Fabrikation og visualisering af kapillærbroer i spaltepaltegeometri

Summary

En procedure for oprettelse og billeddannelse kapillær broer i slids-pore geometri præsenteres. Oprettelsen af kapillærbroer er afhængig af dannelsen af søjler for at give en retningsbestemt fysisk og kemisk heterogenitet til at fastgøre væsken. Kapillære broer dannes og manipuleres ved hjælp af mikrostages og visualiseres ved hjælp af et CCD-kamera.

Abstract

En procedure for oprettelse og billeddannelse kapillær broer i slids-pore geometri præsenteres. Høj højde-bredde-forhold hydrofobe søjler er fremstillet og funktionaliseret til at gøre deres øverste overflader hydrofile. Kombinationen af en fysisk funktion (søjlen) med en kemisk grænse (den hydrofile film øverst på søjlen) giver både en fysisk og kemisk heterogenitet, der fastgør den tredobbelte kontaktlinje, en nødvendig funktion til at skabe stabile lange, men smalle kapillarbroer. Underlagene med søjlerne er fastgjort til glasrutsjebaner og fastgjort til brugerdefinerede holdere. Holderne monteres derefter på fire aksemikrosetrin og placeres således, at søjlerne er parallelle og vender mod hinanden. Kapillærbroerne dannes ved at indføre en væske i mellemrummet mellem de to substrater, når adskillelsen mellem de modstående søjler er blevet reduceret til et par hundrede mikrometer. Den brugerdefinerede mikrostage er derefter ansat til at variere højden af kapillærbroen. Et CCD-kamera er placeret til at afbilde enten længden eller bredden af kapillærbroen for at karakterisere morfologien af væskegrænsefladen. Søjler med bredder ned til 250 μm og længder op til 70 mm er fremstillet med denne metode, hvilket fører til kapillærbroer med højde-bredde-forhold (længde/bredde) på over 100¹.

Introduction

Undersøgelsen af formen og de resulterende kræfter forårsaget af kapillærbroer har været genstand for omfattende undersøgelser^2-7. I begyndelsen var de fleste bestræbelser på axisymmetriske kapillærbroer på grund af deres enkelhed. Ofte kapillær broer forekommer i naturlige systemer, som dem, der findes i granulat-og porøse medier^8,9 og broer ansat i teknologiske applikationer, såsom for kapillær selvmontering i flip chip teknologier^10-15 er asymmetriske med nonuniform bevæmmende egenskaber på de interagerende overflader. Kombinationen af forbedrede litografiteknikker sammen med tilgængeligheden af enkle numeriske værktøjer til modelvæskegrænseflader giver mulighed for oprettelse og modellering af kapillære broer med stigende kompleksitet.

Kapillære broer i spalte-pore geometri giver et interessant kompromis: de retningsbestemte bevæbende egenskaber fører til ikke-axisymmetriske broer, der bevarer nogle symmetriplaner (hvilket forenkler analysen). De er blevet undersøgt teoretisk og numerisk som et casestudie for porøse medier. Systematiske eksperimentelle undersøgelser af kapillærbroer i spalte-poregeometri har imidlertid været begrænsede. Her præsenterer vi en metode til at skabe og karakterisere kapillærbroer i slids pore geometri. Kort, metoden består af 1) fremstilling af søjler til at skabe en kemisk og fysisk heterogenitet, 2) udformningen af et mikrostage til at tilpasse og manipulere broerne, og 3) billeddannelse af kapillær broer enten fra forsiden eller siderne til at karakterisere deres morfologi. Karakteriseringen af broens morfologi sammen med sammenligninger med overfladeudviklende simuleringer leveres i en separat^{publikation 1}.

Protocol

Protokolteksten er opdelt i tre hovedafsnit: 1) fremstilling af PDMS (polydimethylsiloxan) søjler, 2) funktionalisering af søjlernes toppe og 3) dannelse og karakterisering af kapillære broer.

