Name: Litografia mikrodziurkowania do generowania mikro- i submikronowych wzorów na podłożach polimerowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-07-02T08:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 24 s
Description: Poznaj litografię mikrodziurkowania do tworzenia mikro- i submikronowych wzorów na polimerach. Ta metoda umożliwia szybką produkcję struktur bez agresywnych chemikaliów, z zastosowaniami w czujnikach glukozy i mikrofluidyce.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Praca ta była częściowo finansowana z grantów NSFDMI-0508454, NSF/LEQSF(2006)-Pfund-53, NSF-CMMI-0811888 oraz NSF-CMMI-0900595.

<ol><li>Menon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conducting+polymers%3A+Nobel+Prize+in+Chemistry%2C+2000%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Science%22%5BJournal%5D)">Conducting polymers: Nobel Prize in Chemistry, 2000.</a> Current Science. 79, 1632(2000).</li>
<li>Inzelt, G., Pineri, M., Schultze, J. W., Vorotyntsev, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+and+proton+conducting+polymers%3A+recent+developments+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Electron and proton conducting polymers: recent developments and prospects.</a> Electrochimica Acta. 45, 2403(2000).</li>
<li>Adhikari, B., Majumdar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymers+in+sensor+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">Polymers in sensor applications.</a> Progress in Polymer Science. 29, 699(2004).</li>
<li>Chakraborty, A., Liu, X., Parthasarathi, G., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+intermediate-layer+lithography+method+for+generating+multiple+microstructures+made+of+different+conducting+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Microsystem+Technologies%22%5BJournal%5D)">An intermediate-layer lithography method for generating multiple microstructures made of different conducting polymers.</a> Microsystem Technologies. 13 (8), 1175(2007).</li>
<li>Madou, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMadou%2C+M+%22Fundamentals+of+Microfabrication%22">Fundamentals of Microfabrication</a>. , CRC Press. (1995).</li>
<li>Bustillo, J. M., Howe, R. T., Muller, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+micromachining+for+microelectromechanical+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+IEEE%22%5BJournal%5D)">Surface micromachining for microelectromechanical systems.</a> Proceedings of the IEEE. 86, 1552(1998).</li>
<li>Liu, X., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intermediate-layer+lithography+for+producing+metal+micropatterns%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+and+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Intermediate-layer lithography for producing metal micropatterns.</a> Journal of Vacuum Science and Technology B. 25, 677(2007).</li>
<li>Chakraborty, A., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+conducting+polymer+microwire+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Microsystem+Technologies%22%5BJournal%5D)">Multiple conducting polymer microwire sensors.</a> Microsystem Technologies. 15, 1737(2009).</li>
<li>Chakraborty, A., Liu, X., Luo, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChakraborty%2C+A+%22Polypyrrole%3A+A+new+patterning+approach+and+applications.+Polypyrrole%3A+Properties%2C+Performance+and+Applications%22">Polypyrrole: A new patterning approach and applications. Polypyrrole: Properties, Performance and Applications</a>. Mason, E. C., Weber, A. P. , Nova Science Publishers, Inc. (2011).</li>
<li>Poddar, R., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+approach+to+fabricate+a+PPy%2Fp-type+Si+heterojunction%5BTitle%5D)+AND+%22Solid-State+Electronics%22%5BJournal%5D)">A novel approach to fabricate a PPy/p-type Si heterojunction.</a> Solid-State Electronics. 50, 1687(2006).</li>
<li>Liu, X., Chakraborty, A., Luo, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLiu%2C+X+%22Generation+of+all-polymeric+diodes+and+capacitors+using+an+innovative+intermediate-layer+lithography.+Progress+in+Solid+State+Electronics+Research%22">Generation of all-polymeric diodes and capacitors using an innovative intermediate-layer lithography. Progress in Solid State Electronics Research</a>. Martingale, J. P. , Nova Science Publishers, Inc. 127-139 (2008).</li>
<li>Liu, X., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Au+sidewall+micropatterns+using+a+Si-reinforced+PDMS+mold%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Au sidewall micropatterns using a Si-reinforced PDMS mold.</a> Sensors and Actuators A. 152, 96(2009).</li>
<li>Liu, X., Chakraborty, A., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+micropatterns+on+the+sidewalls+of+a+thermal+shape+memory+polystyreme+block%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Fabrication of micropatterns on the sidewalls of a thermal shape memory polystyreme block.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 20, 095025(2010).</li>
<li>Chakraborty, A., Liu, X., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+micropatterns+on+channel+sidewalls+using+strain-recovery+property+of+a+shape-memory+polymer%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%22%5BJournal%5D)">Fabrication of micropatterns on channel sidewalls using strain-recovery property of a shape-memory polymer.</a> Sensors and Actuators A. , Accepted (2011).</li>
<li>Liu, X., Luo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+supe-hydrophobic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Fabrication of supe-hydrophobic channels.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 20, 25029(2010).</li>
<li>Luo, C., Meng, F., Liu, X., Guo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reinforcement+of+PDMS+master+using+an+oxide-coated+silicon+plate%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronics+Journal%22%5BJournal%5D)">Reinforcement of PDMS master using an oxide-coated silicon plate.</a> Microelectronics Journal. 37, 5(2006).</li>
<li>Luo, C., Garra, J., Schneider, T., White, R., Currie, J., Paranjape, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+ablation+of+PMMA+for+water+release+using+a+microheater%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%22%5BJournal%5D)">Thermal ablation of PMMA for water release using a microheater.</a> Sensors and Actuators A. 114, 123(2004).</li>
</ol>

