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Engineering

신속하게 제작 된 인듐 주석 산화물 전극 배열을 이용한 야누스 입자의 제조 및 교류 전기 동역학 측정

Published: June 23, 2017 doi: 10.3791/55950
Automatic Translation
1, 1
1Institute of Applied Mechanics, National Taiwan University

Summary

이 글에서는 부분적으로 또는 완전히 코팅 된 금속 입자를 준비하고 빠르게 제조 된 인듐 주석 산화물 (ITO) 전극 배열을 사용하여 AC 동 전기 특성 측정을 수행하는 간단한 방법을 설명합니다.

Abstract

이 기사는 부분적으로 또는 완전히 코팅 된 금속 입자를 준비하고 마이크로 유체 장치에서 전기 실험을 용이하게 할 수있는 전극 배열의 신속한 제조를 수행하는 간단한 방법을 제공합니다. Janus 입자는 두면에 서로 다른 두 가지 표면 특성을 포함하는 비대칭 입자입니다. 야누스 입자를 제조하기 위해, 실리카 입자의 단일 층이 건조 공정에 의해 제조된다. 스퍼터링 장치를 사용하여 각 입자의 한면에 금 (Au)을 증착합니다. 완전히 코팅 된 금속 입자는 제 2 코팅 공정 후에 완성된다. Janus 입자의 전기적 표면 특성을 분석하기 위해 실험 장치에서 특별히 설계된 전극 배열을 필요로하는 유전체 전기 (DEP) 및 전기 회전 (EROT)과 같은 교류 (AC) 전기 동학 측정이 수행됩니다. 그러나, 포토 리소그래피 기술과 같은 전극 어레이를 제조하기위한 종래의 방법은,복잡한 절차의. 여기서는 설계된 전극 배열을 제작하는 유연한 방법을 소개합니다. 인듐 주석 산화물 (ITO) 유리는 4 상 전극 배열을 만들기 위해 섬유 레이저 마킹 장치 (1,064 nm, 20 W, 90-120 ns 펄스 폭 및 20-80 kHz 펄스 반복 주파수)로 패턴 화됩니다. 4 상 전기장을 생성하기 위해 전극은 2 채널 함수 발생기와 2 개의 인버터에 연결됩니다. 인접한 전극 사이의 위상 변화는 90 ° (EROT의 경우) 또는 180 ° (DEP의 경우)로 설정됩니다. 4 상 ITO 전극 배열을 이용한 AC 전기 동역학 측정의 대표 결과가 제시됩니다.

Introduction

두 얼굴이있는 로마 신의 이름을 따서 명명 된 야누스 (Janus) 입자는 비대칭 입자로, 두면의 물리적 또는 화학적으로 다른 표면 특성이 1 , 2 입니다. 이 비대칭 특성 때문에 Janus 입자는 DEP 3 , 4 , 5 , 6 , EROT 2 및 유도 전하 전기 영동 (ICEP) 7 , 8 , 9 와 같은 전계 하에서 특별한 반응을 나타냅니다. 최근에 Janus 입자를 준비하는 몇 가지 방법은 Pickering 유제 법 10 , 전기 유체 역학 공동 분사 법 11 및 미세 유체 광 ​​중합 법 12를 포함하여보고되었습니다. 그러나 이러한 방법은 일련의 complicated 장치 및 절차. 이 기사에서는 Janus 입자와 완전히 코팅 된 금속 입자를 준비하는 간단한 방법을 소개합니다. 미세 스케일 실리카 입자의 단일 층을 건조 공정에서 제조하고 스퍼터링 장치에 넣고 Au로 코팅한다. 입자의 반구가 음영 처리되고 다른 반구 만이 Au 2 , 13으로 코팅됩니다. 야누스 입자의 단층은 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 스탬프로 스탬프 처리 된 다음 완전히 코팅 된 금속 입자 14 를 준비하기 위해 두 번째 코팅 공정으로 처리됩니다.

