AC elektrokinetische Verschijnselen Gegenereerd door micro-elektrode Structures

Summary

Het manipuleren van vloeistoffen en zwevende deeltjes in de micro-en nano-schaal is steeds meer een realiteit als enabling technologies, zoals AC elektrokinetics, verder te ontwikkelen. Hier bespreken we de fysica achter AC elektrokinetics, hoe u deze apparaten en hoe de experimentele waarnemingen te interpreteren fabriceren.

Abstract

Het veld van AC elektrokinetics groeit snel te wijten aan zijn vermogen om dynamische vocht en deeltje manipulatie uit te voeren op de micro-en nano-schaal, die essentieel is voor Lab-on-a-Chip toepassingen. AC elektrokinetische verschijnselen te gebruiken elektrische velden om de krachten te genereren die inwerken op vloeistoffen of zwevende deeltjes (inclusief die van diëlektrisch of biologisch materiaal) en ervoor zorgen dat ze te bewegen in verbazingwekkende manieren ^{1, 2.} Binnen een enkel kanaal, kan AC elektrokinetics volbrengen vele essentiële on-chip bewerkingen zoals actieve micro-mixing, deeltje scheiding, deeltje positionering en micro-kletteren. Een enkel apparaat kan volbrengen een aantal van deze operaties door simpelweg te passen operationele parameters, zoals frequentie of amplitude van de aangelegde spanning. Geschikte elektrische velden kan gemakkelijk gemaakt worden door micro-elektroden geïntegreerd in microkanalen. Het is duidelijk uit de enorme groei op dit gebied, dat AC elektrokinetics waarschijnlijk zal een diepgaand effect op de gezondheidszorg diagnostiek ^3-5, bewaking van het milieu ⁶ en ⁷ binnenlandse veiligheid.

In het algemeen zijn er drie AC elektrokinetische verschijnselen (AC elektro-, dielectrophoresis en AC elektrothermische effect) elk met unieke afhankelijkheden op de operatietafel parameters. Een verandering in deze parameters kan leiden tot een fenomeen te worden dominant boven de andere, waardoor het veranderen van de deeltje of vloeistof gedrag.

Het is moeilijk te voorspellen het gedrag van deeltjes en vloeistoffen te wijten aan de ingewikkelde fysica die AC elektrokinetics ten grondslag liggen. Het is het doel van deze publicatie aan de natuurkunde uit te leggen en toe te lichten deeltje en vloeistof gedrag. Onze analyse omvat ook hoe verzinnen de elektrode structuren die ze genereren, en hoe te interpreteren een groot aantal experimentele waarnemingen met behulp van verschillende populaire apparaat ontwerpen. Deze video artikel helpt wetenschappers en technici te begrijpen van deze verschijnselen en kan hen aanmoedigen om te starten met behulp van AC elektrokinetics in hun onderzoek.

Protocol

Fabriceren van Cr / Au elektroden op glas substraten

Deel 1A: Natte Etch Methode

* Voor de hoogste kwaliteit apparaten, moet het productieproces worden uitgevoerd in een clean room of onder afzuigkappen met laminaire stroming, zodat stof en andere verontreinigingen hebben geen invloed op het patroon.

1. 2-inch met 4-inch glazen dia's zijn geplaatst in een verwarmde (80 ° C) Piranha-oplossing (5:07 H ₂ O _2: H ₂ SO ₄₎ gedurende 30 minuten om verontreinigingen (vooral organische) te verwijderen en daarna gespoeld in DI water en gedroogd met perslucht.
2. ....

Discussion

In deze video, hebben we laten zien een breed scala van deeltjes en vloeistof manipulatie gedrag veroorzaakt door AC elektrokinetische verschijnselen. De elektroden dat deze verschijnselen te genereren zijn eenvoudig te fabriceren en kan gemakkelijk worden geïntegreerd in tal van andere systemen. Zoals we hebben laten zien, zijn er tal van toepassingen voor het gebruik van AC elektrokinetics. De veelzijdigheid van deze apparaten, evenals de snelle karakter van manipulatie, maakt ze bijzonder aantrekkelijk. Als de gezondheidszorg en andere i.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
2" by 4" Pyrex Glass Slide	Substrate			Pyrex 7740
chrome mask	material			This photomask will have the micr–lectrode patterns on them and can be ordered from a variety of microfabrication centers.
PDMS Microchannels	material			These may be fabricated and used in-house or a simple microscope slide will suffice.
Hydrogen Peroxide 30%	Reagent	Fisher Scientific	7722-84-1	Certified ACS, Fisher Scientific
Sulfuric Acid	Reagent	Fisher Scientific	A300-212	Certified ACS Plus
Acetone Electronic Grade	Reagent	Fisher Scientific	A946-4
Shipley 1827 Positive Photoresist	Reagent	MicroChem Corp.
Shipley 351 Developer	Reagent	MicroChem Corp.
Gold Etchant	Reagent	Transene Company, Inc.	Type TFA
Chrome Photomask Etchant	Reagent	Cyantek Corporation	CR-7S
NR-7 1500 PY Negative Resist	Reagent	Futurrex
RD6 Developer	Reagent	Futurrex