Name: 음향 나노 유체학용 리튬 니오바테를 통한 표면 음향파 작동을 통합한 나노높이 채널 제조 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-02-05T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 23 s
Description: 배우세요 리튬 니오바트 기반 표면 음향파 작동이 통합된 나노높이 채널 제조 방법을. 실온 플라즈마 표면 활성화 다층 접합 기술을 활용하여 음향 나노 유체학 장치를 제작하는 과정을 상세히 확인하세요.

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저자는 이 일을 지원하는 자금과 시설의 제공에 대한 캘리포니아 대학과 UC 샌디에고의 NANO3 시설에 감사드립니다. 이 작품은 UCSD의 샌디에고 나노 기술 인프라 (SDNI)에서 부분적으로 수행되었다, 국립 나노 기술 조정 인프라의 회원, 이는 국립 과학 재단에 의해 지원되는 (그랜트 ECCS-1542148). 여기에 제시된 작품은 W.M. Keck 재단의 연구 보조금에 의해 아낌없이 지원되었습니다. 저자는 또한 해군 연구실 (그랜트 12368098을 통해)에 의해이 작품의 지원에 감사드립니다.

1. 나노 높이 채널 마스크 준비
<ol><li>포토리소그래피: 나노높이 채널의 원하는 모양을 설명하는패턴(그림 1B)을사용하여 정상적인 포토리소그래피 및 리프트 오프 절차를 사용하여 LN 웨이퍼에서 나노 높이 우울증을 생성합니다. 이러한 우울증은 이후 단계에서 웨이퍼 결합시 나노 높이 채널이 될 것이다. 참고 : 나노 스케일 우울증의 측면 치수는이 프로토콜의 마이크로 스케일입니다. 전자 빔 또는 He/Ne 이온 빔 리소그래피는 나노 스케일 측면 치수로 채널을 제작하는 데 사용할 수 있습니다. Ga+-기반 이온 빔 리소그래피는 팽윤 및 고르지 않은 기판프로파일(23)을일으킨다. 두 LN 웨이퍼의 방향이 일치해야 하며, 그렇지 않으면 열 응력으로 인해 웨이퍼 또는 이들 사이의 결합이 실패할 수 있습니다.</li>
	<li>건조 한 에칭에서 영역을 보호 하기 위해 스퍼터 증착: 스퍼터 증착 시스템에 웨이퍼를 배치 합니다. 챔버 진공을 5 x10-6 mTorr로 끌어내고, Ar이 2.5 mTorr에서 흐르도록 하고, 200W에서 스퍼터 Cr을 생성하여 아래 3단계에서 사용할 때 반응성 이온 에칭을 방지하는 400nm 두께의 희생 마스크를 생성합니다.</li>
	<li>리프트 오프: 웨이퍼를 완전히 담글 수 있는 충분한 아세톤을 가진 비커로 옮김으로 옮김. 중간 강도로 10분 간 소각하여 DI 물로 헹구고 웨이퍼를 건조한N2 플로우로 건조시다.</li>
	<li>다이싱: 다이싱 톱을 사용하여 전체 웨이퍼를 칩당 하나의 나노슬릿 패턴을 사용하여 개별 칩으로 주사위합니다. 참고: 프로토콜은 여기에서 일시 중지할 수 있습니다.</li>
</ol>2. 나노 높이 채널 제작