1. Fremstilling af PDMS søjlerne

Dette afsnit beskriver fremstillingen af PDMS søjler ved hjælp af trykstøbning med en silicium / SU-8 skimmel.

1. Fremstilling af silicium/SU-8 skimmelsvamp
   1. Placer en ren 4 i silicium wafer i en Pyrex Petri parabol.
   2. Der fremstilles en 4:1 (udtrykt i volumen) svovlsyre på hydrogenperoxidopløsning (piranha) i et separat bægerglas.
      Bemærk: Der er behov for stor forsigtighed ved forberedelse og brug af piranhaopløsningen. Reaktionen er meget exoterm og isolerede handsker vil være forpligtet til at håndtere bægerglas. Piranha reagerer voldsomt med organiske stoffer. Lad piranhaopløsningen afkøles til stuetemperatur, før den bortskaffes. Forbered kun nok opløsning, der kræves for at nedsænke waferen i skålen.
   3. Hæld piranhaopløsningen langsomt på siliciumskiflen, indtil den er helt nedsænket. Lad sidde i 15 minutter.
   4. Fjern wafer fra Petri parabol og skyl under en strøm af: deioniseret (DI) vand i 2 min, ethanol i 30 sek, acetone i 30 sek, derefter blæse tør med nitrogen.
      Bemærk: Hvis rester fra acetone er et problem, anbefales en ekstra skylning med IPA
   5. Tøm vaflen på en kogeplade ved 150 °C i 15 min.
   6. Fjern fra kogepladen og lad afkøle til stuetemperatur.
   7. Spin coat SU-8 2002 på overfladen af wafer i 40 sek ved 500 omdrejninger i minuttet.
   8. Spin coat SU-8 2050 på wafer med en to-trins spin coater program. Trin 1: 40 sek ved 500 omdrejninger i minuttet. Trin 2: 1 min ved 1.500 omdrejninger i minuttet.
   9. Waferen tages ud af spincoateren og anbringes på en forvarmet kogeplade (65 °C) i 10 minutter.
   10. Lad afkøle til stuetemperatur, og placer derefter masken over wafer.
   11. Placer under ultraviolet lampe og udsætte for 30 sek ved 200 watt.
   12. Masken fjernes, og waferen anbringes på en forvarmet kogeplade (95 °C) i 10 minutter.
   13. Placer i SU-8 Developer løsning og let ophidse, indtil alle ueksponerede SU-8 er blevet fjernet. Skyl derefter i en strøm af isopropylalkohol i 30 sek.
   14. Placer på en forvarmet kogeplade (95 °C) i 30 minutter for en endelig hardbake.
2. Trykstøbning af PDMS søjler
   1. Bland kraftigt en 10:1 masseforhold af PDMS sylgard-184 base til hærdningsmiddel i bægerglas.
   2. Degas PDMS i et vakuumkammer, indtil alle bobler er væk.
   3. Placer formen fremstillet i afsnit 1.1 i en stor 4 i plast vejning fad og hæld PDMS.
   4. Placer fad med PDMS og skimmel tilbage i vakuumkammeret. Degas igen, indtil alle bobler er væk.
   5. Hele skålen anbringes i en ovn (forvarmet til 75 °C) i mindst 2 timer. Så lad afkøle til stuetemperatur.
   6. Skær skålen væk fra PDMS, og PDMS fra siliciumskiflen med et lige barberblad.
   7. Klip PDMS-regionen ud med søjlerne fra bulk og opbevar i en ren petriskål.

2. Funktionalisering af søjlernes toppe

Denne tretrinsproces indebærer først fordampning af en guldfilm på en siliciumskifer efterfulgt af aftrykoverførsel litografi¹⁶ af guldfilmen på PDMS-søjlerne (fremstillet i afsnit 1) og endelig funktionaliseringen af guldfilmen med et selvsamlet monolag for at gøre den hydrofil.