Nie zadeklarowano żadnych konfliktów interesów.

Informacje dotyczące rozwiązywania problemów: Kluczowe uwagi dotyczące tworzenia jedno- i wielowarstwowych mikrowzorów z polimerów przewodzących i metali przy użyciu operacji „wycinania”: (1) Temperatura tłoczenia zapewnia płynność pośredniej warstwy PMMA, co pozwala na uzyskanie optymalnych wyników. Zaleca się rozpoczęcie od dolnej granicy zakresu i stopniowe zwiększanie temperatury, jeśli nie osiągnięto pożądanych rezultatów. Zbyt wysoka temperatura może spowodować zmianę właściwości chemicznych i/lub ...

<table><tbody><tr><td>PMMA </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>495C9</td><td>Rozpuszczalnikiem jest chlorobenzen. Roztworem PMMA należy posługiwać się pod wyciągiem z odpowiednią wentylacją. Nie wdychać oparów. Instrukcje dotyczące bezpiecznego obchodzenia się z substancją znajdują się w MSDS.</td></tr><tr><td>PPy </td><td>Sigma-Aldrich</td><td>--</td><td>5% wag. w wodzie. Stosowano bez dalszego przygotowania.</td></tr><tr><td>PEDOT-PSS</td><td>H. C. Starck Co.</td><td>Baytron P HC V4</td><td>Autorski rozpuszczalnik. Stosowano bez dalszego przygotowania.</td></tr><tr><td>SPANI</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>--</td><td>Forma rozpuszczalna w wodzie. Stosowano bez dalszego przygotowania.</td></tr><tr><td>Maszyna do tłoczenia na gorąco </td><td>JenoptikMikrotechnik Co.</td><td>HEX 01/LT</td><td></td></tr><tr><td>Urządzenie do napylania</td><td>Cressington Co.</td><td>208HR</td><td></td></tr><tr><td>Urządzenie FIB </td><td>Carl Zeiss, Inc.</td><td>FIB Crossbeam 1540 XB</td><td></td></tr><tr><td>Powlekarka rotacyjna</td><td>Headway Research Inc.</td><td>PWM32-PS-R790 Spinner System</td><td></td></tr><tr><td>Urządzenie RIE</td><td>Technics MicroRIE Co.</td><td>--</td><td></td></tr><tr><td>Fotorezist </td><td>Shipley Co.</td><td>S1813</td><td></td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>Zestaw do elastomeru silikonowego Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>Arkusz HDPE </td><td>US Plastic Corp.</td><td>--</td><td></td></tr><tr><td>Arkusz PMMA</td><td>Cyro Co.</td><td>--</td><td></td></tr><tr><td>Dwustronna taśma klejąca </td><td>Scotch Co.</td><td>--</td><td></td></tr><tr><td>Taśma jednostronna</td><td>Delphon Co.</td><td>Ultratape # 1310</td><td></td></tr><tr><td>Szklane mikropipety</td><td>FHC, Inc.</td><td>30-30-1</td><td></td></tr><tr><td>Zacisk</td><td>Office Depot</td><td>Zacisk typu Bulldog</td><td></td></tr><tr><td>Nawilżacz</td><td>Vicks Co.</td><td>Nawilżacz bezfiltrowy</td><td></td></tr></tbody></table>

