 입자가 전극 가장자리에 끌려 (양성 DEP) 또는 반발 (음극 DEP) 될 수 있으며, 이는 미세 유체 장치에서 입자를 조작하고 특성화하기위한 일반적인 방법으로 사용됩니다. 번역 (DEP) 및 로타<html> 전계 하에서 입자의 에티오 (EROT) 특성은 각각 Clausius-Mossotti (CM) 요소의 실수 부와 허수 부에 의해 지배된다. CM 인자는 DEP와 EROT의 특성 주파수, ω c = 2σ / aC DL 에서 밝혀진 입자와 주변 액체의 전기적 특성에 의존하며, 여기서 σ는 액체 전도도, a는 입자 반경, C DL 은 전기 이중층 ( 15 , 16 )의 커패시턴스이다. 입자의 EROT와 DEP를 측정하기 위해 특수 설계된 전극 배열 패턴이 필요합니다. 전통적으로, 포토 리소그래피 기술은 전극 어레이를 생성하기 위해 사용되며, 포토 레지스트 스핀 코팅, 마스크 정렬, 노광 및 현상 15 , 18 ,s = &quot;xref&quot;&gt; 19 , 20 . 이 기사에서는 전극 배열의 신속한 제조가 직접 광학 패터닝을 통해 입증되었습니다. 유리 기판 상에 코팅 된 투명 박막 ITO 층을 섬유 레이저 마킹 장치 (1,064 nm, 20 W, 90 내지 120 ns 펄스 폭 및 20 내지 80 kHz 펄스 반복 주파수)로 부분적으로 제거하여 4 상 전극 어레이. 대각선 전극 사이의 거리는 150-800 μm이며 실험에 맞게 조정할 수 있습니다. 4 상 전극 어레이는 상이한 미세 유체 장치 ( 15 , 16 , 18) 에서 입자를 특성화하고 농축하는데 사용될 수있다. 4 상 전기장을 생성하기 위해 전극 배열은 2 채널 함수 발생기와 2 개의 인버터에 연결됩니다. 인접한 전극 사이의 위상 변화는 90 ° (EROT의 경우) 또는 180 ° (DEP의 경우) 15 . AC 신호는 0.5-4V pp 전압 진폭으로인가되며, 작동 과정에서 주파수는 100Hz에서 5MHz 범위에 있습니다. 야누스 입자, 금속 입자 및 실리카 입자는 AC 동 전기 특성을 측정하기위한 시료로 사용됩니다. 입자의 현탁액은 전극 배열의 중앙 영역에 놓여지고 40X, NA 0.6 대물 렌즈가있는 역 광학 현미경으로 관찰됩니다. 입자 모션과 회전은 디지털 카메라로 기록됩니다. DEP 움직임은 배열 중심으로부터 반경 방향으로 40 ~ 65μm의 환상 영역에 기록되고 EROT는 배열 중심으로부터 반경 방향으로 65μm 떨어진 원형 영역에 기록됩니다. 입자 속도 및 각속도는 입자 추적 방법으로 측정됩니다. 입자 중심은 소프트웨어를 사용하여 입자의 그레이 스케일 또는 기하학으로 구별됩니다. 입자 속도와 각속도는입자 중심의 움직임을 측정합니다. 이 기사는 임의로 패턴 화 된 전극 배열을 신속하게 제조 할 수있는 간단한 방법을 제공합니다. 그것은 생물학에서 산업 분야에 이르기까지 다양한 분야에서 사용될 수있는 완전 또는 부분적으로 코팅 된 금속 입자의 제조를 소개합니다.

<table><tbody><tr><td>실리카 마이크로스피어-2.34 &마이크로; m</td><td>Bangs Laboratories</td><td>SS04N</td><td></td></tr><tr><td>에틸 알코올 (99.5 %)</td><td>KATAYAMA CHEMICAL</td><td>E-0105</td><td></td></tr><tr><td>SYLGARD 184 A & B 실리콘 엘라스토머(PDMS)</td><td>DOW CORNING</td><td></td><td>PDMS&nbsp;</td></tr><tr><td>&nbsp; ITO 유리</td><td>발광 기술</td><td>LT-G001</td><td></td></tr><tr><td>섬유 레이저 마킹 기계</td><td>대만 3Axle Technology</td><td>TAFB-R-20W</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; 2-채널 함수 생성기</td><td>Gwinsek</td><td>AFG-2225</td><td></td></tr><tr><td>CMOS 카메라</td><td>포인트 그레이</td><td>GS3-U3-32S4M-C</td><td></td></tr><tr><td>스퍼터</td><td>JEOL</td><td>JFC-1100E</td><td></td></tr><tr><td>연산 증폭기</td><td>텍사스 인스트루먼트</td><td>LM6361N</td><td>OP 인버터&nbsp;</td></tr><tr><td>초음파 세척기</td><td>Gui Lin Yiyuan 초음파 기계 Co.</td><td>DG-1</td><td></td></tr><tr><td>마이크로 원심분리기</td><td>Scientific Specialties, Inc.</td><td></td><td>1.5ml</td></tr><tr><td>미니 원심분리기</td><td>LMS</td><td>MC-MCF-2360</td><td></td></tr><tr><td>현미경 커버 유리</td><td>Marienfeld-Superior</td><td></td><td>18*18mm</td></tr><tr><td>반전 광학 현미경</td><td>Olympus</td><td>OX-71&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>파라필름</td><td>베미스</td><td></td><td>스페이서</td></tr></tbody></table>

