Name: 마이크로 전극에 에칭 나노 아키텍처에 초점을 맞춘 이온 빔 리소그래피 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-01-19T12:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 49 s
Description: 배우세요 집속 이온 빔 리소그래피(FIB)를 활용하여 마이크로 전극 표면에 나노 구조를 에칭하는 방법을. 이 기술은 생체 적합성을 향상시키고 염증 반응을 감소시켜 신경 기록의 품질을 높입니다.

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이 연구는 미국(미국) 재향 군인 재활 연구 및 개발 서비스 상(#RX001664-01A1(CDA-1, Ereifej) 및 #RX002628-01A1(CDA-2, Ereifej)에 의해 지원되었습니다. 이 내용은 미국 재향군인회 또는 미국 정부의 견해를 나타내지 않습니다. 저자는 FEI Co. (지금 Thermofisher 과학의 일부) 직원 지원 및 계측의 사용에 감사드립니다, 이는이 연구에 사용되는 스크립트를 개발하는 데 도움이.

저자는 공개 할 것이 없다.

여기에 설명된 제조 프로토콜은 집중된 이온 빔 리소그래피를 사용하여 비기능적이고 기능적인 단일 생크 실리콘 마이크로 전극의 표면에 나노 아키텍처를 효과적이고 재현가능하게 식각합니다. 초점 이온 빔(FIB) 리소그래피는 미세하게 집중된 이온빔(50,51)을이용하여 기판 표면의 선택적 절제를 허용한다. FIB는 나노 스케일 해상도와 높은 종횡비50,52,53으로다양한 기능을 생성 할 수있는 직접 쓰기 기술입니다. 다양한 크기의 피쳐를 생성하기 위해, 이온 빔 전류의 크기는 3 nm 에서 2 μm50,51의범위 내에서 이온 빔 스팟 크기를 변경하도록 최적화될 수...