<ol><li>반응성 이온 에칭(RIE): RIE를 사용하여 NN 기판의 발견되지 않은 영역으로 나노 스케일 우울증을 에칭합니다. 희생 Cr에 의해 덮여 남은 영역은 에칭으로부터 보호됩니다. RIE 전력을 200W로 설정하고 챔버를 50°C로 가열하고 챔버 진공을 20 mTorr로 끌어내리고 SF6 유량을 10 sccm로 설정하고 20 분 동안 식각하여 LN에서 120 nm 깊이의 나노 슬릿을 생성합니다.</li>
	<li>채널 입구 및 출구용 구멍 드릴링: 양면 테이프를 사용하여 에칭된 LN 칩을 작은 강판에 부착하고 플레이트를 페트리 접시 바닥에 부착합니다. 페트리 접시는 LN 칩과 강판의 완전한 침수를 허용할 만큼 충분히 커야 합니다. 페트리 접시에 물을 채우고 칩을 완전히 담급니다. 0.5mm 직경의 다이아몬드 드릴 비트를 드릴 프레스에 부착하고 최소 10,000rpm의 고속으로 드릴링하여 원하는 입구와 콘센트를 가공합니다. 0.5 mm 두께의 기판을 통해 드릴링은 약 10~ 15 s24(도 1B)를취해야 한다. 참고: 드릴링 중 침지시 드릴 현장에서 과도한 국부 난방 및 미립자 방해를 방지합니다. 다른 유형의 드릴 비트는 작동하지 않을 수 있으며, 손 드릴링은 우리의 지식에 어떤 속도로도 불가능합니다. LN이 깨지지 않도록 하려면 10,000rpm 이상의 드릴 비트 회전 속도를 권장합니다.</li>
	<li>Cr 습식 에칭: 다이아몬드 팁 인그레이빙 펜을 사용하여 드릴링된 LN의 평평하고 우네치된 면을 명확하게 표시하여 나노 높이 채널이 나머지 단계에 있는 측면을 추적합니다. Cr etchant의 칩을 초음파 처리합니다. 참고: 프로토콜은 여기에서 일시 중지할 수 있습니다. Cr이 제거된 후 LN 칩의 어느 쪽이 에칭된 나노스케일 우울증을 가지고 있는지 확인하는 것은 매우 어렵다. 초음파 처리 시간은 에칭 속도와 Cr 마스크 두께에 따라 달라집니다.</li>
</ol>3. 실온 플라즈마 활성화 본딩
<ol><li>용매 세척 LN 칩: 칩 쌍(일반 포토리소그래피, 스퍼터 증착 및 리프트 오프 절차에 의해 제작됨)과 에칭된 나노스케일 우울증 칩 1개를 모아 본딩을 준비합니다. 칩 쌍을 초음파 처리 욕조에 넣고 초음파 처리에 넣은 비커에 넣고 2 분 동안 초음파 처리하십시오. 칩을 메탄올로 옮기고 초음파 처리하여 1 분 동안 칩을 DI 물로 옮김하십시오.</li>
	<li>피라냐 세척: H 2O2(물 30%)를H2SO 4(96%)에 추가하여 산 사용에 전념하는 통풍이 잘 되는 후드에 유리 비커에 피라냐 산을 준비합니다. 1:3의 비율로. 모든 칩을 테프론 홀더에 놓습니다. 홀더를 비커에 넣고 모든 칩을 피라냐 용액에 10 분 동안 담근 다음 칩과 홀더를 두 개의 별도의 DI 수조에서 순차적으로 헹구습니다. 건조한N2로 칩을 건조시키고 즉시산소(O2)플라즈마 활성화 장비로 이송하여 오염을 피하기 위해 취급 중에 칩을 덮어 두십시오. 주의: 피라냐 용액은 부식성이 높고, 산화가 강하며, 위험합니다. 교육기관에서 취급하는 특정 규칙을 따르지만 최소한 세심한 주의를 기울여 적절한 안전 장비를 착용하십시오. 작업이 완료되면 피라냐 용액을 전용 폐기물 용기에 붓기 전에 적어도 한 시간 동안 냉각해야합니다. 참고 : 두 개의 DI 수조에서 LN 칩을 두 번 헹구야합니다. 한 번 그들을 헹박하면 그 뒤에 잔류물이 결합을 망칠 가능성이 있습니다. 금 전극은 피라냐 용액에 대한 내성이 뛰어나기 때문에 IDT에 사용됩니다.</li>