야누스 입자의 전기적 특성을 특성화하기 위해 DEP, EROT 및 전기 배향과 같은 서로 다른 AC 전기 동역학 반응이 널리 사용됩니다 ( 9 , 15 , 16 , 17 , 18). 19 . 예를 들어, EROT는 외부에서 부과 된 회전 전기장 2 , 9 , 15 , 16 에서 입자의 정상 상태 회전 응답입니다. EROT를 측정함으로써 유도 된 입자의 쌍극자와 전기장 간의 상호 작용을 얻을 수 있습니다. 유도 쌍극자와 비 균일 전계 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 DEP는 입자 이동 3 , 4 , 5 , 9 , 15 를 유도 할 수 있습니다. 서로 다른 종류의 입자가 전극 가장자리에 끌려 (양성 DEP) 또는 반발 (음극 DEP) 될 수 있으며, 이는 미세 유체 장치에서 입자를 조작하고 특성화하기위한 일반적인 방법으로 사용됩니다. 번역 (DEP) 및 로타 전계 하에서 입자의 에티오 (EROT) 특성은 각각 Clausius-Mossotti (CM) 요소의 실수 부와 허수 부에 의해 지배된다. CM 인자는 DEP와 EROT의 특성 주파수, ω c = 2σ / aC DL 에서 밝혀진 입자와 주변 액체의 전기적 특성에 의존하며, 여기서 σ는 액체 전도도, a는 입자 반경, C DL 은 전기 이중층 ( 15 , 16 )의 커패시턴스이다. 입자의 EROT와 DEP를 측정하기 위해 특수 설계된 전극 배열 패턴이 필요합니다. 전통적으로, 포토 리소그래피 기술은 전극 어레이를 생성하기 위해 사용되며, 포토 레지스트 스핀 코팅, 마스크 정렬, 노광 및 현상 15 , 18 ,s = "xref"> 19 , 20 .

이 기사에서는 전극 배열의 신속한 제조가 직접 광학 패터닝을 통해 입증되었습니다. 유리 기판 상에 코팅 된 투명 박막 ITO 층을 섬유 레이저 마킹 장치 (1,064 nm, 20 W, 90 내지 120 ns 펄스 폭 및 20 내지 80 kHz 펄스 반복 주파수)로 부분적으로 제거하여 4 상 전극 어레이. 대각선 전극 사이의 거리는 150-800 μm이며 실험에 맞게 조정할 수 있습니다. 4 상 전극 어레이는 상이한 미세 유체 장치 ( 15 , 16 , 18) 에서 입자를 특성화하고 농축하는데 사용될 수있다. 4 상 전기장을 생성하기 위해 전극 배열은 2 채널 함수 발생기와 2 개의 인버터에 연결됩니다. 인접한 전극 사이의 위상 변화는 90 ° (EROT의 경우) 또는 180 ° (DEP의 경우) 15 . AC 신호는 0.5-4V pp 전압 진폭으로인가되며, 작동 과정에서 주파수는 100Hz에서 5MHz 범위에 있습니다. 야누스 입자, 금속 입자 및 실리카 입자는 AC 동 전기 특성을 측정하기위한 시료로 사용됩니다. 입자의 현탁액은 전극 배열의 중앙 영역에 놓여지고 40X, NA 0.6 대물 렌즈가있는 역 광학 현미경으로 관찰됩니다. 입자 모션과 회전은 디지털 카메라로 기록됩니다. DEP 움직임은 배열 중심으로부터 반경 방향으로 40 ~ 65μm의 환상 영역에 기록되고 EROT는 배열 중심으로부터 반경 방향으로 65μm 떨어진 원형 영역에 기록됩니다. 입자 속도 및 각속도는 입자 추적 방법으로 측정됩니다. 입자 중심은 소프트웨어를 사용하여 입자의 그레이 스케일 또는 기하학으로 구별됩니다. 입자 속도와 각속도는입자 중심의 움직임을 측정합니다.

이 기사는 임의로 패턴 화 된 전극 배열을 신속하게 제조 할 수있는 간단한 방법을 제공합니다. 그것은 생물학에서 산업 분야에 이르기까지 다양한 분야에서 사용될 수있는 완전 또는 부분적으로 코팅 된 금속 입자의 제조를 소개합니다.

