Dimostriamo la fabbricazione di canali nanoheight con l'integrazione di dispositivi di azionamento delle onde acustiche superficiali su niobate al litio per nanofluidici acustici tramite fotolitografia di decollo, incisione di ioni reattivi nano-profondità e plasma a temperatura ambiente l'incollaggio multistrato attivo dalla superficie del niobate di litio monocristallo, un processo altrettanto utile per l'associazione di niobate al litio agli ossidi.
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Articolo metodologico
Fabbricazione di canali Nanoheight che incorporano l'atuazione delle onde acustiche superficiali tramite Litio Niobate per la Nanofluidica acustica
In questo articolo
Sommario
Abstract
La manipolazione controllata su nanoscala dei fluidi è nota per essere eccezionalmente difficile a causa del predominio delle forze superficiali e viscose. I dispositivi saw (Megahertz-order surface acoustic wave) generano un'enorme accelerazione sulla loro superficie, fino a 108 m/s2, a sua volta responsabile di molti degli effetti osservati che sono venuti a definire acoustofluidici: lo streaming acustico e le forze di radiazione acustica. Questi effetti sono stati utilizzati per la manipolazione di particelle, cellule e fluidi su microscala, anche se più recentemente SAW è stato utilizzato per produrre fenomeni simili su nanoscala attraverso un insieme completamente diverso di meccanismi. La manipolazione controllabile dei fluidi su nanoscala offre un'ampia gamma di opportunità nel pompaggio di fluidi ultraveloci e nelle dinamiche delle biomacromolecole utili per applicazioni fisiche e biologiche. Qui, dimostriamo la fabbricazione del canale su nanoscala tramite l'incollaggio di litio niobate (LN) a temperatura ambiente integrato con un dispositivo SAW. Descriviamo l'intero processo sperimentale, inclusa la fabbricazione di un canale nano-altezza tramite incisione a secco, incollaggio attivato al plasma sul niobate al litio, la configurazione ottica appropriata per la successiva imaging e l'azionamento SAW. Mostriamo risultati rappresentativi per il riempimento capillare fluido e il drenaggio dei fluidi in un canale su nanoscala indotto da SAW. Questa procedura offre un protocollo pratico per la fabbricazione e l'integrazione di canali su nanoscala con dispositivi SAW utile per costruire per future applicazioni nanofluidiche.
Introduzione
Il trasporto controllabile di fluidi su nanoscala nei nanocanali ,nanofluidics1, avviene sulle stesse scale di lunghezza della maggior parte delle macromolecole biologiche ed è promettente per l'analisi biologica e il rilevamento, la diagnosi medica e la lavorazione dei materiali. Vari progetti e simulazioni sono stati sviluppati in nanofluidica per manipolare fluidi e sospensioni di particelle in base agradienti di temperatura2, Coulomb trascinando3, onde superficiali4, campi elettrici statici5,6,
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Protocollo
1. Preparazione maschera di canale Nano-height
- Fotolitografia: Con un modello che descrive la forma desiderata dei canali nanoaltezza (Figura 1B), utilizzare le normali procedure di fotolitografia e decollo per produrre depressioni nanoheight in un wafer LN. Queste depressioni diventeranno canali di nanoaltezza al momento del legame di wafer in un passaggio successivo.
NOTA: Le dimensioni laterali delle depressioni su nanoscala sono su microscala in questo protocollo. Il fascio di elettroni o la litografia del fascio ionico He/Ne possono essere utilizzati per fabbricare canali con dimensioni laterali su nanos....
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Risultati
Eseguiamo l'archiviazione capillare dei fluidi e il drenaggio dei fluidi indotta da SAW nelle fessure LN nano-alte dopo la fabbricazione e il incollaggio di successo di dispositivi nanofluidici integrati SAW. Le onde acustiche superficiali sono generate da IDT azionati da un segnale sinusoidale amplificato alla frequenza di risonanza degli IDT di 40 MHz, e la SAW si propaga nel nanoslit tramite un substrato LN piezoelettrico. Il comportamento del fluido nel nanoslit che interagisce con SAW può essere osservato utilizzand.......