피질 내 미세 전극 (IME)은 대뇌 피질1,2내부의 외부 장치와 신경 인구 사이의 직접적인 상호 작용 수단을 제공하는 침습적 전극이다. 이 기술은 신경 기능을 탐구 하는 과학자의 능력을 개선 하기 위해 신경 행동 잠재력을 기록 하기 위한 귀중 한 도구, 신경 질환의 사전 이해 와 잠재적인 치료를 개발. 뇌 기계 인터페이스 (BMI) 시스템의 일부로 사용되는 피질 내 마이크로 전극은 기능적 출력을 생성하는 데 사용할 수있는 모터 의도를 감지하기 위해 뉴런의 개인 또는 작은 그룹에서 행동 전위를 기록 할 수 있습니다3. 실제로, BMI 시스템은 근위축성 측삭 경화증(ALS)4 및 척수 손상5 및 만성 테트라클레아를 앓고 있는 사람들의 움직임을 회복시키기 위해 획득된 감각운동 리듬 조절과 같은 보철 및 치료 목적으로 성공적으로 사용되어 왔다6.
불행히도, IIM은 종종 기계적, 생물학적 및 물질적 인자7,8을포함하는 여러 고장 모드로 인해 시간이 지남에 따라 일관되게 기록하지 못합니다. 전극 이식 후 발생하는 신경염증성 반응은 전극 부전9,10,11, 12,13,14에기여하는 상당한 도전으로 생각된다. 신경 염증 반응은 혈액 뇌 장벽을 단절하고, 국소 뇌 뼈를 손상시키고 신경교 및 신경 세포 네트워크를 방해하는 IME의 초기 삽입 중에 시작됩니다15,16. 이러한 급성 반응은 임플란트 부위17,18,19,20주위의 염증 및 신경 독성 분자를 방출하는 신경교세포(microglia/대식세포 및 성상세포)의 활성화를 특징으로 한다. 신경교 세포의 만성 활성화는 건강한 뇌 조직7,9,12,13,17,21,22에서전극을 분리하는 신경교 흉터의 형성을 특징으로하는 이물질 반응을 초래한다. 궁극적으로, 전극과 뉴런 사이의 물리적 장벽과 뉴런의 변성 및 사망으로 인한 뉴런 작용 전위를 기록하는 전극의 능력을 저해하는23,24,25.
피질 내 미세 전극의 초기 실패는 생체 모방 전략26,27,28,29,30에중점을 둔 차세대 전극 개발에 상당한 연구를 가져왔습니다. 여기서 설명된 프로토콜에 특히 관심이 있는 것은, IME31에대한 생체 모방 표면 변경의 클래스로서 나노 아키텍처의 사용이다. 생체내 자연환경의 구조를 모방한 표면이 생체적합성반응(32, 33,34,35,36)을개선한 것으로 확립되었다. 따라서, 이 프로토콜을 강요하는 가설은 뇌 조직의 거친 구조와 피질 내 미세 전극의 원활한 구조 사이의 불연속이 이식된 ImEs에 대한 신경 염증 및 만성 이물질 반응에 기여할 수 있다는 것이다(전체 검토를 위해 김 등31참조). 우리는 이전에 뇌의 세포외 매트릭스 아키텍처와 유사한 나노 아키텍처 특징의 활용이 나노 아키텍처 기질상에서 배양된 세포로부터 성상세포 염증 마커를 감소시킨다는 것을 보여주었으며, 신경염증의 생체내 및 생체내 모델 모두에서 평평한 대조군 표면에 비해37,38. 더욱이, 우리는 나노 구조에 직접 나노 아키텍처를 에칭하는 집중 된 이온 빔 (FIB) 리소그래피의 응용을 보여주었으며, 매끄러운대조군(26)에비해 나노 아키텍처 프로브에 이식된 동물로부터의 신경 생존력 및 낮은 발현을 크게 증가시켰다. 따라서, 여기에 제시된 프로토콜의 목적은 제조된 피질 내 미세 전극 장치에 대한 나노 아키텍처에 대한 FIB 리소그래피의 사용을 설명하는 것입니다. 이 프로토콜은 나노 아키텍처 크기의 기능을 자동화 및 수동 프로세스를 모두 활용하여 피질 내 마이크로 전극 생크의 실리콘 표면에 식각하도록 설계되었습니다. 이러한 방법은 복잡하지 않고 재현 가능하며 다양한 장치 재료 및 원하는 피처 크기에 맞게 최적화할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>16채널 ZIF-Clip 헤드스테이지</td><td>Tucker Davis Technologies</td><td>ZC16</td><td>사용하는 전극에 따라 헤드스테이지와 헤드스테이지 홀더를 교체해야 할 수도 있습니다. <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>1미터 케이블, ALL 스프링 래핑</td><td>Thomas Scientific</td><td>1213F04</td><td>처리되지 않은 페트리 접시로 충분합니다. <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>32채널 ZIF-Clip 헤드스테이지 홀더</td><td>Tucker Davis Technologies</td><td>Z-ROD32</td><td>헤드스테이지 및 헤드스테이지 홀더는 사용하는 전극에 따라 교체해야 할 수 있습니다. <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>아세톤, 희석제/익스텐더/클리너, 30ml</td><td>Ted Pella</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>어떤 곡선의 지혈로도 충분합니다. <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>탄소 전도성 테이프, 양면 코팅</td><td>Ted Pella</td><td>16084-7</td><td>이 프로토콜은 기능성 전극을 알루미늄 스터브에 장착하기 위한 세 가지 옵션(구리 또는 탄소 전도성 테이프 또는 로우 프로파일 클립)을 제안했습니다. 우리는 연구에서 탄소 전도성 테이프를 사용했습니다. <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 처리되지 않은 다중 웰 플레이트 - 6 웰</td><td>Sigma Aldrich</td><td>CLS3736-100EA</td><td>처리되지 않은 6웰 플레이트로 충분합니다. <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>이 세밀한 펜치 또는 진공 펌프로 충분합니다. <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>에탄올, 190 proof (95%), USP, Decon Labs</td><td>Fisher Scientific</td><td>22-032-600</td><td>95% 에탄올이면 충분합니다. <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>Fisher Scientific</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 (또한 Philips, Leo, Cambridge, Leica, CamScan), 알루미늄, 그루브 엣지, &Oslash; 32mm</td><td>Ted Pella</td><td>16148</td><td>사용하는 SEM 기계에 따라 다른 크기의 스텁이 필요할 수 있습니다. <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 알루미늄 호일, 표준 게이지 롤</td><td>Fisher Scientific</td><td>01-213-101</td><td>모든 알루미늄 호일로 충분합니다. <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 저형 및 고형 PTFE 증발 접시</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-617-149</td><td>모든 테프론 플레이트로 충분하며, 이것은 프로브가 달라붙지 않는 표면에서 세척한 후 프로브를 건조시키는 데 사용됩니다. <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>미시간 스타일 실리콘 기능성 전극</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 Universal holder</td><td>KOPF</td><td>Model 1772</td><td>다른 입체 안경테와 액세서리로 충분합니다. <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 소형 동물 입체 기기</td><td>KOPF</td><td>모델 900-U</td><td>다른 입체 안경테와 액세서리로 충분합니다. <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>모델 960 AP 슬라이드 어셈블리가 있는 전극 매니퓰레이터</td><td>KOPF</td><td>모델 960</td><td>기타 입체 프레임 및 액세서리로 충분합니다. <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 진공 픽업 시스템, 220V</td><td>Ted Pella</td><td>520-1-220</td><td>이 진공 펌프나 세밀한 집게로 충분합니다. <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 전도성 실버 페인트</td><td>Ted Pella</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>Thermo Fisher Scientific</td><td>Helios G2 650</td><td>이것은 프로토콜에 사용되는 특정 집속 이온 빔 및 주사 전자 현미경입니다. Nanobuilder 소프트웨어가 함께 제공됩니다. 다른 FIB 기기를 사용하는 경우 프로토콜, 특히 Nanobuilder 소프트웨어가 필요한 단계와 완전히 호환되지 않을 수 있습니다. <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>

