Yarık Gözenek Geometrisinde Kılcal Köprülerin İmalatı ve Görselleştirilmesi

Bu prosedürün genel amacı, yarık zayıf geometride kılcal köprüler oluşturmak ve görüntülemektir. Bu, önce standart foto litografik kalıplar kullanılarak uzun yükseltilmiş PDMS sütun alt tabakaları yapılarak gerçekleştirilir. İkinci adım, baskı transfer litografisi ve kendinden montajlı tek katmanlar kullanarak üst ve yanlar arasında ıslatma kontrastı sağlamak için sütunların üst kısmını işlevsel hale getirmektir.

Daha sonra, iki sütun dört eksenli bir mikro kademeli cihazda birbirine bakacak şekilde yerleştirilir. Translasyonel ve rotasyonel serbestlik dereceleri, araştırmacının birbirine bakan iki sütunu düzgün bir şekilde hizalamasına ve deney sırasında sütunlar arasındaki ayrımı kontrol etmesine izin verir. Son adım, iki yükseltilmiş sütun arasına sıvı vermek ve ortaya çıkan kılcal köprüyü CCD kamera ile görüntülemektir.

Yarık dökümünün yüksekliği değiştikçe, sonuçta yarık dökme yüksekliği arttıkça sıvı köprünün morfolojisindeki değişiklik, yarık dökme yüksekliği arttıkça sıvı köprü anahtarlarının lalo basıncının çekiciden iticiye işaret ettiğini göstermek için kullanılır. Bu yöntem, kısmen sabitlenmiş ıslanma fenomeninin özelliklerini anlama konusunda fikir verebilir. Ayrıca flip chip tasarımı, gözenekli malzemelerde yağ geri kazanımı ve biyo-esinli yapışma gibi problemlere de uygulanabilir.

Bu prosedüre başlamadan önce, bu Spinco SU eight 2002'yi takip eden dört inçlik bir silikon gofreti piha solüsyonu ile su yüzeyine 40 RPM'de 500 saniye boyunca temizleyin. Sonraki Spinco SU 8 20 50, 500 RPM'de 40 saniye ve ardından 1500 RPM'de bir dakika boyunca iki aşamalı bir spin kodlayıcı programı ile gofret üzerine. Spin kaplı gofret kuruduktan sonra, üzerine bir şeffaflık maskesi yerleştirin, ardından bir ultraviyole lambanın altına yerleştirin ve 200 watt'ta 30 saniye boyunca maruz bırakın.

Gofreti 95 santigrat derecelik bir sıcak plaka üzerinde kuruttuktan sonra, SU sekiz geliştirici solüsyonuna yerleştirin ve maruz kalmamış tüm SU sekizi çıkana kadar hafifçe çalkalayın. Ardından gofreti bir izopropil alkol akışında 30 saniye durulayın ve nitrojenle kurutun. Bu noktada, 10'a bir kütle oranında P-D-M-S-S koruyucu, 180 4 baz ile kürleme maddesini, tek kullanımlık bir karıştırma çubuğu Degas, PDMS'yi bir vakum odasında tüm kabarcıklar gidene kadar kuvvetlice karıştırın.

SU sekiz fabrikasyon kalıbını dört inçlik büyük bir plastik Wang kabına yerleştirdikten sonra, PDMS karışımını üzerine dökün. Kalıp ve PDMS karışımının gazını aldıktan sonra, tüm yemeği en az iki saat boyunca 75 santigrat derecede bir fırına koyun. Numune oda sıcaklığına soğutulduktan sonra, düz bir tıraş bıçağıyla tabağı PDMS'den ve PDMS'yi silikon gofretten kesin.

Daha sonra PDMS bölgesini sütunlarla birlikte yığından kesin ve temiz bir Petri kabında saklayın. 20 nanometre altını doğrudan temiz bir silikon gofret üzerine buharlaştırdıktan sonra, bir plazma reaktörüne yerleştirin ve 10 dakika boyunca 50 watt gücünde 300 milor basınçta oksijen plazması kullanarak temizleyin. Bittiğinde, gofreti en az 10 dakika boyunca 200 geçirmez etanol ile doldurulmuş bir Pyrex Petri kabına koyun.