1. Fremstilling af guld på siliciumskiver til aftrykoverførsel litografi
   1. Brug en glasskærer til at hakke en 4'er i cirkulær siliciumskifer i 4 lige store stykker. Bemærk: Wafere kan rengøres ved hjælp af trin 1.1.2-1.1.4 og genbruges.
   2. Fordampe 20 nm guld direkte på silicium wafer.
   3. Lad vaflen stå i fordampningskammeret (eller i en ekssikkator), indtil punkt 3 nedenfor er færdigt. Dette vil holde wafer så ren som muligt.
   4. Der fremstilles en 8 μl:20 ml (3-mercaptopropyl)-trimethoxysilane (MPTS): toluenopløsning i et rent glasglas.
   5. Der fremstilles 200 ml 16 mM saltsyre (HCl) i et rent bægerglas.
   6. Sæt waferen med guldfilm ind i plasmareaktoren.
   7. Rengør waferen ved hjælp af iltplasma ved et tryk på 300 mTorr, effekt på 50 W i 10 minutter.
      Bemærk: Til denne procedure blev der anvendt en hjemmebygget plasmareaktor.
   8. Sæt wafer i en Pyrex Petri parabol fuld af 200 bevis ethanol i mindst 10 min.
      Bemærk: Dette trin er gjort for at fjerne eventuelle ustabile oxider, der dannes på guldet på grund af iltplasmaet.
   9. Skyl wafer med ethanol, derefter blæse tør med kvælstof.
   10. Spin coat MPTS-opløsningen på wafer ved 500 omdrejninger i minuttet i 30 sek efterfulgt af 2.750 omdrejninger i minuttet i 1 minut.
       Bemærk: MPTS bruges som vedhæftningslag mellem PDMS og guldlag¹⁶.
   11. Tag waferen af spincoateren og skyl under en strøm af ethanol. Skyl derefter med DI-vand og føntørre med nitrogen.
       Bemærk: Skyl forsigtigt for at undgå skrælning af guldlaget fra siliciumskiflen.
   12. Placer wafer i en Pyrex Petri parabol, der indeholder nok 16 mM HCl løsning til fuldt ud at nedsænke wafer. Lad i HCl i mindst 5 min.
       Bemærk: Placer forsigtigt i opløsningen for at forhindre, at guldet skrælles af.
       Bemærk: Dette gøres for at forbedre vedhæftning mellem PDMS og guldlag¹⁶.
   13. Fjern waferen fra HCl-opløsningen og føntørre med nitrogen.
       Bemærk: Wafere bør ikke bruges mere end 15-20 minutter efter dette trin er afsluttet.
2. Aftryk overførsel litografi af guld fra wafer til PDMS søjler
   1. Forbered en 25 mm x 75 mm glasrutsjebane til hver PDMS-prøve ved at skylle den med ethanol, DI-vand og føntørre med nitrogen.
   2. Sæt PDMS-søjler i plasmakammeret, og udfør iltplasma ved et tryk på 300 mTorr og en effekt på 50 W i 30 sek.
      Bemærk: Overeksponering af PDMS til iltplasmaet vil forårsage revner. Juster plasmaforholdene i overensstemmelse hermed.
   3. Bind bagsiden af PDMS-underlaget til de rene glasrutsjebaner ved at anvende let tryk på dem. Glasrutsjebanen letter manipulationerne af PDMS-søjlerne og monteringen på den enhed, der er beskrevet i trin 3.
   4. Vend de glasunderstøttede PDMS-substrater, og tryk søjlerne ned på mpts-funktionaliserede guldfilm (trin 2.1). Tryk i første omgang moderat, og læg derefter en vægt (ca. 100 g) på glasrutsjebanen for at sikre overensstemmelseskontakt.
   5. Lad substratet være i kontakt med siliciumskiflen i mindst 12 timer.
   6. Adskil PDMS-substratet fra waferen. Hvis PDMS-underlaget sidder fast, skal du bruge et lige barberblad til forsigtigt at lirke en kant af PDMS ud af waferen.
   7. På dette tidspunkt en ensartet guld film bør være til stede på toppen af PDMS søjler. Brug et optisk mikroskop til at kontrollere, at guldfilmen ikke er revnet, eller at der ikke mangler dele langs søjlen.
3. Funktionalisering af guldet på toppen af PDMS søjlerne
   1. Forbered nok 1 mM mercaptohexadecanosyre (MHA) i dimethylsulfoxid (DMSO) til at nedsænke guldet fuldt ud oven på PDMS-søjlerne.
      Bemærk: DMSO bruges til sin lave PDMS hævelse faktor¹⁷.
   2. Placer PDMS-underlagene i MHA-løsningen, og hold dem der i mindst 24 timer.
   3. Fjern substratet fra MHA-opløsningen og skyl med DI-vand, og føn derefter tørt med nitrogen.
   4. Anbringes i vakuumkammeret (tryk < 100 mTorr ved 25 °C) i mindst 12 timer.