마이크로 전극에 에칭 나노 아키텍처에 초점을 맞춘 이온 빔 리소그래피

Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

전자 및 제조 기술의 발전으로, 피질 내 마이크로 전극은 더 큰 해상도와 확장 된 기능을 가진 정교한 마이크로 전극의 생산을 가능하게 상당한 개선을 겪고있다. 제조 기술의 발전은 뇌 의 자렌치마에 원활하게 통합하고, 전극 삽입 후 관찰 된 신경 염증 반응을 감소시키고 품질을 향상시키는 것을 목표로하는 생체 모방 전극의 개발을 지원하고 있으며, 전기 생리학적 기록의 수명. 여기서 우리는 최근 나노 아키텍처로 분류된 생체 모방 접근법을 채택하는 프로토콜을 설명합니다. 집중 된 이온 빔 리소그래피 (FIB)의 사용은 비 기능및 기능적 단일 생크 내 미세 전극의 표면에 특정 나노 아키텍처 기능을 에칭하기 위해이 프로토콜에서 활용되었다. 전극 표면에 나노 아키텍처를 에칭하는 것은 이식 된 장치의 생체 적합성 및 기능성의 가능한 개선을 나타냈다. FIB 사용의 이점 중 하나는 장치를 제조하는 동안과 는 달리 제조 된 장치에 에칭할 수 있다는 것입니다. 본 명세서에 제시된 프로토콜은 다양한 재료 유형, 나노 아키텍처 특징 및 디바이스의 종류에 최적화될 수 있다. 이식된 의료 기기의 표면을 보강하면 장치 성능과 조직 내 통합을 향상시킬 수 있습니다.

