Изготовление и визуализация капиллярных мостов в slit Pore геометрии

Общая цель этой процедуры заключается в формировании и визуализации капиллярных мостиков в щели с плохой геометрией. Это достигается путем изготовления длинных приподнятых подложек для столбов PDMS с использованием стандартных фотолитографских форм. Второй шаг заключается в функционализации верхней части столбов для введения контраста смачивания между верхом и боковыми сторонами с помощью переноса отпечатков, литографии и самоорганизующихся монослоев.

Затем две стойки размещаются лицом друг к другу в четырехосевом микрокаскадере. Поступательная и вращательная степени свободы позволяют исследователю правильно выровнять две торцевые колонны и контролировать расстояние между колоннами во время эксперимента. Заключительным этапом является введение жидкости между двумя поднятыми столбами и получение изображения образовавшегося капиллярного моста с помощью ПЗС-камеры.

Поскольку высота заливки щели изменяется, в конечном итоге изменение морфологии жидкостного моста при увеличении высоты заливки щели используется для того, чтобы показать, что давление Лало жидкостного моста меняет знак с притягивающего на отталкивающий по мере увеличения высоты заливки щели. Тем не менее, этот метод может дать представление о характеристиках явления частично смоченного соединения. Он также может быть применен для решения таких проблем, как конструкция с перекидным чипом, извлечение масла в пористых материалах и адгезия, вдохновленная биологией.

Перед началом этой процедуры очистите четырехдюймовую силиконовую пластину раствором piha после этого Spinco SU eight 2002 на поверхность воды в течение 40 секунд при 500 оборотах в минуту. Далее Spinco SU 8 20 50, на пластину с двухступенчатой программой кодирования спина в течение 40 секунд при 500 об/мин, а затем на одну минуту при 1500 об/мин. После того, как пластина с вращающимся покрытием высохнет, наденьте на нее маску прозрачности, затем поместите ее под ультрафиолетовую лампу и выдержите в течение 30 секунд при мощности 200 Вт.

После сушки пластины на нагревательной плите при температуре 95 градусов Цельсия поместите ее в раствор проявителя SU eight и слегка перемешайте, пока не будет удалена вся неэкспонированная пластина SU eight. Затем промойте в струе изопропилового спирта в течение 30 секунд и высушите ее феном с азотом. На этом этапе энергично перемешайте 10 к одному массовому соотношению P-D-M-S-S guard, 180 4 основания с отвердителем в стакане с помощью одноразового стержня для перемешивания Degas, PDMS в вакуумной камере до тех пор, пока все пузырьки не исчезнут.

Поместив изготовленную форму SU eight в большую четырехдюймовую пластиковую чашку Ванга, залейте ее смесью PDMS. После дегазации плесени и смеси PDMS поместите все блюдо в духовку при температуре 75 градусов Цельсия не менее чем на два часа. После того как образец охладится до комнатной температуры, отрежьте чашку от PDMS, а PDMS от кремниевой пластины с помощью прямого бритвенного лезвия.

Затем вырезаем из основной массы область PDMS со столбами и храним ее в чистой чашке Петри. После испарения 20 нанометров золота непосредственно на чистую кремниевую пластину, поместите ее в плазменный реактор и очистите с помощью кислородной плазмы под давлением 300 миль мощностью 50 Вт в течение 10 минут. Когда закончите, поместите в чашку Pyrex Petri, наполненную этанолом 200-й крепости, не менее чем на 10 минут.

Вынув из формы, промойте ее этанолом и обсушите феном с азотом. Затем нанесите предварительно приготовленный раствор толуола MPTS на пластину со скоростью 500 об/мин в течение 30 секунд, а затем 2 750 об/мин в течение одной минуты. После того, как пластина будет промыта и высушена, поместите ее в чашку Pyrex Petri, которая содержит достаточно 16 миллимолярного раствора соляной кислоты для полного погружения пластины.

По прошествии не менее пяти минут погружения достаньте из раствора и высушите ее азотом феном. Затем поместите столбы PDMS в плазменную камеру и выполните кислородную плазму под давлением 300 милюр и мощностью 50 Вт в течение 30 секунд. После удаления подложек PDMS из плазменного реактора привяжите заднюю часть каждой из них к чистому стеклянному предметному стеколу, приложив к ним легкое давление.

Переверните подложки PDMS со стеклянной опорой и прижмите стойки к функциональным золотым пленкам MPTS. После приложения умеренного давления поместите на предметное стекло груз весом около 100 граммов, чтобы обеспечить конформный контакт По прошествии не менее 12 часов отделите каждую подложку PDMS от пластины и используйте лезвие бритвы прямо. Если подложка PDMS застряла, то с помощью оптического микроскопа убедитесь, что золотая пленка не треснула или что вдоль столба отсутствуют детали.

