Demostramos la fabricación de canales de nanoaltura con la integración de dispositivos de accionamiento de ondas acústicas superficiales sobre niobato de litio para nanofluídicos acústicos a través de fotolitografía de despegue, grabado de iones reactivos de nanoprofundidad y plasma a temperatura ambiente la unión multicapa activada por superficie de niobato de litio de un solo cristal, un proceso igualmente útil para unir el niobato de litio a los óxidos.
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Artículo de método
Fabricación de canales de nanoaltura que incorporan la actuación de onda acústica superficial a través de niobato de litio para nanofluídicos acústicos
En este artículo
Resumen
Resumen
Se sabe que la manipulación controlada a nanoescala de fluidos es excepcionalmente difícil debido al dominio de las fuerzas superficiales y viscosas. Los dispositivos de onda acústica superficial (SAW) de orden Megahertz generan una tremenda aceleración en su superficie, hasta 108 m/s2, a su vez responsables de muchos de los efectos observados que han llegado a definir acoustofluics: transmisión acústica y fuerzas de radiación acústica. Estos efectos se han utilizado para la manipulación de partículas, células y fluidos a microescala, aunque más recientemente SAW se ha utilizado para producir fenómenos similares a escala nanométrica a través de un conjunto completamente diferente de mecanismos. La manipulación de fluidos a nanoescala controlable ofrece una amplia gama de oportunidades en el bombeo de fluidos ultrarrápidos y la dinámica de biomacromoléculas útiles para aplicaciones físicas y biológicas. Aquí, demostramos la fabricación de canales de nanoescala de altura a través de la unión de niobato de litio (LN) a temperatura ambiente integrada con un dispositivo SAW. Describimos todo el proceso experimental, incluida la fabricación de canales de nanoaltura a través de grabado en seco, unión activada por plasma en niobato de litio, la configuración óptica adecuada para imágenes posteriores y el accionamiento SAW. Mostramos resultados representativos para el llenado capilar de fluidos y el drenaje de fluidos en un canal a nanoescala inducido por SAW. Este procedimiento ofrece un protocolo práctico para la fabricación e integración de canales a nanoescala con dispositivos SAW útiles para aprovechar para futuras aplicaciones de nanofluídicos.
Introducción
El transporte de fluidos a nanoescala controlable ennanocanales —nanofluídicos1—se produce en las mismas escalas de longitud que la mayoría de las macromoléculas biológicas, y es prometedor para el análisis biológico y la identificación, el diagnóstico médico y el procesamiento de materiales. Se han desarrollado diversos diseños y simulaciones en nanofluidos para manipular fluidos y suspensiones de partículas basadas en gradientes de temperatura2, Coulomb arrastrando3, ondas superficiales4, campos eléctricos estáticos5,
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Protocolo
1. Preparación de la máscara de canal de nano altura
- Fotolitografía: Con un patrón que describa la forma deseada de los canales de nanoaltura(Figura 1B),utilice procedimientos normales de fotolitografía y despegue para producir depresiones de nanoaltura en una oblea LN. Estas depresiones se convertirán en canales de nanoaltura al unirse a obleas en un paso posterior.
NOTA: Las dimensiones laterales de las depresiones a nanoescala son microescala en este protocolo. El haz de electrones o la litografía del haz de iones He/Ne se pueden utilizar para fabricar canales con dimensiones laterales a nanoescala; Ga
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Resultados
Realizamos el archivo capilar de fluidos y el drenaje de fluidos inducido por SAW en hendiduras LN de nanoaltura después de la fabricación y unión exitosas de dispositivos nanofluídicos integrados SAW. Las ondas acústicas superficiales son generadas por IDT accionados por una señal sinusoidal amplificada a la frecuencia de resonancia de los IDT de 40 MHz, y la SAW se propaga a la nanoslit a través de un sustrato de LN piezoeléctrico. El comportamiento del fluido en la nanoslit que interactúa con SAW se puede observar uti.......
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Discusión
La unión a temperatura ambiente es clave para fabricar dispositivos nanosiluminados integrados en SAW. Es necesario tener en cuenta cinco aspectos para garantizar un éxito de unión y una resistencia suficiente a la unión.
Tiempo y potencia para la activación de la superficie de plasma
Aumentar la potencia del plasma ayudará a aumentar la energía de la superficie y, en consecuencia, aumentar la fuerza de unión. Pero la desventaja de aumentar la potencia durante la activación.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores están agradecidos a la Universidad de California y a las instalaciones de NANO3 en UC San Diego por la provisión de fondos e instalaciones en apoyo de este trabajo. Este trabajo se realizó en parte en la Infraestructura de Nanotecnología de San Diego (SDNI) de UCSD, miembro de la Infraestructura Coordinada Nacional de Nanotecnología, que cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (Grant ECCS–1542148). El trabajo presentado aquí fue generosamente apoyado por una beca de investigación de la Fundación W.M. Keck. Los autores también están agradecidos por el apoyo de esta obra por parte de la Oficina de Investigación Naval (a través de la Subvenci....
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Absorbente | Piel de Dragón, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, EE. UU. Piel de | Dragón 10 MEDIUM | |
| Amplifier | Mini-Circuits, Brooklyn, NY, EE. UU | . ZHL– 1– 2W– S+ | |
| Cámara | Nikon, Minato, Tokio, Japón | D5300 | |
| Revelador | Futurrex, NJ, USA | RD6 | |
| Bolígrafo de grabado con punta de diamante | Malco, Memphis, TN, EE. UU | Malco A50 EE. UU. Hecho en carburo Escriba | |
| sierra para cortar en cubitos | Disco, Tokio, Japón | Disco Sierra automática para cortar en cubitos 3220 | |
| Horno de calentamiento | Carbolita, Hope Valley, Reino Unido | HTCR 6/28 | Horno de sala limpia de alta temperatura - HTCR |
| Perforadora de agujeros | Dremel, Mount Prospect, Illinois | Modelo #4000 | 4000 Microscopio invertido rotativo de velocidad variable de alto rendimiento |
| Amscope, Irvine, CA, EE. UU | . IN480TC-FL-MF603 | ||
| Sustrato de niobato de litio | PMOptics, Burlington, MA, EE. UU | PWLN-431232 | 4" pulido a doble cara de 0,5 mm de espesor 128 grados; Alineador de máscara de niobato de litio de corte girado |
| en Y Heidelberg Instruments, Heidelberg, Alemania | MLA150 | ||
| Nano3 | UCSD, La Jolla, CA, EE. UU | . El proceso de fabricación se realiza en él. | |
| Fotorresistencia negativa | Futurrex, NJ, EE. UU. | Osciloscopio NR9-1500PY | |
| Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, EE. UU | InfiniiVision 2000 X-Series | ||
| Activación de superficie de plasma | PVA TePla, Corona, CA, EE. UU. | PS100 | Tepla Asher |
| Hoja de polarizador | Edmund Optics, Barrington, NJ, EE. UU. | # 86-182 | |
| RIE grabador | Oxford Instruments, Abingdon, Reino Unido | Plasmalab 100 | |
| NF | Corporation, Yokohama, Japón | WF1967 generador multifunción | |
| Deposición por pulverización catódica | Denton Vacuum, NJ, EE. UU. | Denton 18 | Sistema de pulverización catódica Denton Discovery 18 Tambor |
| obleas de teflón | ShapeMaster, Ogden, IL, EE. UU. | Cubo de obleas | SM4WD1 |
Referencias
- 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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Reimpresiones y permisos
