Name: Yarık Gözenek Geometrisinde Kılcal Köprülerin İmalatı ve Görselleştirilmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-01-09T13:45:00.000+00:00
Duration: 11 min 20 s
Description: Keşfedin yarık gözenek geometrisinde kılcal köprülerin imalatı ve görselleştirilmesi yöntemini. PDMS direkler, fotolitografi ve kendi kendine oluşan monokatmanlar kullanılarak sıvı davranışları incelenir. Bu teknik, malzeme bilimi ve biyofizik araştırmaları için uygulanabilir.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar, Grant No kapsamındaki Ulusal Bilim Vakfı'nın desteği için minnettardır. CMMI-00748094 ve ONR N000141110629.

Protokol metni üç ana bölüme ayrılmıştır: 1) PDMS (polidimetilsiloksan) sütunlarının imalatı, 2) sütunların üstlerinin işlevselleştirilmesi ve 3) kılcal köprülerin oluşumu ve karakterizasyonu.
1. PDMS Sütunlarının İmalatı
Bu bölümde, pdms sütunlarının silikon/SU-8 kalıp ile kalıp dökümü kullanılarak imalatı ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
<ol><li>
Silikon/SU-8 kalıbının imalatı
	<ol>
<li>Pirex Petri kabına silikon gofrete temiz bir 4 yerleştirin.</li>
		<li>Ayrı bir beherde hidrojen peroksit (piranha) çözeltisine 4:1 (hacim olarak) sülfürik asit hazırlayın. Not: Piranha çözeltisinin hazırlanmasında ve kullanımında çok dikkatli olunması gerekir. Reaksiyon son derece ekotermiktir ve gagaları işlemek için yalıtımlı eldivenler gerekecektir. Piranha organiklerle şiddetli tepki verir. Piranha çözeltisini atmadan önce oda sıcaklığına soğumaya bırakın. Sadece gofretleri yemeğe batırmak için yeterli çözelti hazırlayın.</li>
		<li>Piranha çözeltisini tamamen suya batırılana kadar silikon gofret üzerine yavaşça dökün. 15 dakika otur.</li>
		<li>Gofreti Petri kabından çıkarın ve bir akış altında durulayın: 2 dakika deiyonize (DI) su, 30 sn etanol, 30 sn aseton, sonra azotla kurulayın. Not: Aseton kalıntıları bir sorunsa, IPA ile ek bir durulama önerilir</li>
		<li>Gofret 150 °C'de sıcak bir tabakta 15 dakika kurutun.</li>
		<li>Sıcak plakadan çıkarın ve oda sıcaklığına soğumaya bırakın.</li>
		<li>Spin coat SU-8 2002, 500 rpm'de 40 saniye boyunca gofret yüzeyine.</li>
		<li>İki adımlı spin kaplayıcı programı ile GOFRETE SU-8 2050 spin coat. Adım 1: 500 rpm'de 40 sn. Adım 2: 1,500 rpm'de 1 dk.</li>
		<li>Gofreti spin kaplayıcıdan çıkarın ve önceden ısıtılmış bir ocak (65 °C) üzerine 10 dakika yerleştirin.</li>
		<li>Oda sıcaklığına soğumaya bırakın, ardından maskeyi gofret üzerine yerleştirin.</li>
		<li>Ultraviyole lambanın altına yerleştirin ve 200 watt'ta 30 saniye boyunca maruz bırak.</li>
		<li>Maskeyi çıkarın ve gofreti önceden ısıtılmış bir ocakta (95 °C) 10 dakika yerleştirin.</li>
		<li>SU-8 Geliştirici çözümüne yerleştirin ve tüm pozlanmamış SU-8 kaldırılana kadar hafifçe ajite edin. Daha sonra 30 saniye boyunca bir izopropil alkol akışında durulayın, azotla kurulayın.</li>
		<li>Son bir hardbake için 30 dakika boyunca önceden ısıtılmış bir ocak (95 °C) üzerine yerleştirin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
PDMS sütunlarının kalıp dökümü
	<ol>
<li>10:1 kütleli PDMS sylgard-184 tabanının beherdeki kürleme maddesine oranını kuvvetlice karıştırın.</li>
		<li>Tüm kabarcıklar gidene kadar vakum odasında DEGAS PDMS.</li>
		<li>Bölüm 1.1'de imal edilen kalıbı plastik tartım kabında büyük bir 4'e yerleştirin ve PDMS'yi dökün.</li>
		<li>PDMS ve kalıp içeren tabağı vakum odasına geri yerleştirin. Tüm baloncuklar gidene kadar tekrar degas.</li>
		<li>Tüm yemeği en az 2 saat boyunca bir fırına (önceden 75 °C'ye ısıtılmış) yerleştirin. Daha sonra oda sıcaklığına soğumaya bırakın.</li>
		<li>Yemeği PDMS'den ve PDMS'yi silikon gofretten düz bir jiletle kesin.</li>
		<li>PDMS bölgesini toplu sütunlarla kesin ve temiz bir Petri kabında saklayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Sütunların Üstlerinin İşlevselleştirilmesi
Bu üç adımlı süreç, önce bir silikon gofret üzerinde altın bir filmin buharlaşmasını, ardından altın filmin16'sını PDMS sütunlarına (bölüm 1'de imal edilen) baskı transferi litografisini ve son olarak altın filmin hidrofilik hale getirmek için kendi kendine monte edilmiş bir monolayer ile işlevselleştirilmesini içerir.
<ol><li>Baskı transfer litografisi için silikon gofretlerde altın imalatı 
	<ol>
<li>Dairesel silikon gofretteki 4'leri eşit büyüklükte 4 parçaya zarlamak için bir cam kesici kullanın. Not: Gofretler 1.1.2-1.1.4 adımları kullanılarak temizlenebilir ve yeniden kullanılabilir.</li>
		<li>20 nm altını doğrudan silikon gofret üzerine buharlaştır.</li>
		<li>Aşağıdaki bölüm 3 tamamlanana kadar gofreti buharlaşma odasında (veya bir kurutucuda) bırakın. Bu gofret mümkün olduğunca temiz tutacaktır.</li>
		<li>8 μl:20 ml, (3-mercaptopropyl)-trimetoksilane (MPTS) hazırlayın: temiz bir cam şişede toluen çözeltisi.</li>
		<li>Temiz bir beherde 200 ml 16 mM hidroklorik asit (HCl) hazırlayın.</li>
		<li>Altın filmli gofretleri plazma reaktörüne koy.</li>
		<li>Gofretleri oksijen plazması kullanarak 300 mTorr basınçta, 10 dakika boyunca 50 W gücünde temizleyin. Not: Bu prosedür için ev yapımı plazma reaktörü kullanılmıştır.</li>
		<li>Gofreti en az 10 dakika boyunca 200 prova etanol dolu bir Pyrex Petri kabına koyun. Not: Bu adım, oksijen plazması nedeniyle altın üzerinde oluşan kararsız oksitleri gidermek için yapılır.</li>
		<li>Gofretleri etanol ile durulayın, sonra azotla kurulayın.</li>