Далее погружаем субстрат PDMS в заранее подготовленный. Раствор миллимолярного диметилсульфоксида МГК не менее 24 часов. После промывки деионизированной водой и сушки поместите подложку PDMS в вакуумную камеру с давлением менее 100 милюр при температуре 25 градусов Цельсия не менее чем на 12 часов с использованием подложек с двумя колоннами.

Поместите один в верхние и один в нижние держатели четырехосевого микростолика в сборе. Закрепите подложку с помощью винтов с боковым натяжением. На этом этапе соберите устройство, прикрепив верхнюю подложку к макетной плате таким образом, чтобы верхняя подложка находилась примерно над нижней подложкой.

Уменьшите высоту между двумя облицовочными стойками примерно до одного миллиметра с помощью ручек x, y и вращения. На дно подложка этап. Выровняйте золотые полоски для двух подложек так, чтобы они были параллельны.

Затем расположите камеру так, чтобы она смотрела вниз по длине стойки PDMS, используя прямую трансляцию с камеры на экране компьютера, отрегулируйте положение нижней подложки так, чтобы стойки были параллельны. После этого переместите камеру на противоположную сторону устройства и повторите предыдущие два шага. Используя прямую трансляцию с камеры, уменьшите расстояние между двумя колоннами до тех пор, пока верхняя стойка не соприкоснется с нижней.

Затем обнулите цифровой микростолик и увеличьте высоту пор примерно до 200 микрометров. Установите шприц, содержащий 80% водный раствор глицерина, в шприц XY, ступень для трансляции Z с помощью механического зажима. Затем отрегулируйте микрометры на этапе позиционирования шприца так, чтобы игла 30 калибра поместилась в щелевую заливку.

Уменьшите высоту заливки щели так, чтобы верхняя и нижняя поверхности мягко соприкасались с иглой после медленного дозирования жидкости из шприца в щель заливки. С помощью микрометров на этапе позиционирования шприца удалите иглу из щелевой поры. Экспериментальное устройство можно разбить на четыре основные части.

Верхний предметный столик подложки, нижний предметный столик подложки, шприц XY, ступень для трансляции Z, а также оптика камеры и держатель камеры. Подробнее об экспериментальном устройстве см. в текстовом протоколе При переносе золота на подложку PDMS важно отделить устройство PDMS от кремниевой пластины. Плавно и аккуратно показано Вот изображение под микроскопом колонны A-P-D-M-S с золотом после успешного переноса.

Вот изображение, на котором виден избыток золотой фольги из пластины, который был перенесен на столб из-за плохого переноса. Чтобы облегчить перенос золотой пленки, можно использовать острую безопасную бритву, чтобы аккуратно поддеть один край стойки PDMS от силиконовой пластины. Кроме того, подложка PDMS должна быть натянута в направлении, перпендикулярном поверхности пластин, чтобы предотвратить прилипание дополнительной золотой фольги к краю подложки. Показывать.

Вот изображение, показывающее, как могут образоваться трещины в слое золота после переноса, если подложка PDMS подвергается значительному сдвигу или изгибу. После завершения процесса изготовления важно проверить качество монослоя MHA, проверив угол его контакта с водой. Здесь показана капля жидкой воды на золотой подложке PDMS после функционализации MHA.

Низкий угол контакта с PDMS указывает на то, что процесс прошел успешно. На врезке изображена капля жидкой воды, помещенная на одну из поднятых колонн после завершенной процедуры. Угол контакта 140 градусов демонстрирует, что сочетание физических и химических неоднородностей позволяет прикреплять каплю к боковым сторонам стоек.

После того, как подложки изготовлены и установлены в держатели микроступеней, каналы могут быть заполнены с помощью шприца XY, Z Translation Stage, показанный здесь, представляет собой заполненную щелевую пору с перспективой, перпендикулярной ширине изображенной на рисунке колонны. Здесь представлена перспектива, ортогональная первому изображению, которая перпендикулярна длине поры щели. Процесс наполнения канала с той же точки зрения, что и на втором изображении, здесь критически важно на этапе наполнения выдать жидкость из шприца.

Медленно, сила от внезапных больших скоростей потока может глубоко удерживать жидкость с вершины столба, заставляя ее распространяться на гидрофобные области PDMS. Если это произошло, основания необходимо очистить и высушить в процессе заполнения повторно. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как формировать столбы PDMS.

Функционализируйте их с помощью самособирающихся монослоев и выровняйте их, чтобы сформировать капиллярные мостики. Не забывайте, что работа с пираном может быть чрезвычайно опасной, и меры предосторожности, такие как исправный вытяжной шкаф. Защитные очки представляют собой защитный экран для лица.

При выполнении этой процедуры следует использовать лабораторный халат в полных неопреновых перчатках.