	<li>플라즈마 표면 활성화: 150초 동안 120sccm에서O2 흐름에 노출되는 동안 120W의 전력으로 플라즈마를 사용하여 칩 표면을 활성화합니다. 참고 : 플라즈마 표면 처리는 신속하게 DI 수지 침지 후 LN 표면에 하이드록실 그룹을 형성하고, 나중에 결합을 촉진하기 위해 자유 표면 에너지를 증가시다.</li>
	<li>실온 접합: 건조한N2 흐름으로 샘플을 건조시키고 나노슬릿 칩을 원하는 위치에 SAW 장치 칩에 조심스럽게 놓습니다. 원하는 방향을 생성하도록 다시 정렬합니다. 그런 다음 핀셋 또는 이와 유사한 핀셋을 사용하여 중앙에서 샘플을 아래로 밀어 결합을 시작합니다. 처음 밀린 후 결합하지 못한 영역에서 부드럽게 밀어 내십시오. 참고: 본딩은 투명 LN을 통해 쉽게 볼 수 있습니다. 보세 영역은 완전히 투명합니다. 양면 연마되지 않은 LN은 평가하기가 더 어려울 것이다.</li>
	<li>접합 후 가열: 접합 된 샘플을 스프링 클램프에 놓고 열 팽창에도 불구하고 안전하게 하중을 발휘하고 클램핑 된 샘플을 실온 (25 °C)에서 오븐에 놓습니다. 오븐 가열 온도를 300 °C로 설정하고 램프 속도를 최대 2 °C / min으로 설정하고 2 시간까지 거주 한 다음 자동으로 차단하여 오븐 과 클램핑 된 샘플을 실온으로 자연적으로 냉각시되도록합니다. 참고: 프로토콜은 여기에서 일시 중지할 수 있습니다. 하이드록실 그룹 사이의 결합은 결합에서 물을 생성하고, 가열은 결합 강도를 크게 증가시키기 위해 물을 제거합니다. 적당한 클램핑 력으로 충분합니다. 서로 다른 방향이나 재료의 두 칩을 결합하려고 하면 열 팽창이 일치하지 않거나 결과적으로 응력에 따라 균열이 발생할 수 있습니다.</li>
</ol>4. 실험 설정 및 테스트
<ol><li>관찰: 반전된 현미경으로 나노슬릿을 관찰합니다. 광학 경로에 선형 편광 필터를 포함하고 회전하여 LN에서 두 배가 되는 버프링기반 이미지를 적절히 차단합니다. 입구를 통해 초순수 DI 물을 사용하여 완성 된 나노 슬릿에서 유체 움직임을 관찰하십시오. 참고: 초순수 액체는 특히 증발 후 막힘을 방지하는 것이 좋습니다.</li>
	<li>SAW 작동: 반사된 음향파를 방지하기 위해 SAW 장치의 끝에 흡수장치를 부착합니다. 신호 발생기를 사용하여 약 40MHz의 공진 주파수에서 정현파 전기장을 IDT에 적용합니다. 오실로스코프를 사용하여 장치에 적용된 실제 전압, 전류 및 전력을 측정합니다. 현미경에 부착된 카메라를 사용하여 나노슬릿 내에서 SAW 작동 중에 유체 모션을 기록합니다.</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 할 것이 없다.