litografia mikropunczowania w celu generowania wzorów mikro- i submikronowych na podłożach polimerowych

Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

Polimery przewodzące wzbudziły duże zainteresowanie od czasu odkrycia wysokiej przewodności domieszkowanego poliacetylenu w 1977 roku1. Oferują one takie zalety jak niska waga, łatwość dostosowywania właściwości oraz szerokie spektrum zastosowań2,3. Ze względu na wrażliwość polimerów przewodzących na warunki środowiskowe (np. powietrze, tlen, wilgoć, wysoką temperaturę i roztwory chemiczne), techniki litograficzne stwarzają znaczne wyzwania techniczne podczas pracy z tymi materiałami4. Przykładowo, obecne metody fotolitograficzne, takie jak ultrafiolet (UV), nie nadają się do nadawania wzorów polimerom przewodzącym ze względu na zastosowanie w tych metodach procesów trawienia mokrego i/lub suchego. Ponadto obecne mikro/nanosystemy mają głównie formę planarną5,6. Jedna warstwa struktur jest budowana na górnych powierzchniach innej warstwy wykonanych elementów. Wiele warstw tych struktur jest nakładanych jedna na drugą w celu utworzenia licznych urządzeń na wspólnym podłożu. Powierzchnie boczne mikrostruktur nie były wykorzystywane do konstrukcji urządzeń. Z drugiej strony, wzory na ściankach bocznych mogłyby być wykorzystane na przykład do budowy obwodów 3D, modyfikowania kanałów płynowych oraz kierowania poziomym wzrostem nanodrutów i nanorurek.
Metoda makroperforacji jest stosowana w przemyśle produkcyjnym od ponad stu lat w celu tworzenia makrowzorów w blachach. Zainspirowani tym podejściem opracowaliśmy metodę litografii mikroperforacyjnej (MPL), aby pokonać trudności związane z wzorcowaniem polimerów przewodzących i generowaniem wzorów na ściankach bocznych. Podobnie jak metoda makroperforacji, MPL obejmuje dwie operacje (Rys. 1): (i) wycinanie oraz (ii) wyciąganie. Operację „wycinania” zastosowano do wzorcowania trzech polimerów przewodzących4: polypyrolu (PPy), poli(3,4-etylenodioksytiofen)-poli(4-styrenosulfonianu) (PEDOT) i polianiliny (PANI). Wykorzystano ją również do tworzenia mikrostruktur z Al7. Wytworzone mikrostruktury z polimerów przewodzących posłużyły jako czujniki wilgotności8, chemiczne8 oraz sensory glukozy9. Połączone mikrostruktury Al i polimerów przewodzących zostały wykorzystane do produkcji kondensatorów i różnych heterozłączy9,10,11. Operację „wycinania” zastosowano także do generowania wzorów submikronowych, takich jak linie PPy o szerokości 100 i 500 nm, a także druty Au o szerokości 100 nm. Operację „wyciągania” wykorzystano w dwóch zastosowaniach: (i) do wytworzenia wzorów ścianek bocznych z Au na kanałach z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE), które mogą być użyte do budowy mikrosystemów 3D12,13,14, oraz (ii) do wytworzenia mikrosłupków z polidimetylosiloksanu (PDMS) na podłożach z HDPE w celu zwiększenia kąta zwilżania kanału15.