Gofretleri tabaktan çıkardıktan sonra, etanol ile durulayın ve nitrojen ile kurutun. Daha sonra, önceden hazırlanmış bir MPTS toluen çözeltisini gofret üzerine 30 saniye boyunca 500 RPM'de, ardından bir dakika boyunca 2.750 RPM'de kaplayın. Gofret durulandıktan ve kurutulduktan sonra, gofreti tamamen daldırmak için yeterli 16 milimolar hidroklorik asit çözeltisi içeren bir Pyrex Petri kabına koyun.

En az beş dakika daldırıldıktan sonra, gofreti solüsyondan çıkarın ve nitrojenle kurutun. Ardından PDMS sütunlarını plazma odasına yerleştirin ve 30 saniye boyunca 300 milor basınçta ve 50 watt gücünde oksijen plazması gerçekleştirin. PDMS substratlarını plazma reaktöründen çıkardıktan sonra, her birinin arkasını hafif basınç uygulayarak temiz bir cam slayta bağlayın.

Cam destekli PDMS alt tabakalarını çevirin ve sütunları MPTS işlevselleştirilmiş altın filmlerin üzerine bastırın. Orta derecede basınç uygulandıktan sonra, uygun teması sağlamak için cam sürgün üzerine yaklaşık 100 gram ağırlık koyun En az 12 saat sonra, her bir PDMS alt tabakasını gofretten ayırın ve düz bir tıraş bıçağı kullanın. PDMS alt tabakası sıkışmışsa, altın filmin çatlamadığını veya sütun boyunca eksik parça olmadığını doğrulamak için optik bir mikroskop kullanın.

Ardından, PDMS alt tabakasını önceden hazırlanmış bir alt tabakaya daldırın. En az 24 saat boyunca milimolar MHA dimetil sülfoksit çözeltisi. Deiyonize su ile duruladıktan ve kuruduktan sonra, PDMS alt tabakasını iki sütunlu alt tabaka kullanarak en az 12 saat boyunca 25 santigrat derecede 100 milour'dan daha az basınçla bir vakum odasına yerleştirin.

Birini dört eksenli mikro kademe düzeneğinin üst kısmına ve diğerini alt tutucularına yerleştirin. Alt tabakaları yan gergi vidaları kullanarak sabitleyin. Bu noktada, üst alt tabaka aşamasını devre tahtasına, üst alt tabaka kabaca alt tabakanın üzerinde olacak şekilde bağlayarak cihazı monte edin.

x, y ve döndürme düğmelerini kullanarak birbirine bakan iki sütun arasındaki yüksekliği yaklaşık bir milimetreye düşürün. Alt alt tabaka aşamasında. İki alt tabaka için altın şeritleri paralel olacak şekilde hizalayın.

Ardından, bilgisayar ekranındaki canlı kamera beslemesini kullanarak kamerayı PDMS sütununun uzunluğuna bakacak şekilde konumlandırın, alt alt tabakanın konumunu sütunlar paralel olacak şekilde ayarlayın. Bunu takiben, kamerayı cihazın karşı tarafına getirin ve önceki iki adımı tekrarlayın. Canlı kamera beslemesini kullanarak, üst sütun alt sütunla temas edene kadar iki sütun arasındaki mesafeyi azaltın.

Ardından dijital mikro aşamayı sıfırlayın ve gözenek yüksekliğini yaklaşık 200 mikrometreye yükseltin. % 80 gliserol su çözeltisi içeren bir şırıngayı mekanik kelepçe ile şırınga XY, Z translasyon aşamasına monte edin. Ardından, şırınga konumlandırma aşamasındaki mikrometreleri, 30 gauge iğne yarık dökümüne sığacak şekilde ayarlayın.

