Sıvı Ortamda Darbeli UV Lazer Radyasyonla Silikon Yüzey Islanabilirliği Seçici Alan Değişikliği

Bu deneyin genel amacı, düşük konsantrasyonlu hidrojen peroksit çözeltilerine veya metanole daldırılmış numunelerin kripton florür ve argon florür lazerlerle ışınlanması yoluyla silikon üzerinde hem hidrofilik hem de hidrofobik yüzeylerin oluşumunu göstermektir. Bu yöntem, yarı iletken yüzeyinin seçici alan kimyasal modifikasyonu ile ilgili olup biyosensör uygulamaları için uygun olabilecek, lazer-yarı iletken etkileşimi alanındaki bazı temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, vakumlama gerektirmeden silikon yüzey geçirgenliğinin hassas kontrolü için uygulanabilmeleridir.

Yarı iletkenin morfolojisi. İlk olarak bu yöntem için bir fikir geliştirdik. Teknolojide kullanılan yüzey kusurlarının seçici alan oluşumu için U lazer tabanlı süreci araştırıyoruz.

Kuantum karmaşası etkileşimi söz konusu olduğunda, basit bir haznedeki hava cebi filo popülasyonu ve EXIM lazerinin homojenleştirilmiş ışınıyla radyasyon nispeten zor adımlar olduğundan, bu yöntemin görsel gösterimi kritiktir. Başlamak için, bir elmas kalem kullanarak, bir yüzü cilalı olan uç tip fosfor katkılı silikon göbeği 380 mikron kalınlığında, 12 milimetreye 6 milimetrelik numuneler halinde kesin. Ardından, numuneleri beşer dakika boyunca önce asetonda ve sonra izopropil alkolde durulayarak temizleyin.

Ardından, başlangıç oksit tabakasını uzaklaştırmak için örnekleri bir dakika boyunca %0,9'luk hidroflorik asit çözeltisi ile dağlayın, ardından deiyonize su ile durulayın ve yüksek saflıkta azot akımı ile kurulayın. Oksidasyonu önlemek için hazırlanan örnekleri azot dolu bir torbada saklayın; devam etmeye hazır olduğunuzda örnekleri 0,74 mm yüksekliğindeki bir hazneye yerleştirin. Hazneyi suyla seyreltilmiş %0,01 ila %0,2 hidrojen peroksit veya DGAs metanol ile doldurun ve ardından hazneyi, yüksek UV ışığı geçirgenliğine sahip bir eriyik silika pencere ile mühürleyin.

Hücre içinde hava boşluğu kalmadığından emin olun. Çapı dört milimetre olan dairesel bir maske aracılığıyla, her örnekte yalnızca iki bölgeyi, darbe sayısını 100'den 600'e kadar 100'er darbe adımlarla artırarak homojen bir demetle ışınlayın. Ardından, örnekleri aynı şekilde bir akçaağaç yaprağı maskesi kullanarak ışınlayın.

İşlem tamamlandığında, örnekleri iyonize su ile durulayın ve ardından azot akışıyla kurutun; biotin konjuge ve floresein boyalı 40 nanometre çapındaki nanosferleri, oda sıcaklığında PBS ile 1 × 10¹² partikül/mL olacak şekilde seyreltin. Ardından, kripton florür lazer ile ışınlanmış örnekleri oda sıcaklığında iki saat boyunca bu çözeltiye daldırın. Son olarak, yüzeydeki bağlanmamış floresein boyalı nanosferleri uzaklaştırmak için ışınlanmış örnekleri bir dakika boyunca PBS içinde bekletin.

Numuneyi temiz ve düz bir yüzeye yerleştirerek başlayın, mikro şırınganın ucunda bir damla oluşturun ve temas gerçekleşip yüzeye aktarılana kadar yavaşça numune yüzeyine indirin. Bir CCD kamera kullanarak su damlası profil görüntülerini yakalayıp kaydedin ve her bir lazer bölgesindeki temas açısını bağımsız olarak ölçün. Ardından görüntüleri ImageJ'e yükleyin ve temas açısı değerlerini tahmin etmek ve ortalamasını almak için drop analysis eklentisi drops snake'i kullanın.