		<li>MPTS çözeltisini 30 saniye boyunca 500 rpm'de gofrete ve ardından 1 dakika boyunca 2.750 rpm'ye çevirin. Not: MPTS, PDMS ve altın tabaka16arasında bir yapıştırma katmanı olarak kullanılır.</li>
		<li>Gofreti spin kaplayıcıdan alın ve bir etanol akışı altında durulayın. Daha sonra DI suyu ile durulayın ve azotla kurulayın. Not: Altın tabakanın silikon gofretten soyulmasını önlemek için hafifçe durulayın.</li>
		<li>Gofretleri, gofretleri tamamen batırmak için yeterli 16 mM HCl çözeltisi içeren bir Pyrex Petri kabına yerleştirin. HCl'de en az 5 dakika bekletin. Not: Altının soyulmasını önlemek için çözeltiye hafifçe yerleştirin. Not: Bu, PDMS ve altın tabaka16arasındaki yapışma geliştirmek için yapılır.</li>
		<li>Gofretleri HCl çözeltisinden çıkarın ve azotla kurulayın. Not: Bu adım tamamlandıktan sonra gofretler en fazla 15-20 dakika kullanılmalıdır.</li>
	</ol></li>
	<li>Altının gofretten PDMS sütunlarına baskı transfer litografisi
	<ol>
<li>Her PDMS numunesi için etanol, DI su ile durulayarak bir adet 25 mm x 75 mm cam slayt hazırlayın ve azotla kurulayın.</li>
		<li>PDMS sütunlarını plazma odasına yerleştirin ve oksijen plazmayı 300 mTorr basınçta ve 30 saniye boyunca 50 W gücünde gerçekleştirin. Not: PDMS'nin oksijen plazmasına aşırı maruz kalarak çatlamaya neden olur. Plazma koşullarını buna göre ayarlayın.</li>
		<li>PDMS alt tabakalarının arkasını, hafif basınç uygulayarak temiz cam slaytlara bağlayın. Cam slayt, PDMS sütunlarının manipülasyonlarını ve 3.</li>
		<li>Cam destekli PDMS yüzeylerini çevirin ve sütunları MPTS tarafından işlevlendirilmiş altın filmlere bastırın (adım 2.1). Başlangıçta orta derecede basınç uygulayın ve ardından konformsal temastan emin olmak için cam kaydırağa bir ağırlık (yaklaşık 100 g) koyun.</li>
		<li>Alt tabakayı silikon gofretle en az 12 saat temas halinde bırakın.</li>
		<li>PDMS alt katmanını gofretten ayırın. PDMS alt tabakası sıkışmışsa, PDMS'nin bir kenarını gofretten dikkatlice çıkarmak için düz bir jilet kullanın.</li>
		<li>Bu noktada PDMS sütunlarının üstünde tek tip altın bir film bulunmalıdır. Altın filmin kırılmadığını veya sütun boyunca eksik parça olmadığını doğrulamak için optik bir mikroskop kullanın.</li>
	</ol></li>
	<li>PDMS sütunlarının üstündeki altının işlevselleştirilmesi
	<ol>
<li>PDMS sütunlarının üzerine altını tamamen batırmak için dimetil sülfit (DMSO) içinde yeterli 1 mM mercaptohexadecanoic asit (MHA) hazırlayın. Not: DMSO düşük PDMS şişme faktörü17için kullanılır.</li>
		<li>PDMS substratlarını MHA çözeltisine yerleştirin ve en az 24 saat orada tutun.</li>
		<li>Substratı MHA çözeltisinden çıkarın ve DI suyu ile durulayın, ardından azotla kurulayın.</li>
		<li>Vakum odasına (25 °C'de 100 mTorr < basınç) en az 12 saat yerleştirin.</li>
	</ol></li>
</ol>Not: İşlevselleştirme işleminin başarılı olduğunu doğrulamak için, 2. MHA altın filmlerin ilerleyen ve geri çekilen su temas açıları sırasıyla <15° ve ~0° olmalıdır. 18
3. Kılcal Köprülerin Oluşumu ve Karakterizasyonu
Bu bölümde, iki alt tabaka arasında sıvı bir köprünün nasıl tanıtılabildiği ve ardından farklı yüksekliklerde ve sıvı hacimlerinde görüntüleme yoluyla karakterizasyonu ayrıntılı olarak yer alıyor.
<ol><li>İki sütun substratı kullanarak (1-2 adımlarında yapılır), birini üste, birini de alt tutuculara yerleştirin. Yan gerilim vidalarını kullanarak alt tabakaları sabitleyin. Not: Cihaz ayrıntıları için Şekil 1'e ve temsili sonuçlara bakın.</li>
	<li>Üst alt tabaka aşamasını ekmek tahtasına, üst alt tabakanın kabaca alt alt tabakanın üzerinde olacak şekilde bağlayarak cihazı monte edin. İki bakan sütun arasındaki yüksekliği yaklaşık 1 mm'ye düşürin.</li>
	<li>Kaba hizalama: alt alt tabaka aşamasındaki x, y ve döndürme düğmelerini kullanarak, iki alt tabakanın altın şeritlerini paralel olacak şekilde hizalayın (üst alt tabakadan yukarı bakacak şekilde).</li>
	<li>İnce hizalama: kamerayı PDMS sütununun uzunluğuna bakacak şekilde konumlandırın. Bilgisayar ekranındaki canlı kamera akışını kullanarak, sütunların paralel olması için alt alt tabakanın konumunu daha da ayarlayın.</li>
	<li>Kamerayı cihazın karşı tarafına taşıyın ve 3.4 adımını yineleyin.</li>
	<li>Üst sütun alt sütunla temas edene kadar (canlı kamera beslemesi kullanarak) iki sütun arasındaki ayrımı azaltın. Dijital mikro aşamayı sıfırla. Bu, sıfır gözenek yüksekliği olarak tanımlanacaktır.</li>
	<li>Gözenek yüksekliğini yaklaşık 200 μm'ye çıkarın.</li>
	<li>% 80 gliserol, % 20 su çözeltisinin 1-5 μl'si ile bir şırınna hazırlayın. Şırınganın ucuna 30 G'lik bir iğne takın, hiçbir hava kabarcığı iğnenin içine sıkışmamasını sağlamak. Not: Su/gliserol karışımı deney sırasında buharlaşmayı azaltmak için kullanılır. Su da kullanılabilir.</li>
	<li>Şırınnayı mekanik bir kelepçe ile şırınna ksım çeviri aşamasına monte edin.</li>
	<li>Şırınga konumlandırma aşamasındaki mikrometreleri, iğnenin yarık gözeneklere sığacak şekilde ayarlayın (sütunların uzunluğuna paralel).</li>
	<li>Yarık gözenek yüksekliğini azaltın, böylece üst ve alt yüzeyler iğneye hafifçe temas eder. Bu, sıvının her iki yüzeye de dokunmasını ve kendiliğinden kılcal bir köprü oluşturmasını sağlayacaktır.</li>
	<li>Şırınddaki sıvıyı yavaşça yarık gözeneklere dağıtın.</li>
	<li>İğneyi yarık gözenekten çıkarmak için şırınga konumlandırma aşamasındaki mikrometreleri kullanın. Not: Bu noktada, yarık gözenek yüksekliği değiştirilebilir ve sıvı köprü görüntülenebilir. Not: Resimler açık kaynaklı yazılım paketi ImageJ ile analiz edilebilir.</li>
</ol>