실온 접합은 SAW 통합 나노슬릿 장치를 제작하는 데 핵심적인 핵심입니다. 성공적인 접합과 충분한 접합 강도를 보장하기 위해서는 다섯 가지 측면을 고려해야 합니다.
플라즈마 표면 활성화를 위한 시간 및 전력 플라즈마 전력을 증가하면 표면 에너지를 증가시키고 그에 따라 접합 강도를 증가시키는 데 도움이됩니다. 그러나 플라즈마 표면 활성화 시 전력을 증가시키는 단점은 표면 거칠기의 증가이며, 이는 나노슬릿 제조 및 유체 수송 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 플라즈마 표면 활성화 시간은 일정시간(21)후에 표면 에너지를 증가시키는 데 도움이 되지 않을 것으로 나타났다. 따라서, 플라즈마 활성화 시간 및 전력은 표면 에너지를 최대화하기 위해 정의되어야 하지만 표면 거칠기 증가의 희생은 아니다.
본딩 전 칩 세척 접...

나노 채널에서 제어 가능한 나노 스케일 유체 수송 -나노 유체 공학1- 대부분의 생물학적 거대 분자와 동일한 길이 척도에서 발생하며 생물학적 분석 및 감지, 의료 진단 및 재료 처리를 약속합니다. 다양한 설계 및 시뮬레이션은 지난 15 년 동안 온도 구배2,쿨롱 드래그3,표면 파4,정적 전기장5,6,7및 열중포기8에 따라 유체 및 입자 현탁액을 조작하기 위해 나노 유체학에서 개발되었습니다. 최근 SAW는 나노 채널에서 효과적인 유체 수송을 방지하는 표면 및 점성 력의 지배력을 극복하기에 충분한 음향 압력으로 나노 스케일 유체 펌핑 및 배수를 생산하는것으로 나타났습니다. 음향 스트리밍의 주요 이점은 유체 또는 입자 현탁액의 화학 세부 사항에 대한 우려없이 나노 구조의 유용한 흐름을 구동할 수 있다는 점이며, 이 기술을 활용하는 장치를 생물학적 분석, 감지 및 기타 물리 화학 응용 분야에서 즉시 유용하게 사용할 수 있다는 것입니다.
SAW 통합 나노 유체 장치를 제조하려면 SAW 생성을 용이하게 하기 위해 압전 기판, 리튬 니오바테10에있는 디지털 트랜스듀서(IDT)와 같은 전극을 제조해야 합니다. 반응성 이온 에칭(RIE)은 별도의 LN 피스에서 나노스케일 우울증을 형성하는데 사용되며, 두 조각의 LN-LN 접합은 유용한 나노채널을 생성한다. SAW 디바이스에 대한 제조 공정은 금속 스퍼터 또는 증발증착(11)과함께 정상 또는 리프트 오프 자외선 포토리소그래피를 사용하든, 많은 간행물에서 제시되었다. 특정 형상으로 채널을 에칭하는 LN RIE 공정의 경우, 다른 LN 배향, 마스크 재료, 가스 흐름 및 플라즈마 전력을 선택하여 식각 속도 및 채널의 최종 표면 거칠기에 미치는 영향은12,13,14,15,16으로조사되었다. 플라즈마 표면 활성화는 표면 에너지를 크게 증가시키고 따라서 LN17,18,19,20과같은 산화물의 접합 강도를 향상시키는 데 사용되었습니다. 마찬가지로 2단계 플라즈마 활성화 접합방법(21)을통해 SiO 2(유리)와 같은 다른 산화물과 LN을 이질적으로 결합할 수 있다. 실온 LN-LN 본딩은 특히, 상이한 세정 및 표면 활성화처리(22)를사용하여 조사되었다.
여기서, 우리는 40 MHzSAW 통합 100-nm 높이 나노 채널을 제조하는 과정을 상세히 설명하며, 종종 나노슬릿 채널이라고합니다(그림 1A). SAW 작동에 의한 효과적인 유체 모세관 충진 및 유체 배수는 이러한 나노 스케일 채널에서 나노슬릿 제조 및 SAW 성능의 타당성을 입증합니다. 우리의 접근 방식은 다양한 물리적 문제 및 생물학적 응용 에 대한 조사를 가능하게하는 나노 acoustofluidic 시스템을 제공합니다.