신속하게 제작 된 인듐 주석 산화물 전극 배열을 이용한 야누스 입자의 제조 및 교류 전기 동역학 측정

Preparation of Janus Particles and Alternating Current Electrokinetic Measurements with a Rapidly Fabricated Indium Tin Oxide Electrode Array

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.

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. <img alt="그림 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55950/55950fig1.jpg" /> 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....

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.

This article provides a simple method to prepare partially or fully coated metallic particles and to perform the rapid fabrication of electrode arrays, ...

이 절차의 전반적인 목표는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide) 전극을 빠르게 제작하고 전기동역학 실험을 위한 금속 코팅 입자를 준비하는 것입니다. 이 방법은 전기회전(electrorotation), 유전영동(dielectrophoresis) 및 미세유체역학(microfluidics)과 같은 전기동역학 분야의 실험을 용이하게 할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 ITO 전극을 제작하고 금속 코팅 입자를 준비하는 빠르고 편리한 방법을 제공한다는 점입니다.전극 제작을 시작하려면, 25 millimeter by 50 millimeter 크기의 깨끗한 ITO 코팅 유리를 펄스 파이버 레이저 각인기의 스테이지 위에 놓습니다. 레이저를 ITO 유리로부터 279.5 millimeters 위에 위치시킵니다. 기기 제어 소프트웨어로 전극 패턴을 불러옵니다.Frame, Fill 및 Fill First를 선택합니다. 각인 속도는 800 millimeters per second, 레이저 출력은 60%, 주파수는 40 kilohertz로 설정합니다. 각인 패턴을 미리 보고, 유리 위치를 수동으로 조정하여 패턴이 유리의 중앙에 오도록 합니다.패턴이 중심에 맞춰지면, 각인을 수행하여 전도성 표면을 4분면으로 나눕니다. 폴리이미드 테이프를 사용하여 각인된 ITO 유리의 각 전도성 4분면에 절연 연선을 부착합니다. 그런 다음, 이중 BNC 커넥터가 있는 2채널 함수 발생기의 각 채널 출력을 분리합니다.각 채널의 출력단 하나에 반전 연산 증폭기를 장착하십시오. 전기회전 측정을 위해 전극 어레이를 준비하려면, 먼저 왼쪽 상단 전극을 첫 번째 채널의 더블 BNC 커넥터에 직접 연결하십시오. 해당 반전기 출력을 인접하지 않은 전극에 연결하십시오.그런 다음, 왼쪽 하단 전극을 두 번째 채널에 연결하십시오. 인접한 전극 사이에 90도 위상차를 갖는 전극 어레이를 생성하려면 해당 인버터 출력을 마지막 와이어에 연결하십시오. 유전영동법(dielectrophoresis)을 위한 전극 어레이를 준비하려면, 대신 반전된 첫 번째 채널을 왼쪽 하단 전극에 연결하십시오.오른쪽 하단 전극을 두 번째 채널에 연결합니다. 마지막 전극을 해당 인버터 출력에 연결하여 인접한 전극 사이에 180도 위상차가 있는 어레이를 생성합니다. Janus 입자 준비를 시작하려면, 중량 대비 10% 농도의 2 µm 실리카 입자 수성 현탁액을 2,200 ×g에서 1분 동안 원심분리합니다.결과물인 침전된 실리카 입자 2 µL를 1.5 mL 마이크로원심분리 튜브로 옮깁니다. 실리카 입자에 99.5% ethanol 500 µL를 첨가합니다. 현탁액을 1분 동안 초음파 처리한 후, 2,200 ×g에서 3분 동안 원심분리합니다.상층액을 따라내고, 시료에 500 µL의 에탄올을 추가로 가합니다. 초음파 처리와 원심분리를 세 번 더 반복하며, 매회 에탄올을 교체해 줍니다. 그 다음, 상층액을 따라내고 시료에 8 µL의 에탄올을 가합니다.