<ol><li>Broesch, D. J., Frechette, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Concave+to+Convex%3A+Capillary+Bridges+in+Slit+Pore+Geometry%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">From Concave to Convex: Capillary Bridges in Slit Pore Geometry.</a> Langmuir. 28, 15548-15554 (2012).</li>
<li>Orr, F. M., Scriven, L. E., Rivas, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pendular+rings+between+solids+-+meniscus+properties+and+capillary+force%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Pendular rings between solids - meniscus properties and capillary force.</a> J. Fluid Mech. 67, 723-742 (1975).</li>
<li>Rose, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumes+and+surface+areas+of+pendular+rings%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Volumes and surface areas of pendular rings.</a> J. Appl. Phys. 29, 687-691 (1958).</li>
<li>Erle, M. A., Dyson, D. C., Morrow, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+bridges+between+cylinders%2C+in+a+torus%2C+and+between+spheres%5BTitle%5D)+AND+%22Aiche+J%22%5BJournal%5D)">Liquid bridges between cylinders, in a torus, and between spheres.</a> Aiche J. 17, 115-121 (1971).</li>
<li>Lambert, P., Chau, A., Delchambre, A., Regnier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+between+two+capillary+forces+models%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Comparison between two capillary forces models.</a> Langmuir. 24, 3157-3163 (2008).</li>
<li>Mason, G., Clark, W. C. Liquid Bridges Between Spheres. Chem. Eng. Sci. 20, 859-866 (1965).</li>
<li>De Souza, E. J., Brinkmann, M., Mohrdieck, C., Arzt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+capillary+forces+by+multiple+liquid+bridges%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Enhancement of capillary forces by multiple liquid bridges.</a> Langmuir. 24, 8813-8820 (2008).</li>
<li>Hornbaker, D. J., Albert, R., Albert, I., Barabasi, A. L., Schiffer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+keeps+sandcastles+standing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">What keeps sandcastles standing.</a> Nature. 387, 765-765 (1997).</li>
<li>Scheel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphological+clues+to+wet+granular+pile+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Morphological clues to wet granular pile stability.</a> Nat. Mater. 7, 189-193 (2008).</li>
<li>Mastrangeli, M., Ruythooren, W., Celis, J. -P., Van Hoof, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+for+Capillary+Self-Assembly+of+Microsystems%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+T.+Compon.+Pack%22%5BJournal%5D)">Challenges for Capillary Self-Assembly of Microsystems.</a> IEEE T. Compon. Pack. 1, 133-149 (2011).</li>
<li>Josell, D., Wallace, W. E., Warren, J. A., Wheeler, D., Powell, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Misaligned+flip-chip+solder+joints%3A+Prediction+and+experimental+determination+of+force-displacement+curves%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electron.+Pack%22%5BJournal%5D)">Misaligned flip-chip solder joints: Prediction and experimental determination of force-displacement curves.</a> J. Electron. Pack. 124, 227-233 (2002).</li>
<li>Lin, W., Patra, S. K., Lee, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+Solder+Joints+for+Self-Aligned+Optoelectronic+Assemblies%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+T.+Compon.+Pack.+B%22%5BJournal%5D)">Design of Solder Joints for Self-Aligned Optoelectronic Assemblies.</a> IEEE T. Compon. Pack. B. 18, 543-551 (1995).</li>
<li>Berthier, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capillary+self-alignment+of+polygonal+chips%3A+a+generalization+for+the+shift-restoring+force%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid.+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Capillary self-alignment of polygonal chips: a generalization for the shift-restoring force.</a> Microfluid. Nanofluid. 14, 845-858 (2013).</li>
<li>Lambert, P., Mastrangeli, M., Valsamis, J. B., Degrez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+analysis+and+experimental+study+of+lateral+capillary+dynamics+for+flip-chip+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid.+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Spectral analysis and experimental study of lateral capillary dynamics for flip-chip applications.</a> Microfluid. Nanofluid. 9, 797-807 (2010).</li>
<li>Mastrangeli, M., Valsamis, J. B., Van Hoof, C., Celis, J. P., Lambert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lateral+capillary+forces+of+cylindrical+fluid+menisci%3A+a+comprehensive+quasi-static+study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Lateral capillary forces of cylindrical fluid menisci: a comprehensive quasi-static study.</a> J. Micromech. Microeng. 20, 10-1088 (2010).</li>
<li>Childs, W. R., Nuzzo, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-area+patterning+of+coinage-metal+thin+films+using+decal+transfer+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Large-area patterning of coinage-metal thin films using decal transfer lithography.</a> Langmuir. 21, 195-202 (2005).</li>
<li>Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent+compatibility+of+poly%28dimethylsiloxane%29-based+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Solvent compatibility of poly(dimethylsiloxane)-based microfluidic devices.</a> Anal. Chem. 75, 6544-6554 (2003).</li>
<li>Olivier, G. K., Shin, D., Gilbert, J. B., Monzon, L. A. A., Frechette, J. Supramolecular Ion-Pair Interactions To Control Monolayer Assembly. Langmuir. 25, 2159-2165 (2009).</li>
<li>Ferraro, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphological+Transitions+of+Droplets+Wetting+Rectangular+Domains%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Morphological Transitions of Droplets Wetting Rectangular Domains.</a> Langmuir. 28, 13919-13923 (1021).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Burada sunulan yöntem, yarık gözenek geometrisinde kılcal köprüler oluşturmanın bir yolunu ve ayrıca morfolojilerinin analiz edilebilmesi ve simülasyon ve teori ile karşılaştırılabilmesi için bu köprüleri görüntüleme için bir yöntem sağlar.
Bu yöntem, asimetrik ıslatma özellikleri oluşturmak için fiziksel rahatlamanın yanı sıra seçici kimyasal desenleme içerir. Sadece kimyasal bir heterojenlik varsa, temas açısı daha az ıslak (alt yüzey enerjisi) bölgesininkini aşana kadar bir sıvı damlası het...