단일 생크 내외 프로브 표면에 FIB 에칭 나노 아키텍처 여기서 설명된 방법을 활용하여, 피질 내 프로브는 확립된프로토콜(39)에따른 특정 나노 아키텍처로 에칭되었다. 이러한 방법에 기재된 나노 아키텍처 설계의 치수 및 형상은 여기에 설명된 나노 아키텍처 설계와 배양시 신경교 세포 반응성의 감소를 도시한 시험관내 이전 결과로부터 구현되었다37,38. 여기서 설명된 방법은 앞서 설명한바와같이 나노스케일 병렬 홈을 비기능성 단일 생크 실리콘 마이크로전극 프로브의 표면에 에칭하기 위해 집중된 갈륨 이온 빔(FIB)을 활용하였다. 나노 스케일 병렬 홈은 소프트웨어에 기록 된 자동화 된 스크립트를 사용하여 프로브의 뒷면의 생크를 따라 에칭되었습니다. 에칭된 나노 아키텍처의 최종 치수는 200 nm 폭의 평행선, 3...

우리는 나노 아키텍처를 피질 내 미세 전극 장치로 에칭하면 염증 반응을 감소시킬 수 있으며 전기 생리학적 기록을 향상시킬 수있는 잠재력을 가지고 있음을 보여주었습니다. 본 명세서에 기재된 방법은 나노-아키텍처를 비기능적이고 기능적인 단일 생크 실리콘 의 표면에 에칭하는 접근법을 설명한다.

