Kontrolowany nanoskalowy transport płynów w nanokanałach - nanofluidics1 - występuje w tych samych skalach długości, co większość makrocząsteczek biologicznych i jest obiecujący dla analizy biologicznej i detekcji, diagnostyki medycznej i przetwarzania materiałów. W nanofluidyce opracowano różne projekty i symulacje do manipulowania płynami i zawiesinami cząstek w oparciu o gradienty temperatury2, Coulomb dragging3, fale powierzchniowe4, statyczne pola elektryczne5,6,7, oraz termoforeza8 w ciągu ostatnich piętnastu lat. Ostatnio pokazano, że SAW 9 wytwarza pompowanie i opróżnianie płynów w nanoskali z wystarczającym ciśnieniem akustycznym, aby przezwyciężyć dominację sił powierzchniowych i lepkich, które w przeciwnym razie uniemożliwiają efektywny transport płynów w nanokanałach. Kluczową zaletą strumieniowania akustycznego jest jego zdolność do kierowania użytecznym przepływem w nanostrukturach bez obaw o szczegóły składu chemicznego zawiesiny płynu lub cząstek, co sprawia, że urządzenia wykorzystujące tę technikę są natychmiast przydatne w analizie biologicznej, wykrywaniu i innych zastosowaniach fizykochemicznych.
Produkcja zintegrowanych z SAW urządzeń nanofluidycznych wymaga produkcji elektrod - przetwornika międzypalcowego (IDT) - na podłożu piezoelektrycznym, niobianu litu10, aby ułatwić generowanie SAW. Reaktywne trawienie jonowe (RIE) służy do tworzenia wgłębienia w skali nano w oddzielnym kawałku LN, a wiązanie LN-LN dwóch części tworzy użyteczny nanokanał. Proces wytwarzania urządzeń SAW został przedstawiony w wielu publikacjach, zarówno przy użyciu normalnej, jak i lift-off fotolitografii ultrafioletowej wraz z napylaniem metalu lub osadzaniem przez parowanie11. W przypadku procesu LN RIE w celu wytrawienia kanału w określonym kształcie, zbadano wpływ wyboru różnych orientacji LN, materiałów maski, przepływu gazu i mocy plazmy na szybkość wytrawiania i końcową chropowatość powierzchni kanału12,13,14,15,16. Aktywacja powierzchni plazmy została wykorzystana do znacznego zwiększenia energii powierzchniowej, a tym samym poprawy siły wiązania w tlenkach, takich jak LN17,18,19,20. Możliwe jest również niejednorodne wiązanie LN z innymi tlenkami, takimi jak SiO2 (szkło) za pomocą dwuetapowej metody wiązania aktywowanego plazmą21. Klejenie LN-LN w temperaturze pokojowej zostało w szczególności zbadane przy użyciu różnych zabiegów czyszczenia i aktywacji powierzchni22.
Tutaj szczegółowo opisujemy proces wytwarzania nanokanałów o wysokości 100 nm zintegrowanych z SAW 40 MHz, często nazywanych kanałami nanoszczelinowymi (Rysunek 1A). Skuteczne napełnianie kapilar płynów i odprowadzanie płynu za pomocą aktywacji SAW pokazuje zasadność zarówno wytwarzania nanoszczelin, jak i wydajności SAW w takim kanale w nanoskali. Nasze podejście obejmuje system nano-akustofluidyczny umożliwiający badanie różnych problemów fizycznych i zastosowań biologicznych.