<table><tbody><tr><td>Absorber</td><td>Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA</td><td>Dragon Skin 10 MEDIUM</td><td></td></tr><tr><td>앰프</td><td>미니 회로, 브루클린, 뉴욕, 미국</td><td>ZHL&ndash; 1&ndash; 2W&ndash; S +</td><td></td></tr> <tr><td>카메라</td><td>니콘, 미나토, 도쿄, 일본</td><td>D5300</td><td></td></tr><tr><td>개발자</td><td>Futurrex, NJ, USA</td><td>RD6</td><td></td></tr><tr><td>다이아몬드 팁 조각 펜</td><td>Malco, 멤피스, 테네시, 미국</td><td>Malco A50 미국 제작 카바이드 팁 스크라이브</td><td></td></tr><tr><td>다이 싱 톱</td><td>디스코, 도쿄, 일본</td><td>디스코 자동 다이 싱 톱 3220</td><td></td></tr><tr><td>가열 오븐</td><td>Carbolite, Hope Valley, UK</td><td>HTCR 6/28</td><td>고온 클린 룸 오븐 - HTCR</td></tr><tr><td>홀 드릴러</td><td>Dremel, Mount Prospect, Illinois</td><td>모델 # 4000</td><td>4000 고성능 가변 속도 로터리</td></tr><tr><td>도립 현미경</td><td>Amscope, Irvine, CA, USA</td><td>IN480TC-FL-MF603</td><td></td></tr><tr><td>리튬 니오베이트 기판</td><td>PMOptics, Burlington, MA, USA</td><td>PWLN-431232</td><td>4" 양면 광택 0.5mm 두께 128°C; Y-회전 절단 니오베이산 리튬</td></tr> 마스크 <tr><td>정렬기</td><td>Heidelberg Instruments, Heidelberg, Germany</td><td>MLA150</td><td></td></tr><tr><td>Nano3 클린룸 시설</td><td>UCSD, La Jolla, CA, USA</td><td></td><td>제작 공정이 수행됩니다.</td></tr><tr><td>네거티브 포토레지스트</td><td>Futurrex, NJ, USA</td><td>NR9-1500PY</td><td></td></tr><tr><td>오실로스코프</td><td>Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA</td><td>InfiniiVision 2000 X-Series</td><td></td></tr><tr><td>플라즈마 표면 활성화</td><td>PVA TePla, Corona, CA, USA</td><td>PS100</td><td>Tepla Asher</td></tr><tr><td>편광판 시트</td><td>Edmund Optics, Barrington, NJ, USA#</td><td>86-182</td><td></td></tr><tr><td>RIE etcher</td><td>Oxford Instruments, Abingdon, UK</td><td>Plasmalab 100</td><td></td></tr><tr><td>신호 발생기</td><td>NF Corporation, 요코하마, 일본</td><td>WF1967 다기능 발생기</td><td></td></tr><tr><td>스퍼터 증착</td><td>Denton Vacuum , NJ, USA</td><td>Denton 18</td><td>Denton Discovery 18 스퍼터 시스템</td></tr><tr><td>테프론 웨이퍼 디퍼</td><td>ShapeMaster, Ogden, IL, USA</td><td>SM4WD1</td><td>웨이퍼 디퍼 4 "</td></tr></tbody></table>

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

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

유체의 제어 나노 스케일 조작은 표면과 점성 력의 지배로 인해 매우 어려운 것으로 알려져 있습니다. Megahertz 순서 표면 음향파(SAW) 장치는 최대 108m/s 2의표면에 엄청난 가속을 발생시켜 음향 스트리밍 및 음향 방사선력과 같은 음향 유체학을 정의하기 위해 많은 관찰된 효과를 담당합니다. 이러한 효과 마이크로 스케일에서 입자, 세포 및 유체 조작에 대 한 사용 되었습니다., 비록 더 최근 SAW 메커니즘의 완전히 다른 세트를 통해 나노 규모에서 비슷한 현상을 생산 하는 데 사용 되었습니다. 제어 가능한 나노 스케일 유체 조작은 물리적 및 생물학적 응용 분야에 유용한 초고속 유체 펌핑 및 생체 분자 역학에서 광범위한 기회를 제공합니다. 여기에서는 SAW 장치와 통합된 실온 리튬 니오바테(LN) 본딩을 통해 나노 스케일 높이 채널 제조를 시연합니다. 우리는 건식 에칭을 통한 나노 높이 채널 제작, 리튬 니오바테의 플라즈마 활성화 접합, 후속 이미징을 위한 적절한 광학 설정 및 SAW 작동을 포함한 전체 실험 과정을 설명합니다. 우리는 SAW에 의해 유도된 나노 스케일 채널에서 유체 모세관 충진 및 유체 배수에 대한 대표적인 결과를 보여줍니다. 이 절차는 미래의 나노 유체 공학 응용 분야에 기반을 두는 데 유용한 SAW 장치와의 나노 스케일 채널 제조 및 통합을위한 실용적인 프로토콜을 제공합니다.

우리는 SAW 통합 나노 유체 장치의 성공적인 제조 및 접합 후 나노 높이 LN 슬릿에서 유체 모세관 파일 및 SAW 유도 유체 배수를 수행합니다. 표면 음향파는 40MHz의 IDT의 공진 주파수에서 증폭된 정현파 신호에 의해 작동되는 IDT에 의해 생성되며, SAW는 압전 LN 기판을 통해 나노슬릿으로 전파됩니다. SAW와 상호 작용하는 나노슬릿 내의 유체의 거동은 반전된 현미경을 사용하여 관찰될 수 있다.
우리는 다른 폭의 100-nm 높이 채널에서 유체 모세관 충진을 보여줍니다. 그림 2는 초순수 DI 워터의 모세관 을 100-nm 높이의 두 채널, 폭 400 μm 및 다른 40 μm 폭으로 채우는 것을 보여줍니다. 초순수의 방울은 입구를 통해 나노슬릿으로 전달된다. 모세관은 전체 나노슬릿의 유체 충진을 유도하며, 더 큰 모세관력으로 인해 좁은 채널로 충전이 더 빠르게 발생합니다. 다른 점도 및 표면 장력의 다른 유체를 ...