Kılcal köprülerin neden olduğu şekil ve sonuç kuvvetlerinin incelenmesi kapsamlı çalışmalara konu olmuştur2-7. Başlangıçta çoğu çaba, basitlikleri nedeniyle eksenemetrik kılcal köprülere odaklandı. Genellikle doğal sistemlerde meydana gelen kılcal köprüler, granül ve gözenekli ortamda bulunanlar gibi8,9 ve teknolojik uygulamalarda kullanılan köprüler, örneğin flip chip teknolojilerinde kılcal öz montaj10-15 etkileşime giren yüzeylerde asimetriktir. Geliştirilmiş litografi tekniklerinin yanı sıra basit sayısal aletlerin akışkan arayüzlerini modellemeye erişilebilirliği, kılcal köprülerin artan karmaşıklıkla oluşturulmasını ve modellenerek modellenmesini sağlar.
Yarık gözenekli geometrideki kılcal köprüler ilginç bir uzlaşma sunar: yönlü ıslatma özellikleri, bazı simetri düzlemlerini koruyan (analizi basitleştiren) nonaxisymmetric köprülere yol açar. Gözenekli medya için bir vaka çalışması olarak teorik ve sayısal olarak çalışılmıştır. Bununla birlikte, yarık gözenek geometrislerindeki kılcal köprülerin sistematik deneysel çalışmaları sınırlı olmuştur. Burada yarık gözenek geometrisinde kılcal köprüler oluşturmak ve karakterize etmek için bir yöntem sunuyoruz. Kısaca, yöntem 1) kimyasal ve fiziksel bir heterojenlik oluşturmak için sütunların imalatı, 2) köprüleri hizalamak ve manipüle etmek için bir mikrostage tasarımı ve 3) morfolojilerini karakterize etmek için kılcal köprülerin önden veya yanlardan görüntülenmesinden oluşur. Köprü morfolojisinin karakterizasyonu, yüzey evrimci simülasyonları ile karşılaştırmalar ayrı bir yayında sağlanmıştır1.