Bemærk: For at kontrollere, at funktionaliseringsprocessen var vellykket, kan trin 2 udføres på et bulk stykke PDMS (uden søjler), og betændt vinkel kan testes i et goniometer. MHA guldfilmene skal have fremrykkende og vigende vandkontaktvinkler på henholdsvis <15° og ~0°. ^{18 år}

3. Dannelse og karakterisering af Kapillærbroerne

Dette afsnit beskriver, hvordan en flydende bro kan introduceres mellem to substrater efterfulgt af dens karakterisering via billeddannelse i forskellige højder og væskevolumener.

1. Brug to søjle substrater (lavet i trin 1-2), placere en i toppen og en i bunden indehavere. Fastgør substraterne ved hjælp af sidespændingsskruer.
   Bemærk: Se Figur 1 og repræsentative resultater for at få oplysninger om enheden.
2. Saml enheden ved at fastgøre det øverste substratstadie til brødbrættet, så det øverste substrat er omtrent over det nederste substrat. Sænk højden mellem de to modstående søjler til ca. 1 mm.
3. Grov justering: Ved hjælp af x-, y- og rotationsknapperne på det nederste substrattrin justeres guldstrimlerne (efter øje) for de to substrater, så de er parallelle (ser top ned gennem det øverste substrat).
4. Finjustering: Placer kameraet for at se ned på pdms-søjlens længde. Brug af live kamerafeedet på computerskærmen, og juster yderligere placeringen af det nederste substrat, så søjlerne er parallelle.
5. Flyt kameraet til den modsatte side af enheden, og gentag trin 3.4.
6. Reducer adskillelsen mellem de to søjler, indtil den øverste søjle kommer i kontakt med den nederste søjle (ved hjælp af live kamerafeed). Nul den digitale mikro fase. Dette vil blive defineret som en porehøjde på nul.
7. Porehøjden øges til ca. 200 μm.
8. Forbered en sprøjte med 1-5 μl af en 80% glycerol, 20% vandopløsning. Fastgør en 30 G nål til enden af sprøjten, og sørg for, at ingen luftbobler bliver fanget inde i nålen.
   Bemærk: Vand-/glycerolblandingen bruges til at reducere fordampning under forsøget. Vand kan også anvendes.
9. Monter sprøjten til sprøjten xyz oversættelsesfasen med en mekanisk klemme.
10. Juster mikrometre på sprøjtepositioneringsfasen, så nålen passer ind i spalteporen (parallelt med søjlernes længde).
11. Sænk spaltehøjden, så de øverste og nederste overflader forsigtigt kommer i kontakt med nålen. Dette vil sikre, at væsken vil røre begge overflader og spontant danne en kapillær bro.
12. Hæld væsken langsomt ud af sprøjten i spalteporen.
13. Brug mikrometerene på sprøjtepositioneringsfasen til at fjerne nålen fra spalteporen.
    Bemærk: På dette tidspunkt kan højden af spalteporen varieres og væskebroen afbildes.
    Bemærk: Billederne kan analyseres med open source-softwarepakken ImageJ.