Sıvıyı şırıngadan yarık dökümüne yavaşça dağıttıktan sonra üst ve alt yüzeyler iğneye hafifçe temas edecek şekilde yarık dökme yüksekliğini azaltın. İğneyi yarık gözenekten çıkarmak için şırınga konumlandırma aşamasındaki mikrometreleri kullanın. Deney cihazı dört ana bölüme ayrılabilir.

Üst alt tabaka aşaması, alt alt tabaka aşaması, şırınga XY, Z çeviri aşaması ve kamera optiği ve kamera tutucusu. Deneysel cihazla ilgili ayrıntılar için metin protokolüne bakın Altının PDMS alt tabakasına aktarılmasında, PDMS cihazını silikon gofretten ayırmak önemlidir. Sorunsuz ve dikkatli bir şekilde gösterilen: İşte resimde başarılı bir transferden sonra altın ile A-P-D-M-S sütununun mikroskop görüntüsü.

Burada, zayıf aktarım nedeniyle direğe aktarılan gofretten fazla altın folyoyu gösteren bir görüntü var. Altın filmin transferini kolaylaştırmak için, PDMS sütununun bir kenarını silikon gofretten nazikçe kaldırmak için keskin bir güvenlik tıraş bıçağı kullanılabilir. Ek olarak, ek altın folyonun alt tabakanın kenarına yapışmasını önlemek için PDMS alt tabakası, gofret yüzeyine normal bir yönde çekilmelidir. Gösterilen.

Burada, PDMS alt tabakasının önemli ölçüde kesme veya bükülmeye maruz kalması durumunda, transferden sonra altın katmanda nasıl çatlaklar oluşabileceğini gösteren bir resim bulunmaktadır. İmalat işlemi tamamlandıktan sonra, su temas açısını test ederek MHA tek tabakasının kalitesini doğrulamak önemlidir. Burada gösterilen, MHA ile işlevselleştirildikten sonra altın bir PDMS alt tabakası üzerinde sıvı bir su damlasıdır.

PDMS üzerindeki düşük temas açısı, işlemin başarılı olduğunu gösterir. İç kısım, tamamlanan prosedürden sonra yükseltilmiş sütunlardan birine yerleştirilen sıvı bir su damlasını gösterir. 140 derecelik temas açısı, fiziksel ve kimyasal heterojenliklerin kombinasyonunun, damlanın sütunların yanlarına sabitlenmesine izin verdiğini göstermektedir.

Alt tabakalar üretildikten ve mikro sahne tutuculara yerleştirildikten sonra, kanallar şırınga XY, Z çevirisi kullanılarak doldurulabilir Burada gösterilen aşama, resimdeki sütunun genişliğine dik bir perspektife sahip doldurulmuş bir yarık gözenektir. İşte yarık gözeneğin uzunluğuna dik olan ilk görüntüye dik bir perspektif. Kanalın ikinci görüntü ile aynı perspektiften doldurulması işlemi burada gösterilmiştir, doldurma aşamasında sıvının şırıngadan dağıtılması kritik

Yavaş yavaş, ani büyük akış hızlarından gelen kuvvet, sıvıyı sütunun tepesinden derin bir şekilde sabitleyerek hidrofobik PDMS bölgelerine yayılmasına neden olabilir. Böyle bir durumda, alt tabakalar tekrar tekrar doldurma işleminde temizlenmeli ve kurutulmalıdır. Bu videoyu izledikten sonra, PDMS sütunlarının nasıl oluşturulacağını iyi anlamış olmalısınız.

Bunları kendi kendine monte edilen tek katmanlarla işlevsel hale getirin ve kılcal köprüler oluşturacak şekilde hizalayın. Piran ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve çalışan bir davlumbaz gibi önlemlerin alınabileceğini unutmayın. Güvenlik gözlükleri bir yüz siperidir.

Bu prosedür uygulanırken tam neopren eldivenli bir laboratuvar önlüğü kullanılmalıdır.