Een microchip fabricageproces dat plasmonische pincet opgenomen wordt hier gepresenteerd. De microchip maakt het afbeelden van een gevangen deeltje trapping maximale krachten meten.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een microchip fabricageproces dat plasmonische pincet opgenomen wordt hier gepresenteerd. De microchip maakt het afbeelden van een gevangen deeltje trapping maximale krachten meten.
Plasmonische pincet gebruiken surface plasmon polaritonen om polariseerbare nanoschaal objecten beperken. Onder de verschillende ontwerpen van plasmonische pincet, kan slechts een paar geïmmobiliseerde deeltjes observeren. Bovendien zijn een beperkt aantal studies experimenteel gemeten exertable krachten op de deeltjes. De ontwerpen kunnen worden aangemerkt als de uitstekende soort nanodisk of de onderdrukte nanohole type. Voor deze laatste, microscopische observatie is zeer uitdagend. In dit artikel wordt een nieuw plasmonische pincet ingevoerde deeltjes, die beide in richtingen parallel en loodrecht op de symmetrieas van een plasmon nanohole structuur. Deze functie maakt het mogelijk om de beweging van elk deeltje observeren nabij de rand van de nanohole. Bovendien kunnen we kwantitatief schatten de maximale vangst krachten met behulp van een nieuwe vloeistofkanaal.
De mogelijkheid om microschaal objecten te manipuleren is een onmisbare functie voor veel micro / nano-experimenten. Direct contact manipulaties kunnen de gemanipuleerde objecten beschadigen. Het loslaten van de eerder gehouden voorwerpen is ook een uitdaging vanwege stiction problemen. Om deze problemen te overwinnen, verschillende indirecte werkwijzen waarbij fluïdische 1, 2 elektrische, magnetische 3 of fotonische krachten 4, 5, 6, 7, 8 voorgesteld. Plasmpnische trekker waarmee fotonische krachten gebruiken zijn gebaseerd op de fysische buitengewone veldversterking verscheidene orden groter is dan de invallende intensiteit 9. Deze uiterst sterke veld enhancement maakt het vangen van extreem kleine nanodeeltjes. Zo is aangetoond immobiliseren en te manipuleren nanoschaalvoorwerpen, zoals polystyreendeeltjes 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15 polymeerketens, 16 eiwitten, quantum dots 17 en DNA-moleculen 8, 18. Zonder plasmonische pincet, is het moeilijk te controleren nanodeeltjes omdat ze snel verdwijnen voordat ze daadwerkelijk zijn onderzocht of omdat ze beschadigd door de hoge intensiteit van de laser.
Vele plasmonische studies hebben gebruik gemaakt van verschillende nanoschaal goud structuren. We kunnen de goudstructuren indelen als uitstekende nanodisk types 12, 13, 14, 15, 19 , 20, 21 of onderdrukt nanohole types 7, 8, 10, 11, 22, 23. Qua beeldvorming gemak typen nanodisk zijn geschikter dan de soorten nanohole omdat in het laatste geval kan de goudsubstraten de waarnemingsoverzicht belemmeren. Bovendien is de plasmonische trapping optreedt nabij het plasmonische structuur en maakt waarneming nog lastiger. Om het beste van onze kennis, werd plasmonische trapping op nanohole types alleen geverifieerd met behulp van indirecte verstrooiing signalen. Er zijn echter geen succesvolle directe waarnemingen, zoals microscopische beelden, zijn gemeld. Er zijn maar weinig studies hebben de positie van de gevangen deeltjes beschreven. Een voorbeeld van zo'n resultaat werd gepresenteerd door Wang et al. Creëerden ze een gouden pilaar op een gouden ondergrond en observeerde de pArtikel beweging met behulp van een fluorescentiemicroscoop 24. Dit is echter alleen effectief voor het bewaken zijwaartse bewegingen niet in de richting parallel aan de bundelas.
In dit artikel introduceren we nieuwe fluidic microchip ontwerp en de fabricage procedures. Met deze chip tonen we de controle op plasmonically ingesloten deeltjes, zowel in richtingen parallel en loodrecht op de plasmonische nanostructuur. Verder meten we de maximale kracht van het geïmmobiliseerde deeltje door verhoging van de fluïdumsnelheid als het kantelpunt snelheid in de microchip vinden. Deze studie is uniek omdat de meeste studies over plasmonische pincet kan niet kwantitatief de maximale trapping krachten die in hun experimentele opstellingen te tonen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Let op: Gelieve al het relevante materiaal veiligheidsvoorschriften voor gebruik. Een aantal van de chemicaliën die worden gebruikt in microchip fabricage zijn acuut giftig en kankerverwekkend. Gelieve gebruik maken van alle passende veiligheidsmaatregelen in acht bij het uitvoeren van de fotolithografie en etsen processen, waaronder het gebruik van technische controles (zuurkast, hete plaat, en aligner) en persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, laboratoriumjas, full-length broek, en gesloten -toe schoenen).