<table><tbody><tr><td>% 99,999 Altın tel</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>EVMAU40040</td><td></td></tr><tr><td>Aseton</td><td>Pharmco-AAPER</td><td>C1107283</td><td></td></tr><tr><td>Dimetil sülfoksit</td><td>Fisher</td><td>D128-500</td><td></td></tr><tr><td>Etanol (200 geçirmez)</td><td>Pharmco-AAPER</td><td>111000200</td><td></td></tr><tr><td>Hidroklorik asit</td><td>EMD</td><td>HX0603-4</td><td></td></tr><tr><td>Hidrojen peroksit (%30)</td><td>EMD</td><td>HX0635-3</td><td></td></tr><tr><td>İzopropil alkol</td><td>Fisher</td><td>L-13597</td><td></td></tr><tr><td>Merkapto heksadekanoik asit (% 90)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>448303-1G</td><td></td></tr><tr><td>Merkapto-propil-trimetoksi-silan (MPTS)</td> <td>Gelest</td><td>Sim6476-O-100GM</td><td></td></tr><tr><td>Milli-Q DI su</td><td>Millipore</td><td>Milli-Q</td><td></td></tr><tr><td>Azot (gaz)</td> <td>Hava gazı</td><td>UN1066</td><td></td></tr><tr><td>Oksijen (gaz)</td><td>Airgas</td><td>UN1072</td><td></td></tr><tr><td>Silikon gofretler (4 inç)</td><td>WRS Malzemeler</td><td>CC8506</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2002 (negatif foto direnç)</td><td>MicroChem</td><td>SU82002</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2050 (negatif fotorezist)</td><td>MicroChem</td><td>SU82050</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 Geliştirici çözümü</td><td>MicroChem</td><td>Y020100 4000L1PE</td><td></td></tr><tr><td>Sülfürik asit</td><td>J.T. Baker</td><td>9681-03</td><td></td></tr><tr><td>Poli dimeti sülfoksit (PDMS)</td> <td>Dow Corning</td><td>Sylgard -184</td><td></td></tr><tr><td>Toluen</td><td>Omnisolv</td><td>TX0737-1</td><td> </td></tr></tbody></table>