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.

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...

당사의 프로토콜은 음향 나노 유체에 대한 리튬 니오바테를 통해 표면 음향 파 작동을 통합하는 나노 높이 채널의 상세한 제조 방법을 제공합니다. 이 기술은 단일 결정 리튬 niobate의 실온 플라즈마 표면 활성화 다층 접합을 수행하는 데 사용할 수 있습니다, 리튬 niobate 또는 이산화 화이산화물 및 기타 산화물을 접합하는 데 동등하게 유용한 과정. 모든 파편과 미립자 나노 높이 채널 형성에서 접합 실패를 방지하기 위해 세척 및 플라즈마 표면 활성화 공정 중에 제거해야합니다.이 방법의 시각적 데모는 전체 제작 프로세스를 자세히 캡처하여 다른 연구진을 위한 프로토콜을 명확하게 설명할 수 있습니다. 나노 높이 채널 마스크를 준비하려면 리프트오프 절차의 정상적인 포토리소그래피가 되도록 설계된 패턴이 새겨진 웨이퍼를 스퍼터 증착 시스템에 넣고 챔버 진공을 음극6밀리터로 5배 10으로 끌어당기도록 한다. 아르곤이 2.5밀리토르와 스퍼터 크롬을 200와트로 흐르도록 허용하여 18분 이내에 400나노미터 두께의 희생 마스크를 생성합니다.증착의 끝에서 웨이퍼를 아세톤 비커에 완전히 잠그고 웨이퍼를 중간 강도로 10분 동안 초음파 처리합니다. 초음파 처리가 끝나면 웨이퍼를 탈온화 된 물로 헹구고 마른 질소 흐름으로 웨이퍼를 건조시. 그런 다음 다이싱 톱을 사용하여 웨이퍼를 칩당 하나의 나노 슬릿 패턴으로 개별 칩으로 나눕니다.나노 높이 채널을 조작하려면 웨이퍼를 반응성 이온 에칭 챔버에 넣습니다. 리튬 니오바테에서 120 나노미터 깊은 나노 슬릿을 생성하도록 지시된 바와 같이 챔버 매개변수를 설정합니다. 채널 입구와 콘센트를 드릴려면 양면 테이프를 사용하여 페트리 접시 바닥에 작은 강판을 부착하고 에칭 칩을 접시에 부착합니다.접시를 물로 채우고 칩을 완전히 담그고 0.5 mm 직경의 다이아몬드 드릴 비트를 드릴 프레스에 부착하십시오. 그런 다음 분당 최소 10, 000 회전 속도로 드릴하여 원하는 입구와 콘센트를 가공합니다. 크롬 젖은 에칭의 경우, 다이아몬드 팁 조각 펜을 사용하여 드릴리튬 니오바테의 평평한 기네치 표면을 명확하게 표시하여 나노 높이 채널이 있는 측면을 추적하고 크롬 에탄의 칩을 초음파 처리합니다.칩의 용매 세척을 위해, 하나의 표면 음향 파 장치와 하나의 에칭 나노 스케일 우울증 칩으로 구성된 칩 쌍을 배치하고 초음파 욕조가 배치 아세톤의 비커에 쌍을 몰입. 아세톤에서 초음파 처리 2 분 후, 1 분 동안 메탄올의 칩을 초음파 처리합니다. 메탄올 초음파 처리의 끝에서, 탈이온 물에 칩을 헹구는.다음으로, 과산화수소는 통풍이 잘 되는 후드에 1대 3 비율로 황산에 추가하고 모든 칩을 테플론 홀더에 넣습니다. 조심스럽게 두 개의 순차적으로 탈온 수조에 칩과 홀더를 헹구기 전에 10 분 동안 피라냐 산의 비커에 홀더를 배치합니다. 