시료를 3분 동안 초음파 처리하십시오. 결과물인 현탁액 2 µL를 유리 슬라이드 위에 피펫팅하여 올립니다. 커버 슬라이드를 사용하여 액적을 슬라이드 위에 천천히 펴 발라 실리카 입자의 단층을 형성하십시오.용매가 증발하면 금 타겟이 장착된 스퍼터 코터를 사용하여 슬라이드를 배치하십시오. Janus 입자를 제작하기 위해 15 milliamps에서 200초 동안 슬라이드에 스퍼터 코팅을 수행합니다. 슬라이드에 20 µL의 탈이온수를 가하십시오.200 µL 피펫 팁을 사용하여 Janus 입자를 조심스럽게 떼어내어 입자들이 물방울 속에 부유하도록 합니다. 그런 다음, Janus 입자 현탁액을 1.5 mL 마이크로원심분리 튜브로 옮깁니다. 실험에 적합한 Janus 입자 농도가 되도록 필요에 따라 탈이온수로 현탁액을 희석합니다.완전히 코팅된 금속 입자 준비를 시작하려면, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 폴리머 베이스와 경화제를 10:1의 중량비로 혼합합니다. 유리 슬라이드의 가장자리에 테이프를 붙여 용기를 만듭니다. PDMS 혼합물을 테이프로 벽을 만든 용기에 2~3 mm 깊이로 붓습니다.PDMS를 진공 상태에서 30분 동안 탈기시킨 후, 70°C에서 2시간 동안 경화시킵니다. 그런 다음, 경화된 PDMS를 테이프와 슬라이드에서 분리하여 매끄러운 PDMS 스탬프를 얻습니다. 유리 슬라이드 위에 Janus 입자의 단분자층을 준비합니다.그 다음, PDMS 스탬프의 매끄러운 면이 아래로 향하게 하여 슬라이드 위에 놓고 고르게 압력을 가해 Janus 입자를 스탬프로 전사합니다. 슬라이드를 PDMS 스탬프로부터 조심스럽게 분리하여 Janus 입자의 실리카 면을 노출시킵니다. PDMS 스탬프 위의 입자들에 금을 얇게 한 번 더 스퍼터 코팅하여 완전히 코팅된 입자를 얻습니다.탈이온수 한 방울과 피펫 팁을 사용하여 스탬프 표면의 입자들을 떨어뜨려 방울 속에 부유시킵니다. 이 현탁액을 마이크로원심분리 튜브로 옮기고, 필요에 따라 현탁액을 희석합니다. 실험을 시작하려면 ITO 4상 전극 어레이를 파라핀 실험용 필름 5장으로 덮습니다.히트건을 사용하여 파라핀 층을 전극 어레이에 고정함으로써 500 micrometer 간격물을 형성합니다. 그런 다음, 40X 0.6 NA 대물렌즈가 장착된 도립 현미경의 스테이지 위에 전극 어레이를 놓습니다. 어레이 중심에 8 µL의 입자 현탁액을 떨어뜨리고 커버글라스로 덮습니다.전기회전 실험의 경우 함수 발생기의 위상차를 90도로, 유전영동 실험의 경우 0도로 설정하십시오. 파형으로 사인파를 선택하고, 피크-피크 전압과 주파수를 설정합니다. 신호 발생기를 작동시키고, 도립 현미경 카메라를 사용하여 입자의 운동과 회전 영상을 캡처하십시오.이미지 프로세싱 소프트웨어를 사용하여 추가 분석을 위한 입자 속도를 결정합니다. 금 코팅 정도가 다양한 실리카 입자에 대해 교류 전기동역학적 특성 측정을 수행하였습니다. Janus 입자는 저주파수에서는 전기장과 동일한 방향으로 회전하고, 고주파수에서는 전기장 반대 방향으로 회전하는 것으로 나타났습니다.최대 각속도는 특성 주파수에서 관찰되었습니다. 베어 실리카 입자의 전기회전 측정 결과, 측정된 모든 주파수에서 공동장 회전(co-field rotation)이 나타났습니다. 최대 각속도는 측정된 주파수 중 가장 낮은 주파수에서 관찰되었습니다.이와 대조적으로, 금 코팅 실리카 입자는 측정된 모든 주파수에서 역장 회전을 나타냈습니다. 금 코팅 입자의 최대 각속도는 Janus 입자보다 더 낮은 특성 주파수에서 관찰되었습니다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, Janus 입자의 거동은 단순한 두 반구 중첩 모델로는 설명될 수 없음을 시사합니다.전체가 금으로 코팅된 입자의 유전영동 측정을 통해 저주파에서는 N-유전영동 반응이, 고주파에서는 P-유전영동 반응이 나타남을 확인하였습니다. 교차 주파수는 최대 각속도가 관찰된 특성 주파수와 밀접하게 일치했습니다. 이러한 기술의 개발 이후, 연성 물질 분야의 연구자들은 미세유체 합성 내 층류를 위한 전극 캐노피를 탐색할 수 있는 기반을 마련하게 되었습니다.이 영상을 시청한 후에는 레이저 마킹기를 사용하여 ITO 전극을 제작하고 전기운동학 실험을 위한 금속 코팅 입자를 준비하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