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

집중 이온 빔 리소그래피( FIB)를 사용하면 연구자가 생체 적합성및 네이티브 조직과의 통합을 증가시킨 물질 표면을 설계하여 세포 표면 상호 작용을 개선할 수 있습니다. FIB를 사용하면 실리콘, 금속 및 폴리머와 같은 다양한 재료에 피쳐를 새겨야 합니다. 평면이 아닌 표면도 사용할 수 있으며 개별 장치에서 포스트 프로세싱을 수행할 수 있습니다.일반적으로,이 방법은 다른 현미경에 사용할 수 있습니다. 그러나, 다른 현미경 제조 업체는 각 시스템에 최적화해야 패터닝 소프트웨어의 독특한 버전을 가지고있다. 절차를 시연하는 것은 내 실험실에서 대학원생인 슈레이야 마하얀 양이 될 것입니다.장착을 준비하려면 미세 팁보어 진공 집게를 사용하여 실리콘 프로브의 깨끗한 스트립을 조심스럽게 집어 들수 있습니다. 전자 현미경 FIB 이미징 및 에칭을 스캔하는 데 사용되는 깨끗한 알루미늄 스텁에 놓습니다. 이쑤시개를 사용하여 프로브를 둘러싼 실리콘 기판 가장자리에 작은 은 페인트 방울을 놓습니다.프로브를 둘러싼 실리콘 기판의 측면 주위에 은페인트를 퍼감으로써 스트립을 확보하십시오. 알루미늄 스텁을 SEM FIB에 넣기 전에 실버 페인트가 완전히 건조되도록 합니다. 다음으로 빔 컨트롤 탭의 벤트 버튼을 클릭하여 SEM FIB 챔버를 배출합니다.시프트 F3를 눌러 홈 스테이지를 수행합니다. 팝업 창에서 홈 스테이지 버튼을 선택하여 선택 항목을 확인합니다. 홈 스테이지가 완료되면 스테이지를 이동하여 X=70밀리미터, Y=70밀리미터, Z=0밀리미터, T=0도, R=0도 를 조정합니다.챔버가 환기되면 깨끗한 니트릴 장갑을 착용하고 챔버 문을 엽니다. 프로브를 스테이지 어댑터 의 상단에 고정하는 알루미늄 스텁을 삽입합니다. 스테이지 어댑터 측면에 있는 세트 나사를 조이면 알루미늄 스텁을 고정하십시오.높이가 적절하게 조정되었는지 확인합니다. 이 작업에 는 1.5 밀리미터 육포 렌치를 사용하십시오. 네비게이션 카메라 암이 멈출 때까지 조심스럽게 스윙합니다.현미경 단계는 자동으로 카메라 아래 위치로 이동합니다. 현미경 사용자 인터페이스의 사분면 3에 표시된 라이브 이미지를 시청하십시오. 밝기 수준이 적절한 수준으로 자동 조정되면 카메라 브래킷의 버튼을 아래로 눌러 이미지를 얻습니다.이 작업을 수행하려면 약 10초가 걸립니다. 카메라 팔을 닫힌 위치로 다시 스윙합니다. 스테이지는 원래 위치로 돌아갑니다.현미경 챔버 도어를 조심스럽게 닫습니다. 문을 닫는 동안 쿼드런트 4에서 CCD 카메라 이미지를 시청하십시오. 샘플과 스테이지가 현미경 챔버의 중요한 구성 요소로부터 안전한 거리인지 확인합니다.사용자 인터페이스 소프트웨어에서 샘플 클리닝 버튼이 있는 펌프를 선택하여 챔버 진공 펌프와 내장 플라즈마 클리너를 시작합니다. 현미경 챔버의 펌핑 시간 및 플라즈마 세척 주기가 완료될 때까지 약 8분 동안 기다립니다. 사용자 인터페이스의 오른쪽 하단 모서리에 있는 아이콘이 녹색으로 바뀌면 전자와 이온 빔을 켜는 빔 컨트롤 탭의 웨이크 업 버튼을 누릅니다.사분면 하나를 선택하고 빔 신호를 전자 빔으로 설정합니다. 그런 다음 사분면 2개를 이온 빔으로 설정합니다. 이제 SEM 전압을 5킬로볼트로 설정하고 SEM 빔 전류를 0.20 나노앰프로, SEM 검출기는 ETD로, 검출기 모드를 이차 전자로 설정합니다.FIB 전압을 30킬로볼트로 설정하고 FIB 빔을 24피코앰프로, FIB 검출기는 ICE 검출기로, 검출기 모드를 보조 전자로 설정합니다. 네비게이션 카메라 이미지의 실리콘 프로브를 두 번 클릭하면 쿼드런트 3을 클릭하여 스테이지를 프로브의 대략적인 위치로 이동합니다. 사분면 하나를 클릭하여 활성 사분면으로 선택하고 일시 중지 버튼을 눌러 SEM 스캔을 시작합니다.스캔 거주 시간을 300나노초로 설정하고 스캔 인터레이스, 라인 통합 및 프레임 평균을 끕니다. 빔 컨트롤 탭에서 스캔 회전을 0으로 설정합니다. 빔 시프트 2D 조절기를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 0을 선택합니다.현미경 사용자 인터페이스 패널에서 반시계 방향으로 배율 노브를 돌려 배율을 최소 값으로 조정합니다. 사용자 인터페이스 패널 또는 자동 대비 밝기 도구 모음 아이콘의 노브를 사용하여 이미지 밝기와 대비를 조정합니다. 피처의 마우스를 클릭하여 두 번 왼쪽으로 스테이지를 이동하여 중앙에 있습니다.그런 다음 원하는 실리콘 프로브를 이동하여 SEM 이미지의 중심으로 패턴화합니다. 먼지 입자 또는 스크래치와 같은 가장자리 또는 기타 피쳐를 찾습니다. 배율 노브를 시계 방향으로 돌려 2000배배율을 늘립니다.이미지가 초점이 될 때까지 현미경 사용자 인터페이스에 거칠고 미세한 초점 노브를 돌려 SEM의 초점을 조정합니다. 이미지가 포커스가 되면 도구 모음에서 작업 거리 버튼에 대한 링크 샘플 Z를 선택합니다. 탐색 탭에서 Z축 좌표를 확인하여 작업이 완료된지 확인합니다.값은 약 11밀리미터여야 합니다. Z축 위치에 4.0밀리미터를 입력하고 마우스로 이동 버튼으로 이동 버튼을 누를 수 있습니다. 실리콘 프로브의 어깨를 찾기 위해 X와 Y의 스테이지를 이동합니다.가능한 한 SEM의 중심에 가깝게 배치합니다. T 좌표에서 52도에 입력하여 스테이지 기울기를 52도로 변경하고 Enter. 