Representative Results

Beskrivelse af forsøgsanordningen

Den eksperimentelle enhed kan opdeles i fire hoveddele: 1) den øverste substrat fase, 2) den nederste substrat fase, 3) sprøjten / sprøjte xyz-oversættelse fase og 4) kameraet / optik og kameraholder. Detaljerne i hver af følgende:

1. Top substrat fase. En digital oversættelsesfase er fastgjort til en monteringsklemme i P-serien via et specialfremstillet konnektorstykke. Monteringsklemmen er forbundet til en P-stolpe i variabel højde, som er forankret til et brødbræt via en P-serie fastspændingsfork. Et brugerdefineret forbindelsesstykke fastgøres til en specialfremstillet glasrutsjebaneholder til oversættelsesfasen, hvilket giver en forskydningsopløsning på 1 μm i z-retningen.
2. Nederste substrat fase. En xy lineær oversættelse med θ-akset rotationstrin er fastgjort til brødbrættet via 8 indlægsudvidelsesstykker. En specialfremstillet maskinfremstillet substratholder er fastgjort til toppen af xy-lineær oversættelse med θ-akset rotationsfase, så bundsubstratet kan placeres med 10 μm translationel opløsning og roteres med 1° opløsning.
3. Sprøjte/sprøjte xyz oversættelsesfase. Til xyz-placering af sprøjten, der bruges til at udfylde hullet mellem søjlerne, er en 5 μl sprøjte med en 30 G nål fastgjort til et xy oversættelsestrin. XY-scenen fastgøres derefter til en z-oversættelsesfase via et 90° stikstykke.
4. Kamera/ optik og kameraholder. Til billeddannelse af de flydende broer er et CCD-kamera fastgjort til et variabelt zoomoptikstykke. Ved maksimal zoom giver dette en opløsning på 3,3 μm/pixel. Kameraet er fastgjort til et laboratorium saksestik, som kan placeres til at afbilde den flydende bro fra forskellige vinkler.

Overførsel af au folie til PDMS-søjler

Ved overførsel af guldet til PDMS-substratet er det vigtigt at adskille PDMS-enheden fra siliciumskiflen jævnt og omhyggeligt (se trin 2.2.6). Figur 3a viser et mikroskopbillede af en PDMS-søjle med guld efter en vellykket overførsel. Figur 3b viser overskydende guldfolie fra wafer, der blev overført til søjlen på grund af dårlig overførsel. For at lette overførslen af guldfilmen kan en skarp sikkerhedsskraber bruges til forsigtigt at lirke den ene kant af PDMS-søjlen fra siliciumskiflen. Derudover skal PDMS-underlaget trækkes i en retning, der er normal for waferens overflade (undgå sideværts bevægelse) for at forhindre yderligere guldfolie i at klæbe til kanten af substratet. Figur 3c viser, hvordan revner kan dannes i guldlaget efter overførsel, hvis PDMS-substratet gennemgår betydelig forskydning eller bøjning.

Karakterisering af MHA monolayer

Når fabrikationsprocessen (trin 2) er færdig, er det vigtigt at kontrollere kvaliteten af MHA monolayer ved at teste dens vandkontaktvinkel. Figur 2 viser et flydende vandfald på et Au/PDMS-substrat efter at være blevet funktionaliseret med MHA. Den lave kontaktvinkel på PDMS angiver, at processen lykkedes. Starten af figur 2 viser en flydende vanddråbe placeret på en af de hævede søjler efter den afsluttede procedure. Kontaktvinklen på 140° viser, at kombinationen af fysiske og kemiske heterogeniteter gør det muligt at fastgøre dråben på siderne af søjlerne.