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Protocol

1. 마이크로 칩 제작

  1. ITO 전극의 제조
    1. 상용 일러스트레이션 소프트웨어를 사용하여 교차 패턴을 그립니다. 대각선 전극 사이의 거리를 160 μm로 설정하고 그림 1 과 같이 교차 패턴의 암을 폭 30 mm, 길이 55 mm로 만듭니다. 그림 파일을 DXF 파일로 저장하십시오.
    2. 유리 커터를 사용하여 ITO 유리를 25mm x 50mm (가로 x 세로) 크기로 자릅니다. 75 % 에탄올과 탈 이온수를 사용하여 ITO 유리를 여러 번 헹구십시오.
    3. 펄스 유리 레이저 마킹 머신에 ITO 유리를 놓습니다. ITO 유리와 레이저 사이의 거리를 279.5mm로 조정하여 ITO 유리의 표면에 레이저를 집중시킵니다.
      참고 : 여기에 사용 된 레이저는 1,064 nm, 20 W, 90-120 ns 펄스 폭, 20-80 kHz 펄스 반복 주파수, 약 5 x 105 W / cm2의 펄스 광 강도).
    4. 일러스트 레이션 파일 (DXF 파일)을 레이저 마킹 기기의 컴퓨터에 직접 입력하십시오. "Mark Parameter"버튼을 클릭하고 다음 파라미터를 입력하십시오 : 속도, "800 mm / s;" 힘 ","60 %; " 주파수는 "40kHz"입니다. "프레임", "채우기"및 "우선 채우기"용어를 선택하십시오.
      1. "미리보기"버튼을 클릭하면 ITO 유리 센터에서 패턴이 배치됩니다. "Sample Mark"버튼을 클릭하여 ITO 유리를 패터닝합니다 ( 그림 1A ).
  2. 4 상 발전기 설정 및 실험용 마이크로 칩 연결
    1. 그림 2A 와 같이 인버터의 회로를 제작하십시오.
    2. 그림 2 C 와 같이 테이프에 직접 접촉하여 4 상 전극의 4 선을 연결하십시오. "Chann"을 나눕니다.함수 발생기의 "el 1"을 이중 BNC 커넥터를 사용하여 두 개의 분기로 분리합니다.
      1. 하나의 브랜치를 ITO 전극에 연결된 와이어 (# 1)에 연결하고 다른 하나를 인버터의 입력에 연결하십시오. 그림 2B 와 같이 인버터의 출력을 배선 (# 3)에 연결하십시오.
    3. 1.2.2 단계와 동일한 절차로 "채널 2"를 연결하고 그림 2B 와 같이 와이어 (# 2 및 # 4)에 연결하십시오.
    4. EROT 실험의 경우 함수 발생기에서 직접 두 채널 사이의 위상 변화를 90 °로 설정하십시오. 그림 2 D 와 같이 0.5-4V pp 전압 진폭과 100Hz ~ 5MHz 범위의 주파수에서 사인파를 실험 중에 적용하십시오.
    5. DEP 실험을 위해 채널 1의 한 가지를 ITO 전극에 연결된 와이어 (# 1)에 연결하고 다른 하나를인버터의 입력. 인버터의 출력을 전선 (# 2)에 연결하십시오. 동일한 절차를 사용하여 채널 2를 연결하지만 와이어 (# 3 및 # 4)에 연결하십시오.
    6. 함수 발생기에서 직접 2 채널 사이의 위상 변이를 0 °로 설정하십시오. 그림 2 D 와 같이 0.5-4V pp 전압 진폭과 100Hz ~ 5MHz 범위의 주파수에서 사인파를 실험 중에 적용하십시오.