프로브의 어깨가 이미지에서 위 또는 아래로 이동하는 것처럼 보이는지 관찰합니다.스테이지 Z 슬라이더를 사용하여 프로브의 어깨를 SEM 이미지의 중심으로 다시 가져옵니다. Z 위치만 조정합니다. X, Y, T 또는 R 축을 이동하지 마십시오.스테이지 드롭다운 메뉴에 있는 기본 제공 XT 정렬 기능을 실행합니다. 마우스를 사용하여 프로브 가장자리와 평행한 두 점을 클릭합니다. 매는 팝업 창에서 수평 라디오 버튼을 선택하고 마무리를 클릭합니다.스테이지가 회전하여 프로브를 스테이지의 X축과 정렬합니다. 마우스를 사용하여 SEM 이미지의 중앙에 프로브의 하부 어깨를 다시 배치하여 XY의 스테이지를 조정합니다. 쿼드런트 2에서 FIB를 선택하고 빔 전류가 여전히 24 picoamps인지 확인합니다.배율을 5000X로 설정하고 거주 시간을 100 나노초로 설정합니다. 키보드의 제어-F를 입력하여 FIB 포커스를 13mm로 설정합니다. 빔 컨트롤 탭에서 낙인 2D 어저스터를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 0을 선택합니다.또한 빔 시프트 2D 어저스터를 마우스 오른쪽 으로 클릭하고 0을 선택합니다. 스캔 회전을 0도로 설정하고 도구 모음에서 자동 대비 밝기 버튼을 클릭합니다. 쿼드런트 2에서 프로브 숄더의 이미지를 찾습니다.스냅샷 도구를 사용하여 FIB에서 이미지를 가져옵니다. 프로브 어깨가 FIB 이미지의 중심에 있는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 프로브 어깨를 두 번 클릭하여 중앙으로 이동합니다.키보드의 왼쪽 화살표 키를 약 10~15회 밀어 스테이지를 왼쪽으로 이동합니다. 다른 스냅샷을 찍고 프로브 측이 FIB의 중심에 있는지 여부를 관찰합니다. 프로브 숄더의 가장자리가 스테이지의 X축과 완벽하게 정렬될 때까지 이러한 단계를 반복한 후 FIB를 사용하여 스테이지를 프로브의 하부 어깨로 다시 이동합니다.추가 단추를 클릭하여 위치 목록에서 스테이지 위치를 저장합니다. FIB 빔 전류를 2.5 나노앰브로 변경하고 FIB의 배율이 여전히 5000X인지 확인합니다. 자동 밝기 대비 기능을 실행하고 FIB 거주 시간을 100나노초로 설정합니다.일시 중지 버튼을 눌러 스캔을 시작합니다. 사용자 인터페이스 패널의 거칠고 미세한 초점 노브와 X 및 Y 낙인 손잡이를 사용하여 FIB 초점과 난시를 가능한 한 빠르고 정확하게 조정합니다. 일시 중지 버튼을 눌러 FIB 스캔을 중지합니다.Nanobuilder 소프트웨어 내에서 실리콘 프로브 를 패턴화하기 위한 파일을 엽니다. 현미경 드롭다운 메뉴를 선택하고 스테이지 오리진 설정을 선택합니다. 현미경 드롭다운 메뉴를 선택한 다음 교정 감지기를 선택합니다.현미경 사용자 인터페이스에서 쿼드 원(Quad One)을 마우스로 한 번 클릭하여 쿼드 하나를 선택합니다. 확인을 클릭하여 교정을 시작합니다. 이 과정은 약 5분이 소요됩니다.ETD 및 ICE 검출기가 교정되는지 확인합니다. 소프트웨어 내에서 현미경 드롭다운 메뉴를 선택하고 실행 실행을 선택하여 패터닝 시퀀스를 시작합니다. 패턴이 완료되면 소프트웨어를 닫습니다.현미경 사용자 인터페이스 빔 제어 탭에서 통풍구를 누르고 현미경 빔을 종료하고 통풍구 주기를 시작합니다. 챔버가 환기하는 동안 스테이지를 적절한 좌표로 이동합니다. 챔버가 환기되면 깨끗한 니트릴 장갑을 착용하고 챔버 문을 열어 놓습니다.1.5밀리미터 육각렌치를 사용하여 스텁 어댑터에 세트 나사를 느슨하게 합니다. 챔버에서 패턴 프로브가 들어 있는 알루미늄 스텁을 제거합니다. 현미경 챔버 도어를 조심스럽게 닫습니다.문을 닫는 동안 쿼드런트 4에서 CCD 카메라 이미지를 시청하십시오. 스테이지 어댑터가 현미경 챔버의 중요한 구성 요소로부터 안전한 거리인지 확인합니다. 여기에 는 생크의 뒷면을 따라 FIB 에칭 나노 아키텍처와 비 기능 적 단일 생크 실리콘 프로브의 SEM 이미지가 표시됩니다.에칭 나노 아키텍처의 최종 치수는 200 나노미터 폭 의 평행선이 300 나노미터 떨어져 있으며 깊이는 200 나노미터였습니다. 프로브 표면으로 나노 아키텍처를 에칭하는 것이 임플란트 주변의 신경 밀도에 미치는 영향을 결정하기 위해 뉴런 핵은 염색되고 정량화되었습니다. 신경 생존은 임플란트 부위로부터 멀리 떨어져 있는 50미크로너 빈의 동일한 동물 거리에서 배경 영역의 백분율로 제시된다.이식 후 4주 동안 원활한 제어 임플란트와 비교하여 임플란트 부위로부터 100~150마이크로론 거리에서 나노 아키텍처 프로브 주변에 훨씬 더 많은 뉴런이 있었다. 나노 아키텍처는 또한 기능적인 단일 생크 실리콘 마이크로 전극및 전기 생리학적 측정의 뒷면을 따라 FIB에 새겨져 에칭 나노 아키텍처가 전극 성능에 미치는 영향을 조사하기 위해 정량화되었다. 전기 생리학적 결과는 매끄러운 제어 미세 전극에 비해 나노 아키텍처 미세 전극에서 단일 단위를 기록하는 채널의 증가 비율을 보였다.개념 파일럿 연구의 증거를 위해 하나만 이식되었기 때문에 나노 아키텍처 마이크로 전극에 대한 통계 적 분석이 수행되지 않았습니다. FIB 에칭은 연구원이 의료 기기에 지형 큐를 추가하면 세포 반응과 궁극적으로 장치의 성능을 향상시킬 수있는 방법을 조사 할 수 있습니다. FIB는 다양한 재료, 표면 형상 및 가장 중요한 것은 이미 제조된 장치에서 수행할 수 있기 때문에 이러한 방법을 적용할 수 있는 의료 기기의 폭은 무한합니다.