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Discussione
L'incollaggio a temperatura ambiente è fondamentale per fabbricare dispositivi nanoslit integrati in SAW. Cinque aspetti devono essere considerati per garantire un legame di successo e una forza di legame sufficiente.
Tempo e potenza per l'attivazione della superficie al plasma
Aumentare la potenza plasmatica contribuirà ad aumentare l'energia superficiale e di conseguenza ad aumentare la forza di legame. Ma lo svantaggio di aumentare la potenza durante l'attivazione della .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori sono grati alla struttura dell'Università della California e alla struttura NANO3 dell'UNIVERSITÀ di San Diego per la fornitura di fondi e strutture a sostegno di questo lavoro. Questo lavoro è stato eseguito in parte presso la San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) dell'UCSD, membro della National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, che è supportata dalla National Science Foundation (Grant ECCS–1542148). Il lavoro qui presentato è stato generosamente sostenuto da una sovvenzione di ricerca della W.M. Keck Foundation. Gli autori sono anche grati per il sostegno di questo lavoro da parte dell'Ufficio di Ricerca Navale (tramite Grant 12368098).....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Absorber | Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA | Dragon Skin 10 MEDIUM | |
| Amplifier | Mini-Circuits, Brooklyn, NY, USA | ZHL– 1– 2W– S + | |
| Camera | Nikon, Minato, Tokyo, Giappone | D5300 | |
| Sviluppatore | Futurrex, NJ, USA | RD6 | |
| Penna per incisione con punta di diamante | Malco, Memphis, TN, USA | Malco A50 Sega per cubetti con punta | |
| Discoteca, Tokyo, Giappone | Sega per cubetti automatica da discoteca 3220 | ||
| Forno di riscaldamento | Carbolite, Hope Valley, Regno Unito | HTCR 6/28 | Forno per camera bianca ad alta temperatura - Perforatore HTCR |
| Dremel, Mount Prospect, Illinois | Modello #4000 | 4000 Microscopio invertito rotante a velocità variabile ad alte prestazioni | |
| Amscope, Irvine, CA, USA | IN480TC-FL-MF603 | ||
| Substrato di niobato di litio | PMOptics, Burlington, MA, USA | PWLN-431232 | 4" bifacciale lucidato 0,5 mm spessore 128° |
| Allineatore di maschere per maschere | Heidelberg Instruments, Heidelberg, Germania | Impianto per camera bianca MLA150 | |
| Nano3 | UCSD, La Jolla, CA, USA | Il processo di fabbricazione viene eseguito in esso. | |
| Fotoresist negativo | Futurrex, NJ, USA | NR9-1500PY | |
| Oscilloscopio | Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA | InfiniiVision 2000 X-Series | |
| Attivazione superficiale al plasma | PVA TePla, Corona, CA, USA | PS100 | Tepla Asher |
| Foglio polarizzatore | Edmund Optics, Barrington, NJ, USA | #86-182 | |
| RIE incisore | Oxford Strumenti, Abingdon, Regno Unito | Plasmalab 100 | |
| Generatore di segnale | NF Corporation, Yokohama, Giappone | WF1967 generatore | |
| Deposizione per polverizzazione catodica | Denton Vacuum, NJ, USA | Denton 18 | Denton Discovery 18 Sistema di polverizzazione |
| Taglierina per wafer in teflon | ShapeMaster, Ogden, IL, USA | SM4WD1 | Mortaia per wafer 4" |
Riferimenti
- Eijkel, J. C., Van Den Berg, A. Nanofluidics: what is it and what can we expect from it? Microfluidics and Nanofluidics. 1 (3), 249-267 (2005).
- Longhurst, M. J., Quirke, N. Temperature-driven pumping of fluid through single-walled carbon nanotubes. Nano Let....
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Ristampe e permessi