2. 샘플 준비

  1. 야누스 입자의 제조
    1. 2 분 실리카 입자 수성 현탁액 (10 % w / w)을 2,200 xg에서 1 분간 원심 분리한다.
    2. 1.5 ML microcentrifuge 튜브에 퇴적 실리카 입자 2 μL 피펫과 에탄올 (99.5 %의 V / V) 500 μL를 추가합니다.
      참고 : 상층 액은 버릴 필요가 없습니다. 4 ° C에서 냉장고에 보관하십시오. pipettin 전에 resuspended 필요가 없습니다지.
    3. 1 분 동안 초음파기 (43 kHz, 50 W)를 사용하여 에탄올 - 실리카 입자 현탁액을 초음파 처리 한 다음 2,200 xg에서 3 분간 원심 분리합니다.
    4. 상등액을 에탄올 500 μL로 대체하고 단계 2.1.3을 세 번 반복하십시오.
    5. 상등액을 에탄올 8 μL로 대체하고 초음파기 (43 kHz, 50 W)를 사용하여 에탄올 - 실리카 입자 현탁액을 3 분간 초음파 처리한다.
      참고 :이 단계에서 약 10 μL의 에탄올 - 실리카 입자 현탁액이 튜브에 남아 있어야합니다.
    6. 에탄올 - 실리카 입자 현탁액 2 μL를 피펫 씩 일반 유리 슬라이드 (폭 : 25 mm, 길이 : 75 mm, 두께 : 1.2 mm)에 떨어 뜨려 물방울을 만든다.
      참고 :이 입자 현탁액의 양은 5-6 개의 슬라이드 (각 슬라이드 당 2 μL)의 단층을 준비하기에 충분합니다.
    7. 에탄올 - 실리카 입자 방울을 덮개 유리로 천천히 드래그하여 실리카 입자의 단층을 형성하십시오 ( 그림 3 A ).
    8. 실리카 입자의 단일 층이있는 슬라이드를 스퍼터링 장치에 넣고 Au로 코팅합니다.
      1. 100 mTorr에서 스퍼터 챔버에서 공기를 제거하고 10 분 동안 아르곤을 주입하십시오 (공기를 아르곤으로 교체하십시오). 아르곤 주입을 멈추고 70mTorr에서 챔버에서 아르곤을 제거하십시오.
      2. 전류를 200mA로 15mA로 설정하십시오. ( 도 3b ); Janus 입자는 이미이 단계에서 준비되었습니다.
    9. 스퍼터링 슬라이드에 DI 물 20 μL를 떨어 뜨리고 일반 200 μL 피펫 팁을 사용하여 단일 층에서 Janus 입자를 긁습니다.
      참고 : 단층에서 긁어 낸 Janus 입자는이 단계에서 DI 물방울에서 현탁됩니다.
    10. Janus 입자 현탁액 방울을 피펫으로하고 다른 1.5-mL 원심 튜브에 떨어 뜨립니다.
    11. Janus 입자 현탁액을 사용하여 시료를 DI 물로 희석하여 준비하십시오.실험을 위해.
      참고 : 여기에 설명 된 실험에서 입자 현탁액의 농도는 약 2,000 카운트 / μL입니다.
  2. 완전히 코팅 된 금속 입자의 제조 14
    1. PDMS 폴리머베이스와 경화제를 10 : 1의 무게비로 섞으십시오.
    2. 유리 주변의 테이프는 컨테이너의 측면 벽을 형성하도록 미끄러 져 움직입니다. PDMS 혼합물을 테이프 슬라이드 위에 붓고 그림 4 A 와 같이 2-3 mm의 PDMS 층을 만듭니다.
    3. PDMS 혼합물과 테이프 슬라이드 (컨테이너)를 밀폐 챔버에 넣고 30 분 동안 진공 펌프를 실행하여 PDMS 혼합물의 거품을 제거합니다.
    4. PDMS 혼합물 (단계 2.2.3)과 함께 테이프 슬라이드 (컨테이너)를 오븐에 넣으십시오. 70 ° C에서 PDMS 혼합물을 2 시간 동안 경화시켜 PDMS 스탬프를 형성하십시오.
    5. PDMS 스탬프가 완치 된 후 슬라이드와 테이프를 제거하여 PDMS 스탬프, 표면도 4 ( B)에 도시 된 바와 같이, 원래 유리 슬라이드에 부착되어 평탄한 표면을 형성한다.
    6. 슬라이드에 Janus 입자의 단일 층을 준비하려면 2.1.1-2.1.8의 단계를 따르십시오.
    7. PDMS 스탬프의 평평한 표면을 사용하여 균일 한 압력으로 단일 층을 스탬프 처리합니다.
    8. PDMS 스탬프를 단계 2.1.8에서 만든 유리 슬라이드에서 반전 된 Janus 입자의 단일 층으로 스퍼터링 장치에 넣고 Au로 코팅합니다.
      1. 100 mTorr에서 스퍼터 챔버에서 공기를 제거하고 10 분 동안 아르곤을 주입하십시오 (공기를 아르곤으로 교체하십시오). 아르곤 주입을 멈추고 70mTorr에서 챔버에서 아르곤을 제거하십시오.
      2. 200 s 동안 전류를 15 mA로 설정하십시오 ( 그림 4 C ). 완전히 코팅 된 금속 입자는이 단계에서 이미 제조된다.
    9. 실험을 위해 샘플을 준비하기 위해 2.1.9-2.1.11의 단계를 따르십시오.
      10. </ ol>