Visualisering af kapillære broer

Når substraterne er fremstillet og installeret i mikrostageholderne, kan kanalerne fyldes ved hjælp af sprøjten/ sprøjten xyz oversættelsesfasen. Figur 4a viser en fyldt spalte pore med et perspektiv vinkelret på bredden af søjlen (ser "ned tønden" af kanalen). Figur 4b viser et ortogonat perspektiv til figur 4a, dvs. Figur 4c viser processen med at udfylde kanalen fra samme perspektiv som figur 4b. Det er vigtigt under påfyldningsfasen at dispensere væsken langsomt fra sprøjten. Kraften fra pludselige store strømningshastigheder kan depin væsken fra toppen af søjlen, får den til at sprede sig på de hydrofobe PDMS-regioner. Hvis dette sker, skal substraterne rengøres og tørres, og påfyldningsprocessen gentages.

Figur 1. Billede af komplet eksperimentel opsætning. PDMS-substraterne holdes i en variabel afstand fra hinanden gennem en kombination af x,y,z og rotationsstadier. Et separat sæt mikrostages (yderst til højre) holder sprøjten for at introducere væsken i et smalt hul for at skabe kapillærbroen i en spalte-pore geometri. Et CCD-kamera (billedet til venstre) bruges til at afbilde de resulterende kapillærbroer, når poreadskillelsen ændres. De resulterende billeder kan derefter analyseres i open source-billedanalysesoftwaren ImageJ. Klik her for at se større billede.

Figur 2. PDMS-underlag med 20 nm Au-lag funktionaliseret af et MHA selvmonteret monolayer. Den lave vandkontakt vinkel viser, at proceduren var vellykket. Indsaten viser et fald på en hævet funktionaliseret PDMS / Au søjle. Klik her for at se større billede.

Figur 3. Hævet PDMS-søjle efter overførsel af 20 nm Au-lag. a)Vellykket overførsel. b)Rive på grund af sideværts bevægelse af PDMS-substratet under overførselsprocessen. c)Revner forårsaget af bøjning af PDMS-substratet under overførselsprocessen. Klik her for at se større billede.

Figur 4. Billeder af kapillærbroer på søjler i forsøgsenheden. a)Synsfelt parallelt med søjlens længde. b)Synsfelt vinkelret på søjlens længde. c) Viser påfyldningsprocessen for spalteporen (samme perspektiv som b). Den mindre graduering af linealen i b) og c) er 500 μm. Klik her for at se større billede.

Discussion

Den metode, der præsenteres her, giver en måde at skabe kapillærbroer i slids poregeometri, og også en metode til billeddannelse af disse broer, så deres morfologi kan analyseres og sammenlignes med simulering og teori.

Denne metode inkorporerer fysisk lindring samt selektiv kemisk mønster for at skabe asymmetriske betændte egenskaber. Hvis der kun er en kemisk heterogenitet til stede, forbliver et flydende fald fastgjort på heterogeniteten, indtil kontaktvinklen overstiger den mindre våde (lavere overfladeenergi) region. Når PDMS er området med lavere overfladeenergi, er de maksimalt opnåelige kontaktvinkler ved den hydrofile/hydrofobe grænse omkring 100°. Tilføjelse af en fysisk heterogenitet i form af en søjle giver mulighed for betydeligt større vandkontaktvinkler ved kanten af søjlerne (>140 °), som det ses i figur 2 (En alternativ metode til oprettelse af lignende substrater præsenteres af Ferraro et al. ¹⁹). Højere kontaktvinkler indebærer, at væskedråber eller broer kan begrænses til bestemte områder og opretholde højere tryk, end det ville være muligt for en rent kemisk heterogenitet.

Da guldet oven på PDMS søjlerne er funktionaliseret med en selvsamlet monolayer, forskellige funktionaliseringer er mulige ved hjælp af forskellige thiol prækursorer. Ud over at være i stand til at justere højden af spalteporen giver kombinationen af mikrostages mulighed for realtidsjustering af både laterale og roterende forskydninger. Denne funktionalitet ville gøre en sådan enhed ideel til billeddannelse dynamiske kapillær broer systemer, som dem, der er relevante for ink jet eller gravure udskrivning.