yarık gözenek geometrisinde kılcal köprülerin İmalatı ve görselleştirilmesi

Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

Yarık gözenek geometrisinde kılcal köprüler oluşturmak ve görüntülemek için bir prosedür sunulmuştur. Yüksek en boy oranı hidrofobik sütunlar, üst yüzeylerini hidrofilik hale getirmek için imal edilir ve işlevsel hale getirilir. Fiziksel bir özelliğin (sütun) kimyasal bir sınırla (sütunun üstündeki hidrofilik film) kombinasyonu, üçlü temas hattını sabitleyen hem fiziksel hem de kimyasal bir heterojenlik sağlar, bu da istikrarlı uzun ama dar kılcal köprüler oluşturmak için gerekli bir özelliktir. Sütunlu alt tabakalar cam slaytlara tutturulur ve özel tutuculara sabitlenir. Tutucular daha sonra dört eksenli mikrostages üzerine monte edilir ve sütunlar paralel ve birbirine bakacak şekilde konumlandırılmıştır. Kılcal köprüler, karşılıklı sütunlar arasındaki ayrım birkaç yüz mikrometreye düşürüldükten sonra iki alt tabaka arasındaki boşluğa bir sıvı sokularak oluşur. Özel mikrostage daha sonra kılcal köprünün yüksekliğini değiştirmek için kullanılır. Ccd kamera, akışkan arayüzünün morfolojisini karakterize etmek için kılcal köprünün uzunluğunu veya genişliğini görüntüleye kadar konumlandırılmıştır. 250 μm'ye kadar genişlikleri ve 70 mm'ye kadar uzunlukları olan sütunlar bu yöntemle imal edildi ve 1001'inüzerinde en boy oranlarına (uzunluk/genişlik) sahip kılcal köprülere yol açtı.