    3. 교류 동역학 측정 실험

    1. 스페이서를 준비하기 위해 파라핀 필름 5 조각을 포장하십시오. 열 총을 사용하여 ITO 전극 배열을 500 μm 두께의 필름 스페이서와 결합시키고 전극을 현미경 스테이지에 놓습니다.
      1. 단계 2.1 및 2.2에서 준비한 입자 현탁액 8 μL를 교차 전극 배열의 중심에 떨어 뜨립니다. 스페이서 위에 커버 유리를 놓습니다.
    2. EROT 실험의 경우 함수 발생기에서 2 채널 사이의 위상 이동을 90 °로 설정하십시오. 실험 도중 0.5-4V pp 전압 진폭 및 100Hz ~ 5MHz 범위의 주파수에서 사인파를 적용하십시오 (1.2.2-1.2.3 단계의 연결 기준).
      1. 함수 발생기에서 "파형"버튼을 클릭하여 파형을 선택하십시오. 함수 ge의 번호가 매겨진 버튼을 사용하여 전압 및 주파수 값을 입력하십시오."출력"버튼을 클릭하여 AC 신호를 켭니다.
    3. DEP 실험의 경우 2 개 채널 간의 위상 변이를 0 °로 설정하십시오. 단계 3.2.1에서와 같이 함수 발생기를 설정하여 0.5-4V pp 전압 진폭 및 100Hz ~ 5MHz의 주파수에서 사인파를 적용합니다 (1.2.5 단계의 연결을 기반으로).
    4. "출력"버튼을 클릭하여 AC 신호를 켜고 카메라를 사용하여 40X, NA 0.6 대물 렌즈가있는 역 광학 현미경으로 입자 이동 및 회전 이미지를 캡처하십시오.
    5. 입자 운동 및 회전의 이미지를 소프트웨어에 입력하고 입자 추적으로 입자의 궤적을 분석하여 입자 및 각속도를 얻습니다.
      참고 : "이미지 J"소프트웨어와 "MultiTracker"플러그인이 이미지 이진 및 입자 추적에 사용되었습니다.

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Representative Results

4 상 전극 어레이는 파이버 레이저 마킹 머신에 의해 생성됩니다. 유리 상에 코팅 된 ITO 도전 층은 포커스 레이저에 의해 제거되어도 1b에 도시 된 바와 같이 160㎛의 갭을 갖는 교차 패턴을 형성한다.

그림 1
그림 1 : ITO 전극의 준비. ( A ) 섬유 레이저 마킹 장치 (1,064 nm, 20 W, 90-120 ns 펄스 폭 및 20-80 kHz 펄스 반복 주파수)로 4 상 ITO 전극을 만드는 개략도. 현미경으로 교차 전극 배열의 ( B ) 브라이트 필드 이미지. 이 무화과의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.ure.

인버터의 회로도는 그림 2A에 나와 있습니다. 4 상 전계를 생성하기 위해 전극 배열은 2 채널 함수 발생기와 2 개의 인버터에 연결됩니다. 그림 2 B.