1. Fabricage van de PDMS Microchannel
2. Werkwijze etsen van de Gold Plate
3. Montage van de Microchip
4. Verbetering van de Microchip Side oppervlakteruwheid PDMS Coating
OPMERKING: De gouden plaat met vaste afmetingen 400 x 150 pm2 relatief moeilijker te snijden dan de PDMS materiaal. Daarom de PDMS microkanaal van de wafel te verwijderen, wordt een scheermesje gebruikt voor het snijden van een groter stuk dan de gouden plaat. Na het combineren van de twee delen, moet de overtollige delen van de PDMS opzichte van de gouden plaat dan worden gesneden, waardoor de binnenkant van het kanaal vanaf de zijkant behulp van een microscoop (figuur 4a) kan worden waargenomen. Echter, het snijvlak, dat wordt gebruikt als een venster, een hoge oppervlakteruwheid en bijgevolg produceert troebel afbeeldingen van de deeltjes die stromen in het kanaal (fig4b). Coating met de PDMS oplossing wordt opnieuw uitgevoerd om dit probleem op te lossen.
5. Laser koppeling met de SMF-kabel Steek de Microchip
Opmerking: Voor het plasmonische pincet systeem wordt een optische vezel incident laser met een golflengte 1064 nm gebruikt. De SMF kabel wordt gebruikt omdat de diameter van de incident laser (5 mm) is veel te groot om de laserstraal emitteren bij de nanohole gefreesd goud blok (400 x 150 pm2) in de microchip. De manteldiameter van de SMF kabel 125 urn. Zo mag de invallende laser en SMF kabel gekoppeld.
6. Plasmonische Trapping van Single Fluorescent polystyreen Particle in de Microchip
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het fabricageproces van de PDMS microkanaal en nanohole gouden plaat is weergegeven in figuren 1 en 2. De methode om de twee delen samen de werkelijke microchip is weergegeven in figuur 3. De PDMS werd gesneden aan de binnenzijde van het kanaal zichtbaar vanaf de zijde van de microchip. Het was echter moeilijk de deeltjes stroomt in het kanaal als gevolg van de oppervlakteruwheid van het snijvlak te observeren. Daarom introduceerden we d...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De SMF kabel werd ingevoegd in de SMF kabelgat de microchip, zoals in de rechthoekige stip van figuur 6a. Omdat de SMF kabelgat groter dan de kabeldiameter, werd epoxylijm gebruikt om het gat af te dichten om de lekkage van de stromende deeltjes oplossing blokkeren. Vóór het aanbrengen van epoxylijm, moet het goud blok kabelrand coaxiaal uitgelijnd met de hand met behulp van een microscoop. Hoewel het ideaal voor de ingebrachte kabelrand en nanohole coaxiaal uitgelijnd, kan een kleine speling getolereer...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door de ICT-R & D-programma van MSIP / IITP (R0190-15-2040, Ontwikkeling van een inhoud configuratie management-systeem en een simulator voor 3D printen met behulp van slimme materialen).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Negatieve fotoresist | MicroChem | SU-8 2075 | |
| Ontwikkelaar | MicroChem | SU-8 Ontwikkelaar | |
| Positieve fotoresist | Merck Ltd. | AZ GXR-601 | |
| AZ Fotoresist Ontwikkelaars | Merck Ltd. | AZ 300 MIF | |
| HMDS | Merck Ltd. | AZ Adhesion Promoter | |
| Aligner | Midas System | MDA 400M | |
| Atmosferische plasmamachine | Atmospheric Process Plasma Co. | IDP-1000 | |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Corning | Sylgard 184 A/B | |
| Goud gecoate testslides | EMF Co. | TA124(Ti/Au) | |
| Au-etsmiddel | Transene Inc. | TFA | |
| Ti-etsmiddel | Transene Inc. | TFT | |
| 40X objectieflens | Edmund Optics | 40X DIN | |
| 60X waterimmersie objectieflens | Olympus | LUMPLFLN 60XW | |
| Optische vezel incident laser | IPG Photonic | YLR 10 | |
| SMF koppeling | Thorlabs | MBT612D/M | |
| Spuitmicropomp | Harvard | PC2 70-4501 | |
| Fluorescentiemicroscoop | Olympus | IX-51 | |
| Plasmasysteem | Femto Science Inc | CUTE-MPR |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.