Opracowano metodę litografii mikroperforacyjnej w celu wytwarzania wzorów mikro- i submikronowych na powierzchniach górnych, bocznych i dolnych podłoży polimerowych. Pozwala ona pokonać trudności związane z nanoszeniem wzorów na polimery przewodzące oraz tworzeniem wzorów na ściankach bocznych. Metoda ta umożliwia szybkie wytwarzanie wielu elementów i nie wymaga zastosowania agresywnych odczynników chemicznych.

Litografia mikropunczowania w celu generowania wzorów mikro- i submikronowych na podłożach polimerowych

Polimery przewodzące przyciągnęły ogromną uwagę od czasu odkrycia wysokiej przewodności w domieszkowanym poliacetylenie w 1977 roku. Oferują one zalety takie jak...

Ogólnym celem niniejszej pracy jest wytworzenie wzorów mikro- i submikronowych na górnej ściance bocznej oraz dolnej powierzchni podłoża polimerowego do różnorodnych zastosowań. Jest to realizowane poprzez najpierw nałożenie pośrednich i docelowych warstw polimerowych na sztywną powierzchnię. Następnie wytwarzane są struktury form o krawędziach ostrych i zaokrąglonych, które służą do tłoczenia podłoża w temperaturze powyżej temperatury zeszklenia polimeru pośredniego, która jednocześnie znajduje się poniżej temperatury topnienia polimeru docelowego.Po ochłodzeniu podłoża usuwa się formę, odsłaniając wzory mikro- i submikronowe na powierzchniach podłoży polimerowych. Pierwszymi zastosowaniami biomedycznymi litografii z mikroperforacją są mikrobiomy z PPY wytworzone w procesie wycinania, które są wykorzystywane do detekcji glukozy.Po drugie, kanały HDP wytworzone metodą wyciągania mogą być wykorzystywane jako kanały mikroprzepływowe w urządzeniach typu lab-on-a-chip w celu zmniejszenia tarcia przepływu cieczy. W tej procedurze podłoże silikonowe, pokryte polimerem pośrednim i materiałem do druku, jest podgrzewane powyżej temperatury przejścia szklistego polimeru pośredniego i poniżej

micropunching-lithography-for-generating-micro-submicron-patterns-on

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Mikrodziurkowanie litograficzne do generowania wzorów mikro- i submikronowych na podłożach polimerowych

Samoorganizujące się monowarstwy (SAMs) utworzone z długołańcuchowych alkanotioli na złocie stanowią precyzyjnie zdefiniowane podłoża do tworzenia wzorów białkowych oraz ograniczania przestrzeni wzrostu komórek. Mikro kontaktowy druk heksadekanotiolu przy użyciu stempla z polidimetylosiloksanu (PDMS), a następnie wypełnienie wolnych przestrzeni monomerem alkanotiolu zakończonym grupą glikolową, pozwala na uzyskanie wzoru, w którym białka i komórki adsorbują wyłącznie do obszaru z nadrukowanym...

Tworzenie dwuwymiarowych wzorowanych podłoży do ograniczania przestrzeni białek i komórek

Tutaj prezentujemy protokół opisujący proces wytwarzania mikroigieł polimerowych bez formy za pomocą fotolitografii.

Wytwarzanie polimerowych matryc mikroigłowych za pomocą fotolitografii

Przedstawiono protokół wytwarzania dużego obszaru nanowzorzystego podłoża z małych form o nanowzorze do badania nanotopograficznej modulacji zachowania komórek.

Ekspandowanie nanowzorzystych substratów przy użyciu techniki ściegu do nanotopograficznej modulacji zachowania komórek

Ten raport opisuje prostą, łatwą do wykonania technikę, wykorzystującą próżnię niskociśnieniową, do wypełniania kanałów mikroprzepływowych komórkami i substratami do badań biologicznych.