그림 2
그림 2 : 4 상 발전기 설치 및 실험용 마이크로 칩 연결. ( A ) 인버터의 회로도. ( B ) 실험용 마이크로 칩의 회로도. ( C ) 테이프와 직접 접촉시켜 4 상 전극의 4 선을 연결하십시오. ( D ) 인접한 전극 사이의 위상 변화는 90 °(EROT의 경우) 또는 180 ° (DEP의 경우). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

실리카 입자의 단일 층은 도 3a에 도시 된 바와 같이, 커버 유리를 사용하여 에탄올 - 실리카 입자 액 적을 약간 드래그함으로써 제조된다. 실리카 입자의 단일 층을 스퍼터링 장치에 넣고 Au로 코팅한다. 마지막으로 그림 3 C 와 같이 야누스 입자가 준비된다.

그림 3
그림 3 : 야누스 입자의 제조 과정. ( A ) 실리카 입자의 단층. ( B )실리카 입자의 단층 위에 Au 박막을 코팅하는 개략도. 현미경으로 야누스 입자의 ( C ) 브라이트 필드 이미지. 입자의 어두운면은 Au 코팅입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

완전히 코팅 된 금속 입자의 준비는 그림 4에 나와 있습니다. 슬라이드와 테이프로 구성된 용기에는 PDMS 혼합물이 그림 2 ( A) 와 같이 2 ~ 3mm 높이로 적재됩니다. PDMS 혼합물을 70 ℃ 오븐에 넣고 2 시간 동안 PDMS 스탬프를 만듭니다. 표면이 평평한 PDMS 스탬프가 그림 4B에 나와 있습니다. 완전히 코팅 된 금속 입자의 제조 과정은 Figure 4 C. 완전히 코팅 된 금속 입자는 그림 4D에 나와 있습니다.

그림 4
그림 4 : 완전히 코팅 된 금속 입자의 준비. ( A ) 슬라이드 테이프 용기의 PDMS 혼합물. ( B ) 표면이 평평한 PDMS 스탬프. ( C ) 완전히 코팅 된 금속 입자의 제조 과정. ( D ) 현미경으로 완전히 코팅 된 금속 입자의 명 시야 이미지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

입자 EROT와 DEP의 대표 결과는 Figure 5. Janus 입자의 EROT는 일반적으로 그림 5A 와 같이 특정 주파수에서 최대 각속도의 전기장 (반대 전계)과 반대 방향입니다. 저주파에서 Janus 입자의 EROT는 공동 처리 된 방향으로 바뀌며, 이것은 더 복잡한 분극 메커니즘과 금속 표면 반구 주위의 유도 전하 전기 삼투 흐름으로 인한 것일 수 있습니다 15,16 . 실리카 입자의 EROT는 모든 시험 주파수 범위에서 공 장 (co-field)이며, 그 특성 주파수는 그림 5B와 같이 가장 낮은 시험 주파수 (~ 500 Hz)에 있습니다. 금속 입자의 EROT는 모든 시험 주파수 범위에서 반대 전계이며, 그림 5 C 와 같이 그 특성 주파수는 야누스 입자의 EROT보다 낮습니다. 에서 도 5a -5c에서 , 우리는 CM 인자의 허수 부에서의 변화를 볼 수 있고, 상이한 종류의 입자들 사이의 전기장 주파수를 볼 수있다. 게다가 Janus 입자의 EROT 특성 주파수가 완전히 코팅 된 금속 입자보다 높다는 것을 알 수 있습니다. 이 결과는 Janus 입자의 양극화가 두 반구 구조의 간단한 중첩 모델로 직접 설명 될 수 없음을 시사합니다. 야누스 입자 2 의 분극에는 더 복잡한 메커니즘이 있습니다. 금속 입자의 DEP 측정은 그림 5D에 나와있다 . 결과는 금속 입자의 DEP 반응은 더 낮은 주파수에서 n-DEP이지만 높은 주파수에서는 p-DEP이고, 교차 주파수는 특성 주파수와 일치한다는 것을 보여준다. EROT 측정.