preparation-janus-particles-alternating-current-electrokinetic

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

비 오염 PEG 실란 monolayer은 reductive 잠재력을 응용 프로그램에 의해 유리에 개별적으로 주소 지정 ITO 전극에서 desorbed했다. 전기는 전극 패턴에 긴밀하게 대응하는 세포 형태와 공간 정의된 방식을 맡아 세포 부착에 허용되는 ITO의 microelectrodes에서 PEG - 실란 레이어의 스트립.

광학 투명 인듐 틴 산화물 전극에 Patterning 셀

마이크로 및 나노 스케일 더 현실로되어 가고 있도록 기술 및 정지 유체 입자를 조작하는 것은, AC 동전 기학 같은 개발을 계속합니다. 여기, 우리는 어떻게 실험 관찰 해석하는 이러한 장치와를 조작하는 방법, AC 동전 기학 뒤에 물리학에 대해 설명합니다.

Microelectrode 구조에 의해 발생 AC 계면 현상

다른 전극 코팅은 전기 화학적, 화학적, 기계적 특성 변화를 신경 기록 성능에 영향을 미친다. 체외에서 전극의 비교 그러나 생체 반응의 비교는 일반적으로 전극 / 신경 세포의 거리에서 동물 사이의 변화에 의해 복잡하고, 비교적 간단하다. 이 문서에서는 신경 기록 전극을 비교하는 강력한 방법을 제공한다.

신경 기록 전극의 체계적인 전기 및 전기 생리 평가를위한 방법

이 프로토콜은 비전 도성 표면 상에 박막 전자 장치를 생성하는 층으로 무기 나노 결정 층의 합성 용액 증착을 설명한다. 용매 안정화 잉크는 증착 후 리간드 교환 및 소결 다음 스핀 및 스프레이 코팅을 통해 유리 기판에 대한 전체 PV 소자를 제조 할 수있다.

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이 논문은 솔루션의 증발 속도 검출을위한 임피던스 기반 장치를 제공합니다. 이것은 종래의 체중 감소 방법을 통해 명확한 이점을 제공한다 : 고속 응답, 고감도 검출 작은 샘플 요구 여러 시료를 측정하고, 클리닝 및 재사용을 위해 쉽게 해체.

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여기서, 우리는 일반적으로 사용되는 몇몇 견본 준비 방법을 상세히 설명하면서 시투 TEM 폐쇄 세포 가스 반응 실험에서 능력을 발휘하기 위한 프로토콜을 제시합니다.

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본 프로토콜은 가스 증착 및 수용액 반응을 통한 표면 개질을 위한 처리 동안 실리콘 평면 피질 내 미세전극을 취급하기 위한 도구를 기술한다. 절차 전반에 걸쳐 장치를 처리하는 데 사용되는 구성 요소의 어셈블리가 자세히 설명되어 있습니다.

실리콘 평면 피질 내 미세 전극의 표면 처리를위한 도구

분석 기술로서 나노 미터 규모의 전기 비활성 입자를 계산하고 특성화하는 데 점점 더 중요한 접근 방식 인 나노 충격 전기 화학은 초 미세 전극 사용으로 인해 발생하는 이질적인 전류 분포로 인해 정밀도가 떨어집니다. 여기에 요약된 것은 이러한 측정의 정밀도를 향상시키는 "전기 촉매 중단"이라고 하는 일반화된 접근 방식입니다.

개별 전기 비활성 입자의 정확한 전기화학적 크기 조정

이 프로토콜은 짧고 간단한 프로세스(약 반나절)를 사용하여 용액 게이트 FET 센서(예: pH 센서)로 구성할 수 있는 일체형 인듐-주석-산화물(ITO) 기반 이온 민감성 전계 효과 트랜지스터(ISFET)의 제조를 설명합니다. 이 일체형 ITO-ISFET은 바이오센싱에도 적용할 수 있습니다.

민감한 바이오센싱을 가능하게 하는 용액 개폐 인듐-주석-산화물 기반 일체형 트랜지스터 제작

배우세요 레이저 조각 기계로 ITO 전극을 신속하게 제작하고 금속 코팅 입자를 준비하는 방법을. 교류 전기 동역학 실험에 활용하여 전기 회전 및 유전 영동 연구를 효율적으로 수행할 수 있습니다.

신속하게 제작 된 인듐 주석 산화물 전극 배열을 이용한 야누스 입자의 제조 및 교류 전기 동역학 측정

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