focused-ion-beam-lithography-to-etch-nano-architectures-into

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

산화물 나노 구조는 과학 기술에 새로운 기회를 제공합니다.  LaAlO3 와 SrTiO3 사이의 계면 전도성은 전도성 원자력 현미경 기술을 사용하여 거의 원자 정밀도로 제어 할 수 있습니다.  LaAlO3/SrTiO3 인터페이스에서 전도성 나노 구조를 생성하고 측정하기 위한 프로토콜이 시연됩니다.

작성 및 산화물 나노 구조의 저온 특성

우리는 표면 패터닝을 위한 스캐닝 터널링 현미경의 원자 계측과 선택적 원자층 증착 및 반응성 이온 에칭을 결합하기 위한 프로토콜을 보고합니다. 수많은 대기 노출 및 운송을 포함하는 견고한 프로세스를 사용하여 원자 계측을 갖춘 3D 나노 구조를 제작합니다.

원자 추적 가능한 나노 구조 제작

우리는 두께가 다른 몰리브덴 디셀레나이드(MoSe2) 층 반도체 나노 구조의 장치 제조 및 전기적 특성화에 대한 접근 방식을 설명합니다. 또한, 백금(Pt)을 접촉 금속으로 사용하는 집속 이온 빔 증착 방법에 의한 MoSe2층 나노결정용 옴 접촉의 제조에 대해 설명합니다.