Wszechstronna metoda modelowania białek i komórek

Opisano metody wytwarzania powierzchni do wzorzystego osadzania pędzli o grubości nanometrów lub usieciowanych warstw o grubości mikronów kopolimeru blokowego azlactonu. Omówiono krytyczne etapy eksperymentalne, reprezentatywne wyniki i ograniczenia każdej metody. Metody te są przydatne do tworzenia funkcjonalnych interfejsów z dostosowanymi cechami fizycznymi i przestrajalną reaktywnością powierzchni.

Wytwarzanie powierzchni reaktywnych za pomocą pędzlowych i usieciowanych warstw kopolimerów blokowych funkcjonalizowanych azlaktonem

Ten protokół wprowadza metodę mikrowzorowania bez litografii, która jest prosta i dostępna dla osób z ograniczonym doświadczeniem w bioinżynierii. Metoda ta wykorzystuje spersonalizowane, wycinane laserowo szablony do mikromodelowania białek macierzy zewnątrzkomórkowej w kształcie interesującym do modulowania morfologii komórek. Procedura mikrowzorcowania została zademonstrowana przy użyciu indukowanych pluripotencjalnych kardiomiocytów pochodzących z komórek macierzystych.

Proste, wolne od litografii mikromodelowanie pojedynczych komórek przy użyciu szablonów wycinanych laserowo

Przedstawiony tutaj protokół umożliwia zautomatyzowane wytwarzanie mikrowzorów, które standaryzują kształt komórki, do badania struktur cytoszkieletu w komórkach ssaków. Ta przyjazna dla użytkownika technika może być skonfigurowana z dostępnymi na rynku systemami obrazowania i nie wymaga specjalistycznego sprzętu niedostępnego dla standardowych laboratoriów biologii komórki.

Kontrola geometrii komórki za pomocą mikromodelowania wspomaganego laserem w podczerwieni

Opisujemy ulepszenia standardowej metody pomiaru sił trakcyjnych komórek, opartej na drukowaniu mikrokontaktowym z pojedynczym krokiem subtraktywnego tworzenia wzorów układów punktowych białek macierzy zewnątrzkomórkowej na miękkich hydrożelach. Metoda ta pozwala na prostsze i bardziej spójne wytwarzanie wzorów wyspowych, niezbędnych do kontrolowania kształtu klastrów komórek.

Generowanie wzorców dla mikroskopii trakcyjnej mikrowzorców

Przedstawiono metodę nałożenia topografii powierzchniowej pochłaniającej światło materiałów kompozytowych polimerowych, szczególnie magnetoaktywnych elastomerów (MAE), za pomocą mikroobróbki laserowej. Ta metoda umożliwia dużą elastyczność w projektowaniu topograficznym i szybkim prototypowaniu. Przedstawiono przykład strukturyzacji powierzchni MAE, charakteryzacji oraz ich reakcji na zewnętrzne pole magnetyczne.

Mikroobróbka laserowa do projektowania topografii powierzchni polimerów

Przedstawiamy prostą metodę wytwarzania ultrawysokiej gęstości pionowo uporządkowanych małocząsteczkowych nanodrutów organicznych. Metoda ta pozwala na syntezę złożonych, heterostrukturalnych hybrydowych geometrii nanodrutów, które można niedrogo hodować na dowolnych podłożach. Struktury te mają potencjalne zastosowania w elektronice organicznej, optoelektronice, detekcji chemicznej, fotowoltaice i spintronice.

Układ ultrawysokiej gęstości pionowo ustawionych małocząsteczkowych nanodrutów organicznych na dowolnych podłożach

Poznaj litografię mikrodziurkowania do tworzenia mikro- i submikronowych wzorów na polimerach. Ta metoda umożliwia szybką produkcję struktur bez agresywnych chemikaliów, z zastosowaniami w czujnikach glukozy i mikrofluidyce.

Litografia mikropunczowania w celu generowania wzorów mikro- i submikronowych na podłożach polimerowych

Przeglądaj więcej filmów