Kritiske trin i protokollen

For at opnå reproducerbare kapillærbro morfologier skal der træffes forholdsregler ved fremstillingen af de kemiske og fysiske heterogeniteter. Søjler med en tykkelsesgradient fører f.eks. til broer, der er placeret for enden af poren, hvor PDMS er tykkere. Tykkelsesgradienter kan opstå, hvis plastvejningsskålen, der holder det flydende PDMS under støbningstrinnet, ikke ligger helt fladt. Ændringen i højden langs porens længde kan også føre til en ændring i krumningen af væsken, skævvridning af billeddata. Omfanget af denne tykkelsesvariation kan evalueres, når nulpunktet er indstillet i trin 3.6. Hældningen af den øverste substratholder kan reduceres ved at placere en blød afstandsstykke mellem den øverste substratholder og substratet holder-z fasestikstykke (et par lag af afdækning eller skumtape fungerer godt til dette). Ved at variere spændingen på de skruer, der fastgør stikket til underlagsholderen, kan hældningen fjernes fra systemet.

Det er også vigtigt at sikre, at der ikke efterlades overskydende DMSO på underlagene efter 24 timers DMSO/MHA-blød. Det er muligt, at en lille mængde resterende DMSO kan være til stede på substratet selv efter streng skylning med DI vand. Hvis substraterne anvendes på dette tidspunkt, kan den overskydende DMSO sive ind i kapillærbroen. Overskydende DMSO kan fordampes fra prøven ved at placere den i et vakuumkammer (tryk <100 mTorr, 25 °C) i mindst 12 timer.

Begrænsninger af teknikken

En hovedbegrænsning ved at bruge hævede søjler til at danne capillarybroer med højt højde-bredde-forhold bliver tydelig under billeddannelse. Når porens højde ændres ved konstant volumen, trækker væsken sig væk fra enderne mod midten af poren¹. Som følge heraf kan broen blive ude af fokus, når billeddannelsen er normal for strimlens bredde. Dette tab i fokus sker, når afstanden mellem enden af spalte pore og den flydende bro overstiger dybden af feltet af kameraet. Det er derfor vigtigt at anvende de kortest mulige spaltelængder, der kræves til et givet forsøg. Dybdeskarphed kan udvides ved at ændre optik, eller ved at mindske forstørrelsen, men disse kommer til en pris for opløsning.

Toppen af PDMS søjlerne er funktionaliseret til at have en høj overflade energi (lavt vand kontakt vinkel). Som følge heraf er de modtagelige for forurening, der kommer enten fra det omgivende miljø eller væsken. Vores eksperimenter blev udført i et renrum (klasse 1000), som gjorde det muligt for os at teste prøverne 5-10 gange, før nogen nedbrydning af overfladen var mærkbar. Kontaminering fører til fastgørelse af betændt vinkel for kontaktlinjen parallelt med søjlernes bredde.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
99.999% Gold wire	Kurt J. Lesker	EVMAU40040
Acetone	Pharmco-AAPER	C1107283
Dimethyl sulfoxide	Fisher	D128-500
Ethanol (200 proof)	Pharmco-AAPER	111000200
Hydrochloric acid	EMD	HX0603-4
Hydrogen peroxide (30%)	EMD	HX0635-3
Isopropyl alcohol	Fisher	L-13597
Mercapto hexadecanoic acid (90%)	Sigma-Aldrich	448303-1G
Mercapto-propyl-trimethoxy-silane (MPTS)	Gelest	Sim6476-O-100GM
Milli-Q DI water	Millipore	Milli-Q
Nitrogen (gas)	Airgas	UN1066
Oxygen (gas)	Airgas	UN1072
Silicon wafers (4 in)	WRS Materials	CC8506
SU-8 2002 (negative photo resist)	MicroChem	SU82002
SU-8 2050 (negative photoresist)	MicroChem	SU82050
SU-8 Developer solution	MicroChem	Y020100 4000L1PE
Sulfuric acid	J.T. Baker	9681-03
Poly dimethy sulfoxide (PDMS)	Dow Corning	Sylgard -184
Toluene	Omnisolv	TX0737-1