오믹 접촉 제조 집중 이온 빔 기술 및 전기 특성 계층 반도체 나노 구조를 위해 사용

균일 한 크기의 나노 입자는 전자빔 (E-빔) 리소그래피에 의하여 폴리 (메틸 메타 크릴 레이트)의 패터닝 된 콘택 홀 크기 (PMMA) 레지스트 필름의 변동을 제거 할 수있다. 프로세스는 포토 레지스트의 리플 로우 및 플라즈마 - 습식 에칭 단계에 이어 접촉 홀에서 센터 기탁 나노 입자에 정전 깔때기를 포함한다.

희생 나노 입자의 사용은 E-빔 리소그래피에 의해 제조 연락 홀에서 샷 노이즈의 영향을 제거하는 방법

집중 된 이온 살을 사용 하 여 화학적 활성 LiPON 기반 고체 리튬-이온 nanobatteries의 제조에 대 한 프로토콜 제공 됩니다.

집중 된 이온 빔 제작 현장에서 테스트 LiPON 기반 고체 리튬-이온 Nanobatteries

여기 선물이 광역 스캐닝 프로브 나노리 프로브 배열의 반복 정렬 세포 표면 상호 작용 연구에 대 한 리소 그래피 패턴의 활용에 의해 사용에 대 한 프로토콜.

큰 지역 스캐닝 프로브 나노리 자동된 맞춤 및 셀 문화 연구에 대 한 기판 제작에의 응용에 의해 촉진

우리는 두 개의 널리 사용 전자 빔 레지스트에 자리 나노미터의 패턴을 정의 하는 수 차 수정 스캐닝 전송 전자 현미경 사용: 폴 리 (메 틸 메타 크리 레이트)와 수소 silsesquioxane. 저항 패턴 자리 나노미터 충실도 발사, 플라즈마 에칭를 사용 하 여 선택의 대상 재료에 복제 될 수 있습니다 및 저압에 의해 침투를 저항.

자리 나노미터 전자 빔 리소 그래피는 수 차 수정 스캐닝 전송 전자 현미경으로

리프오프 포토리소그래피, 나노 깊이 반응성 이온 에칭 및 실온 플라즈마를 통해 음향 나노 유체학용 리튬 니오베이트에 표면 음향파 작동 장치를 통합하여 나노 높이 채널의 제조를 시연합니다. 단결정 리튬 niobate의 표면 활성화 다층 결합, 산화물에 리튬 niobate 결합에 유사하게 유용한 공정.

음향 나노 유체학용 리튬 니오바테를 통한 표면 음향파 작동을 통합한 나노높이 채널 제조

극저온 집중 이온 빔 (FIB) 및 주사 전자 현미경 (SEM) 기술은 손상되지 않은 고액 계면의 화학 및 형태학에 대한 주요 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 이러한 인터페이스의 고품질 에너지 분산 X선(EDX) 분광지도를 준비하는 방법은 에너지 저장 장치에 중점을 두고 상세히 설명되어 있습니다.

Cryo-Focused Ion Beam Milling과 주사 전자 현미경 및 분광법을 결합하여 액체-고체 인터페이스의 나노스케일 특성화

우리 실험실에서 생산되는 형광등 nanoparticles는 그러한 생리적 항상성 동안 신호 및 중간 유체 동안 세포와 같은 생물 학적 시스템에서 영상 이온 농도와 이온 fluxes에 사용됩니다.

생물 학적 시스템에서 이온 농도의 측정을위한 형광 Nanoparticles

배우세요 집속 이온 빔 리소그래피(FIB)를 활용하여 마이크로 전극 표면에 나노 구조를 에칭하는 방법을. 이 기술은 생체 적합성을 향상시키고 염증 반응을 감소시켜 신경 기록의 품질을 높입니다.

마이크로 전극에 에칭 나노 아키텍처에 초점을 맞춘 이온 빔 리소그래피

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