Deneysel cihazın açıklaması
Deneysel cihaz dört ana parçaya ayrılabilir: 1) üst substrat aşaması, 2) alt substrat aşaması, 3) şırıng / şırınna ksim-çeviri aşaması ve 4) kamera / optik ve kamera tutucu. Her birinin ayrıntıları aşağıdaki gibidir:
<ol><li>
Üst substrat aşaması. Dijital çeviri aşaması, özel işlenmiş konnektör parçası aracılığıyla P serisi montaj kelepçesine tutturulur. Montaj kelepçesi, P serisi bir sıkma çatalı ile bir ekmek tahtasına tutturulan değişken yüksekl...

Yarık gözenek geometrisinde kılcal köprüler oluşturmak ve görüntülemek için bir prosedür sunulmuştur. Kılcal köprülerin oluşturulması, sıvıyı sabitlemek için yönlü fiziksel ve kimyasal bir heterojenlik sağlamak için sütunların oluşumuna dayanır. Kılcal köprüler mikrostages kullanılarak oluşturulur ve manipüle edilir ve ccd kamera kullanılarak görselleştirilir.

Yarık Gözenek Geometrisinde Kılcal Köprülerin İmalatı ve Görselleştirilmesi

A procedure for creating and imaging capillary bridges in slit-pore geometry is presented. High aspect ratio hydrophobic pillars are fabricated and ...

Bu prosedürün genel amacı, yarık benzeri geometrilerde kılcal köprüler oluşturmak ve bunları görüntülemektir. Bu işlem, öncelikle standart fotolitografik kalıplar kullanılarak uzun ve yükseltilmiş PDMS sütun altlıkları hazırlanarak gerçekleştirilir. İkinci adım, baskı transfer litografisi ve kendi kendine düzenlenen tek katmanlar kullanarak, sütunların üst kısmı ile yan kısımları arasında bir ıslatma kontrastı oluşturmak amacıyla sütunların üst yüzeyini fonksiyonelleştirmektir.Ardından, iki sütun dört eksenli bir mikro sahne cihazında birbirine bakacak şekilde yerleştirilir. Öteleme ve dönme serbestlik dereceleri, araştırmacının birbirine bakan iki sütunu düzgün bir şekilde hizalamasına ve deney sırasında sütunlar arasındaki ayrıklığı kontrol etmesine olanak tanır. Son adım, yükseltilmiş iki sütun arasına sıvı eklemek ve ortaya çıkan kılcal köprüyü CCD kamera ile görüntülemektir.Yarık dökme yüksekliği değiştiği için, nihayetinde yarık dökme yüksekliği arttıkça sıvı köprüsünün morfolojisindeki değişim, sıvı köprüsünün laplace basıncının yarık dökme yüksekliği arttıkça çekici durumdan itici duruma geçtiğini göstermek için kullanılır. Bu yöntem, kısmen sabitlenmiş ıslanma fenomeninin

fabrication-visualization-capillary-bridges-slit-pore

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Kaynak: Kurz, D. L. ve diğerleri. Gözenekli ortamlarda biyotıkanmayı incelemek için mikrofluidik platform. J. Vis. Exp. (2022)Video, biyofilm oluşumunu incelemek için mikrofluidik cihazın kullanıldığını gösteriyor. Mikrokanala bakteriyel bir süspansiyon getirilir ve ardından biyofilm gelişimi için kuluçka yapılır. Akış daha sonra yeniden başlatılır ve basınç izleme ile görüntüleme kullanılarak biyofilm oluşumu ve gözenek tıkanıklığı zamanla tespit edilir.

Biyofilm oluşumu sırasında gerçek zamanlı görüntüleme ve basınç takibi için mikrofluidik bir cihaz

Gözden çıkarılabilir bir bileşeni (vasküler) işleminin bir buharlaşma mikrovasküler yapılar imal etmek için kullanılır. Bu işlem lazer Mikroişlenmiş kılavuzu plakaları tarafından sağlanan hassas 3D geometrik konumlandırma ile içi boş mikro oluşturmak için kurban poli (laktik) asit lifleri kullanır.