두 번째 헹구기 후, 건조한 질소 흐름으로 칩을 건조시키고 즉시 오염을 피하기 위해 취급 중에 덮여 있도록 산소 플라즈마 활성화 장비에 샘플을 배치합니다.120와트의 전력을 사용하여 칩을 120 표준 입방 센티미터에서 150초 동안 산소 흐름에 노출시키면서 플라즈마로 칩 표면을 활성화합니다. 활성화가 끝나면 시료를 신선한 탈이온 수조에 2분 이상 즉시 담급하십시오. 건조한 질소 흐름으로 칩을 건조한 후, 나노 슬릿 칩을 적절한 방향으로 정렬한 칩과 원하는 위치에 표면 음향 파 장치 칩에 조심스럽게 놓습니다.그런 다음 핀셋 또는 이와 유사하여 센터에서 샘플을 눌러 채권을 시작하여 초기 우울증 후 결합하지 못한 부위에 부드러운 압력을 가합니다. 다음으로, 접합 된 샘플을 스프링 클램프에 놓고 열 팽창에도 불구하고 안전하게 하중을 발휘하고 고정 된 샘플을 실온 오븐에 놓습니다. 그런 다음 오븐 온도를 섭씨 300도까지 설정하여 분당 최대 섭씨 2도의 경사로 를 자동 차단하기 2 시간 전에 거주합니다.완성된 나노 슬릿에서 유체 모션을 관찰하기 위해, 나노 슬릿 칩을 반전 된 현미경 아래에 놓고 광학 경로의 선형 편광 필터를 통해 칩을 회전시켜 리튬 니오바테에서 배금기 기반 이미지를 적절하게 차단합니다. 그런 다음 입구에 초순수 탈이온 수를 추가하고 유체 진행을 이미지합니다. 표면 음향 파 작동의 경우, 반사 된 음향 파 장치를 방지하기 위해 표면 음향 파 장치의 끝에 흡수기를 부착하고 신호 발생기의 공명 주파수를 약 40 메가 헤르츠로 설정합니다.증폭기를 사용하여 신호를 증폭하고 오실로스코프를 사용하여 장치에 적용된 실제 전압, 전류 및 전력을 측정합니다. 그런 다음 비동동 전기장을 디지털 트랜스듀서에 적용하고 나노 슬릿 내에서 작동 하는 동안 유체 모션을 기록 합니다. 이러한 이미지에서, 초순수 탈온화 수의 모세관 충전은 100나노미터 키 400 마이크로미터 폭 채널과 100나노미터 키 40 마이크로미터 폭 채널 1개로 나타났다.모세관힘은 입구를 통해 전달되는 초순수 한 방울로 전체 나노 슬릿의 유체 충전을 끌어내고, 더 큰 모세관력으로 인해 좁은 채널 내에서 충전이 더 빨리 일어났다. 본 실험에서, 100나노미터 높이의 슬릿에 물이 배수되어 표면 음향파 장치의 중간에 최대 음향 에너지를 나타내는 가운데 최대 길이의 물공기 인터페이스를 보여주었다. 약 1와트의 임계값 적용 전력은 눈에 보이는 배수 현상을 구동하기 위해 모세관 압력보다 더 큰 음향 압력을 강제로 필요합니다.대부분의 제조 공정은 마이크로 스케일 미립자 오염을 방지하기 위해 깨끗한 방에서 수행되어야하며 충전에 사용되는 유체는 나노 슬릿의 막힘을 방지하기 위해 초순수해야합니다. 우리의 접근 방식은 나노 스케일에서 다양한 물리적 문제와 생물학적 응용 분야의 조사를위한 나노 음향 유체 시스템을 제공합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