Öncelikle görüntüleri gri tonlamalı görüntülere dönüştürün. Ardından, snake işlemini başlatmak için damla konturunu soldan sağa doğru ana hatlarıyla belirleyin. Bu düğümleri birbirine bağlayan eğriyi onaylayın ve snake düğmesine basarak eğriyi geliştirin.

Bu işlemi görüntülenen her damlacık için tekrarlayın. X-ışını fotoelektron spektroskopisi gerçekleştirmek için farklı numuneler üzerindeki dört lazerle ışınlanmış bölgeden ortalama temas açısı değerini hesaplayın. İşleme numuneleri vakum odasına yükleyerek ve 1x10⁻⁹ vakum uygulayarak başlayın.

Ardından, 50 elektron volt geçiş enerjisinin sabit enerji modlarında yüzey tarama verilerini elde edin. 150 watt gücünde e-demetiyle üretilen alüminyum K alfa emisyonunu kullanarak 220 mikron x 220 mikronluk bir alanı hedefleyin. Sonrasında, aynı analiz edilen alandan 20 elektron volt geçiş enerjisi kullanarak yüksek çözünürlüklü taramalar gerçekleştirin.

Son olarak, elde edilen spektrumları üretici spesifikasyonlarına uygun olarak uygun kantifikasyon yazılımı ile işleyin. Bu temas açısı sonuçları, hidrojen peroksit çözeltilerine ortalama 10 dakikalık maruziyetten sonra elde edilmiştir. Tüm farklı peroksit konsantrasyonları için, puls sayısı arttıkça temas açısı azalmaktadır.

500 pals değerinde, hem %0,02 hem de %0,01'lik hidrojen peroksit çözeltileri kullanılarak yaklaşık 15 derecelik minimum temas açısı elde edilmiştir; X-ışını fotoelektron spektroskopisi verileri, kripton florür lazerle ışınlanan bölgedeki silikon dioksit ve silikon hidroksit miktarlarının, ışınlanmayan bölgelerdekilerden daha fazla olduğunu göstermektedir. Silikon dioksit kaplı yüzeylerin minimum temas açısı 45 ile 50 derece arasında, silikon hidroksit tabakalarının ise minimum temas açısı 13 derece olduğundan, ışınlanan örneklerdeki temas açısının azalmasından büyük olasılıkla süper hidrofilik silikon hidroksit tek tabakasının sorumlu olduğu düşünülmektedir.

Biyotin kaplı floresan nano küreler tercihen hidrofobik ışınlanmamış silikon yüzeylere immobilize olduğundan, yeşil arka plan üzerinde gözlenen akçaağaç yaprağı deseni, KRF lazer ile oluşturulmuş güçlü hidrofilik yüzey alanını göstermektedir. Bu prosedür uygulanırken, hava maruziyetinden kaynaklanan oksidasyonun minimize edilmesi ve lazer ışınlaması sırasında oluşan kabarcık oluşumunun azaltılması gerektiği unutulmamalıdır. Kimyasal olarak modifiye edilmiş yüzeyler için malzemelerin yeteneklerine bağlı olarak, örneğin UV lambalarının kullanıldığı diğer yöntemler de araştırılabilir.

Bu yöntemin potansiyel avantajı, dalgayı bir işlem odasından çıkarmadan silikon yüzeyi hidrofobikten hidrofile veya tam tersine dönüştürebilme yeteneğidir. Bu teknik, seçici hava modifikasyonu için desenin karmaşıklığına bağlı olarak, uzmanlaşıldığında yaklaşık 30 dakika içinde tamamlanabilir. Dolayısıyla, bu videoyu izledikten sonra, seçili alanlardaki silikon yüzeyin ıslatabilirlik özelliğini kontrol etmek için bir eksimer lazerin UV ışığının nasıl kullanılacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

UV ışıkla çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken her zaman UV koruyucu ekipman kullanılması gerektiğini unutmayın. Ayrıca, hidroflorik asitle çalışmak tehlikelidir; kauçuk eldiven ve yüz koruyucu ekipman takılması gerektirir.