Bir Kurban bileşeni buharlaşma kullanarak üç boyutlu Mikroyapılar Yapma Süreci

Yapışma deneylerinde kullanılan akış odaları tipik olarak doğrusal akış yollarından oluşur ve bir kesme yapışma haritası oluşturmak için farklı akış hızlarında birden fazla deney gerektirir.  SynVivo-SMN, mikrolitre hacimleri kullanan tek bir deney kullanarak kesme yapışma haritasının oluşturulmasını sağlar ve bu da zamandan ve sarf malzemelerinden önemli ölçüde tasarruf sağlar.

SynVivo Sentetik Mikrovasküler Ağları kullanma Kesme Yapışma Haritası Üretimi

Burada, kılcal bazlı santrifüjlü bir mikroakışkan cihaz kullanarak, boyutu kontrol edilebilir, monodispers, yağda su (W/O) mikro damlacıkları için basit bir üretim yöntemi gösteriyoruz. Bu yöntem sadece küçük bir numune hacmi gerektirir ve yüksek verimli üretim sağlar. Bu yöntemin hızlı biyokimyasal ve hücresel analizler için faydalı olacağını umuyoruz.

Tek dağılımlı mikro damlacıklar boyutu kontrollü Formasyonu için Kılcal tabanlı Santrifüj mikroakışkan Cihaz

Bu el yazması endotele fizyolojik özelliklerini recapitulate mikrodamarlar mühendisi bir enjeksiyon kalıplama yöntemi sunar. Mikroakışkan tabanlı süreç böyle akışı, hücresel kompozisyon, geometri ve biyokimyasal geçişlerini olarak Uyarlanabilen koşullar, patent 3D damar ağları oluşturur. üretim süreci ve potansiyel uygulama örnekleri açıklanmıştır.

Micropatterning ve 3D mikrodamarlar Meclisi

Bu protokol, poli(etilen glikol) diakrilat (PEGDA) hidrojellere gömülü vasküler türetilmiş, biyomimetik mikroakışkan ağları üretmek için görüntü kılavuzlu, lazer tabanlı hidrojel bozunmasının uygulanmasını ana hatlarıyla belirtir. Bu biyomimetik mikroakışkan sistemler, doku mühendisliği uygulamaları, in vitro hastalık modellerinin oluşturulması ve gelişmiş "çip üzerinde" cihazların üretilmesi için yararlı olabilir.

Vasküler kaynaklı mikroakışkan Ağların görüntü kılavuzluğunda, Lazer tabanlı Fabrikasyon

Protokol bir küresel perfusable vasküler ağlarda mühendisi açıklar. Küresel'ın çevresindeki microenvironment angiogenez teşvik ve küresel bir mikrosıvısal cihazın mikro bağlanmak için planlanmaktadır. Yöntemi uzun zamandır beklenen tekniktir üç boyutlu kültürlerde küresel perfüzyon sağlar.

Perfusable vasküler ağ özellikli bir doku içinde bir mikrosıvısal aygıt

Bu protokolde, fizyolojik olarak ilgili bir mikrovasküler ortamı yeniden üretebilen ve tüm lökosit adezyon / migrasyon kaskadını yeniden üretebilen bir biyomimetik mikroakışkan testi, inflamatuar hastalıkta lökosit-endotel hücre etkileşimlerini incelemek için kullanılmaktadır.

Enflamasyon Sırasında Lökosit-Endotelyal Hücre Etkileşimini İnceleyen Mikrofizyolojik Bir Sistem

Burada, kontrollü damla boyutuna sahip yüksek monodispers emülsiyonlar üretmek için kullanılan cam bazlı mikroakışkan cihazların üretilmesine yönelik bir protokol sunulmaktadır.

Damla ve Emülsiyon Üretmek için Cam Bazlı Cihazlar

Bu protokol THz metamalzeme emiciler simülasyon, imalat ve karakterizasyonu özetliyor. Böyle emiciler, uygun bir sensör ile birleştiğinde, THz görüntüleme ve spektroskopi uygulamaları var.

THz metamalzeme Emiciler Simülasyon, Üretimi ve Karakterizasyonu

Keşfedin yarık gözenek geometrisinde kılcal köprülerin imalatı ve görselleştirilmesi yöntemini. PDMS direkler, fotolitografi ve kendi kendine oluşan monokatmanlar kullanılarak sıvı davranışları incelenir. Bu teknik, malzeme bilimi ve biyofizik araştırmaları için uygulanabilir.

Yarık Gözenek Geometrisinde Kılcal Köprülerin İmalatı ve Görselleştirilmesi

Daha fazla video keşfet