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그림 5 : 입자 EROT 및 DEP의 대표 결과 야누스 입자의 ( A ) EROT 스펙트럼. ( B ) 실리카 입자의 EROT 스펙트럼. ( C ) 완전히 코팅 된 금속 입자의 EROT 스펙트럼. ( D ) 완전히 코팅 된 금속 입자의 DEP 스펙트럼. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Discussion

섬유 레이저 마킹 장치를 사용하여 ITO 전극 배열을 제작하면 임의의 패턴으로 전극을 준비하는 신속한 방법을 제공합니다. 그러나, 종래의 방법으로 제조 된 금속 전극에 비해 ITO 전극의 제조 정확도 및 전하 운반체가 적다는 것과 같은이 방법에 여전히 단점이있다. 이러한 단점은 일부 실험을 제한 할 수 있습니다. 예를 들어, 전극 사이에 큰 거리가있을 때 전기장 분포에 영향을 미치는 전하 캐리어가 더 적을 수 있습니다. 또한, 패터닝 파라미터의 조정은 ITO 전극 어레이의 품질에 직접적인 영향을 미치는이 방법에서 중요한 단계입니다. 예를 들어, 레이저 출력은 유리 기판으로부터의 ITO 도전 층의 제거에 영향을 미친다. 레이저의 주파수와 속도는 ITO 전극 가장자리의 매끄러움을 결정합니다. 일반적으로 시행 착오를 통해 적절한 패터닝 매개 변수가 발견됩니다. 즉,이 method는 연구 및 기타 응용 분야에서 다양한 종류의 전기 실험에 적용 할 수있는 임의의 패턴으로 ITO 유리 위에 전극을 신속하고 효율적으로 생산할 수 있습니다.

Janus 입자 및 금속 입자를 건조 공정으로 준비하는 것은 간단하고 편리한 방법입니다. 피커링 에멀션 법 10 , 전기 유체 역학 동시 분사법 11 , 마이크로 유체 광중합 법 12 및 화학 합성법 15 와 같은 다른 방법과는 달리,이 방법은 단시간에 다수의 입자를 제조 할 수있다 . 그러나,이 방법의 한계는 입자 표면상의 금속 증착이 불균일 할 수있어서 입자 형상을 약간 바꿀 수 있다는 것이다. 건조 공정 방법이 이러한 한계점을 가지고 있지만, Janus 입자를 제조하는 데 여전히 유용한 방법이며,금속 입자.

요약하면,이 기사는 다수의 완전히 또는 부분적으로 코팅 된 금속 입자뿐만 아니라 임의의 패턴으로 전극 배열을 신속하게 준비 할 수있는 기능적 방법을 제공합니다. 이것은 microfluidic 장치에서 입자의 조작 및 특성화를 포함하여 electrokinetics의 개발과 적용을 용이하게 할 수 있습니다.

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Disclosures

저자는 공개 할 것이 없습니다.

Acknowledgments

이 작업은 과학 기술부 (대만, ROC)의 Grant NSC 103-2112-M-002-008-MY3에 의거 지원되었습니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silica Microsphere-2.34 µm Bangs Laboratories SS04N
Ethyl Alcohol (99.5%) KATAYAMA CHEMICAL E-0105
SYLGARD 184 A&B Silicone Elastomer(PDMS) DOW CORNING PDMS 
 ITO glass Luminescence Technology LT-G001
Fiber laser marking machine Taiwan 3Axle Technology TAFB-R-20W
 2-channel function generator Gwinsek AFG-2225
CMOS camera Point Grey GS3-U3-32S4M-C
Sputter JEOL JFC-1100E
Operational Amplifiers Texas Instruments LM6361N OP invertor 
Ultrasonic Cleaner Gui Lin Yiyuan Ultrasonic Machinery Co. DG-1
Microcentrifuge Scientific Specialties, Inc. 1.5ml
Mini Centrifuge LMS MC-MCF-2360
Microscope cover glass Marienfeld-Superior 18*18mm
Inverted optical microscope Olympus OX-71 
Parafilm bemis spacer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Walther, A., Müller, A. H. Janus particles. Soft Matter. 4 (4), 663-668 (2008).
  2. Chen, Y. -L., Jiang, H. -R. Electrorotation of a metallic coated Janus particle under AC electric fields. Appl Phys Lett. 109 (19), 191605 (2016).
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Chen, Y. L., Jiang, H. R.… More

Chen, Y. L., Jiang, H. R. Preparation of Janus Particles and Alternating Current Electrokinetic Measurements with a Rapidly Fabricated Indium Tin Oxide Electrode Array. J. Vis. Exp. (124), e55950, doi:10.3791/55950 (2017).

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