이 비디오에서 우리는 먼저 표면 탄성파 (SAW) 음향 역류 장치의 제조 및 운영 절차에 대해 설명합니다. 우리는 그 SAW 장치를 펌핑 내 성적 유동 가시화하고 복잡한 흐름의 정량 분석​​ 모두 허용 실험 설정을 보여줍니다.

표면 음향 파 중심의 어쿠스틱 역류 미세 유체의 제조, 운영 및 유동 가시화

이 프로토콜은 미세유체 소자를 사용하여 자동화된 소량(0.15–1.5ml) 입자 분리를 수행하기 위한 시스템 아키텍처를 설명하고 음향 유체 소자 성능 및 작동을 최적화하는 방법에 대해 설명합니다.

미세 유체 정밀 작은 볼륨 샘플 처리를위한 플랫폼 및 음향 마이크로 디바이스로 구분 생물 입자 크기의 사용

Acoustofluidic 장치는 조작 집중 정지 마이크로 및 나노 요소를 분리하는 미세 유체 채널 내에서 초음파를 사용합니다. 이 프로토콜은 피복 유체의 도움없이 중앙 유선형 입자를 집중 벌크 음향 정상파와 같은지지 장치의 제조 및 동작을 설명한다.

제조 및 Acoustofluidic 장치의 작동은 입자의 초점 쉬스에 대한 대량 음향 서 파도 지원

듀얼 주파수 여기 미세 채널에 미를 조작 하기 위한 프로토콜 제공 됩니다.

듀얼 주파수 업무가 표면 음향 파도 서 서 Microparticle 조작

두 가지 제조 기술, 리프트 오프 및 습식 에칭, 압전 기판에 디지털 전극 변환기를 생산에 설명, 리튬 niobate, 널리 표면 음향 파를 생성하는 데 사용되는 나노 스케일 유체에 마이크로에서 광범위한 유틸리티를 찾는. 생산된 전극은 레일리 표면 음향파를 효율적으로 유도하는 것으로 나타났다.

리튬 니오바테에 표면 음향 파 장치의 제조

리튬 니오바테상 플레이트 전극의 직류 스퍼터링을 통한 압전 두께 모드 트랜스듀서의 제조가 설명된다. 또한, 트랜스듀서 홀더와 유체 공급 시스템으로 안정적인 작동을 달성하고 특성화는 임피던스 분석, 레이저 도플러 진동, 고속 이미징 및 레이저 산란을 이용한 액적 크기 분포를 통해 입증된다.

원자화 및 부동 유체학을 위한 두께 모드 압전 장치의 제조 및 특성화

리튬 이온 배터리의 동전 전지를 구성하고 테스트하는 프로토콜이 설명되어 있습니다. , 작업 전극을 만드는 카운터 전극을 준비, 글러브 박스 안에 셀을 조립하고 세포를 테스트의 구체적인 절차가 제공됩니다.

건설과 리튬 이온 배터리의 동전 전지의 테스트

위상 시프트 nanoemulsions (PSNE)는 지역화 된 난방을 개선하고 종양의 열 절제를 개선하기 위해 높은 강도 집중 초음파를 사용하여 기화 할 수 있습니다. 이 보고서에서는 좁은 크기 분포와 안정 PSNE의 준비가 설명되어 있습니다. 또한, 초음파로 인한 박리에 기화의 PSNE의 영향은 조직 - 모방의 유령에서 증명된다.

음향 액적 기화 및 버블이 강화 된 초음파로 인한 박리에 대한 좁은 크기 분포와 위상 - 교대 Nanoemulsions의 합성

균일한 인클로저를 실현하기 위해 두 개의 실리콘 웨이퍼를 영구적으로 접합하는 방법이 설명되어 있다. 여기에는 웨이퍼 준비, 세척, RT 본딩 및 어닐링 프로세스가 포함됩니다. 생성된 접합 웨이퍼(cells)는 인클로저 ~1%1,2의균일성을 갖는다. 그 결과 형상을 통해 제한된 액체와 가스를 측정할 수 있습니다.

실리콘 다이렉트 웨이퍼 본딩을 통한 균일한 나노스케일 캐비티 제조

우리는 기존 광학 리소그래피의 회절 한계가 낮은 광 강도에서 광이성질체화에 의해 유도된 유기 광변색 유도체의 전이를 활용하여 극복할 수 있다고 보고합니다. 1-3 이 논문은 우리의 제조 기술과 두 가지 잠금 메커니즘, 즉 하나의 광이성질체의 용해와 전기화학적 산화에 대해 간략하게 설명합니다.

광학 가포 전환을 통해 패터닝 - 제조 및 특성

배우세요 리튬 니오바트 기반 표면 음향파 작동이 통합된 나노높이 채널 제조 방법을. 실온 플라즈마 표면 활성화 다층 접합 기술을 활용하여 음향 나노 유체학 장치를 제작하는 과정을 상세히 확인하세요.

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

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