Serbest biçimli Işık Aktüatörler - Mikroskobik Ölçeğinde imalat ve çalıştırma Kontrolü

Bu iki adımlı lazer yazma prosedürünün genel amacı, elastomer bazlı mikrometre boyutunda ışıkla harekete geçiren yapılar elde etmektir. Yöntem, mikrobiyotlar ve mikroakışkanlar alanlarındaki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Karmaşık hareketle tek bir mikro yapının nasıl oluşturulacağı gibi.

Bu tekniğin ana avantajı, moleküler oryantasyonun mikro ölçekte manuel olarak modellenebilmesidir. Böylece, spesifik çalıştırma şekli açık bir şekilde kontrol edilebilir. Bu yöntemlerden bazıları mikrobiyotiğin içini sağlayabilir, ancak aynı zamanda fotonik cihazlarda ayarlama veya farklı uyaranlara yanıt veren malzemeler gibi farklı sistemlere de uygulanabilir.

Prosedürün bir kısmını göstermek, laboratuvarımdan bir doktora sonrası olan Daniele Martella olacak. Başlamak için, aseton ve lens mendili ile 3 cm çapında bir cam kapak sürgüsünü temizleyin. Daha sonra forseps veya cımbız kullanarak, slaytın üzerine merkez noktasından yaklaşık yarım santimetre uzakta bazı cam mikro küreler yerleştirin.

Bunlar ara parça görevi görür. Ara parçaların üzerine 1 cm çapında bir mikroskop sürgüsü yerleştirin ve yavaşça yerine bastırın. Daha sonra, ara parçaların bulunduğu üç farklı noktadaki slaytlar arasındaki boşluğa yaklaşık iki mikrolitre UV kürleme yapıştırıcısı ekleyin.

Yapıştırıcı boşluğa kadar nüfuz etmeden önce, yapıştırıcıyı sertleştirmek için UV ışığı kullanın. Bu, deney için hücreyi oluşturur. Şimdi hücrenin kenarı boyunca yaklaşık 10 mikrolitre IPL reçinesi bırakın.

Sıvı hücrenin tüm alanına sızana kadar birkaç dakika bekleyin. Daha sonra Fixo sakız yapıştırıcısı kullanarak hücreyi numune tutucuya sabitleyin. Düzeneği Doğrudan Lazer Yazma sistemine yerleştirin ve 100X'lik bir objektif kullanarak üst iç yüzeydeki arayüzü bulun.

Ardından, slayt tamamen yatay olmadığı için bir eğim düzeltmesi yapın. Şimdi saniyede 60 mikronda 6 miliwatt lazer gücü kullanarak tasarlanan IPL derecelendirme modellerinin yapılarını yazın. Derecelendirme desenleri eğriler veya düz çizgilerle yapılır.

Ardından arayüzü bulun ve alt iç yüzeye doğru şekilde eğin. Deseni oraya da yazın. Şimdi hücreyi 12 ila 24 saat boyunca bir izopropanol banyosuna aktarın.

Hücreyi henüz açmayın. Ertesi gün, hücreyi 50 santigrat derecelik bir ocak gözünde 10 ila 20 dakika kurutun. Yaklaşık 300 mg monomer karışımını ölçerek bu prosedüre başlayın.

Karışımı bir cam şişeye yükleyin ve tozu eritmek için 70 ila 80 santigrat derece arasında ayarlanmış bir ocak gözüne koyun. Eridikten sonra 90 ila 150 RPM arasında bir saat karıştırın. Karışım homojen hale geldiğinde, hazırlanan hücreyi 60 santigrat derecede ocak gözüne yerleştirin ve daha küçük cam slaytın kenarı boyunca 20 mikrolitre karışım bırakın.

Sıvının hücreye girmesine izin verin. Ardından slaytı ışıktan koruyun ve çapraz polarizör ve bir sıcaklık kontrol cihazı ile mikroskoba aktarın. Hücreyi aydınlatmadan önce, UV'yi filtrelemek için lambaya turuncu bir filtre takın. Daha sonra ısıtılmış aşamayı kullanarak hücreyi 60 santigrat derecenin üzerine ısıtın.

Şimdi sıvı kristal faz için sıcaklık aralığını ölçmek için sıcaklığı dakikada iki ila 10 santigrat derece oranında azaltın. Polarizör eksenine göre 45 derece döndürürken numuneyi görüntü kontrastı ters çevirme ile gözlemleyin. Sonunda, iyi bir homojen nematik sıvı kristal fazına dikkat edilmelidir.

Ardından, hücreyi DLW sistemi için bir numune tutucuya sabitleyin. Numuneyi yükleyin ve sıvı kristal fazına ulaşmak için sıcaklığı ayarlayın. Ardından alt iç yüzeyin arayüzünü bulun ve 100X'lik bir objektif kullanarak eğim düzeltmesini gerçekleştirin.

Daha sonra LCE yapılarını dört miliwatt'lık lazer gücüyle ve saniyede 60 mikron'da yazın. 10X'lik bir objektif kullanılıyorsa, lazeri 14 miliwatt'a ayarlayın ve arayüzü bulma konusunda endişelenmeyin. Bu durumda yapı, numunenin tüm kalınlığına göre imal edilir.

Ardından hücreyi boşaltın ve üst cam sürgüyü çıkarmak için bir bıçak kullanın. Üst sürgü çıkarıldığında, yapıları beş dakika boyunca bir Toluene banyosuna daldırın ve ardından 10 dakika boyunca havayla kurutun. LCE mikro yapılarını karakterize etmek için, numuneyi ev yapımı mikroskoba yerleştirin ve 10X objektif kullanarak yapılara bir lazer odaklayın.

Şimdi bir CMOS kamera kullanarak, ışığın neden olduğu deformasyonu gözlemleyin. Mikro manipülasyon sisteminin manuel kontrolünü kullanarak, manipülatör kollarında bulunan cam mikro uçları LCE mikro yapılarına yakın bir yere koyun. Şimdi LCE'nin sıcaklığını artırmak ve böylece yapıyı yumuşatmak için lazeri düşük güce, yaklaşık 20 miliwatt'a getirin.

Ardından, bir LCE mikro yapısını almak ve havada tutmak için cam uçları kullanın. Bu işlem, cam yüzeyden yapışmayı önlemek için gereklidir. Ardından, lazer gücünü 100 miliwatt'ı aşan artırın.

Ardından, analiz için LCE yapısının ışık kaynaklı deformasyonunu kaydedin. 60 mikron çapında ve 20 mikron yüksekliğinde dört LCE silindirik yapı, bir mikron periyodu ile dört farklı yönlendirilmiş IPL derecelendirme bölgesi üzerinde üretildi. Işık uyarımı altında, LCE'deki boyalar enerjiyi emdi ve ağa aktardı.

Yapılar nematikten izotropik faza geçti, orijinal LC hizalama direktörü boyunca büzüldü ve dikey yönde genişledi. Bu teknik, tek bir yapıda birden fazla hizalama türü içeren bileşik aktüatörlerin oluşturulmasını sağlar. Örneğin, 400 x 40 x 20 mikronluk bir LCE şeridi, 90 derecelik bir bükülme içeren iki hizalama deseni bölümü ile üretildi.

Işık aydınlatması altında, paralel hizalamaya sahip yüzey büzülürken, dikey hizalamaya sahip olan yüzey genişledi. Böylece yapı iki farklı yönde bükülür. Bu videoyu izledikten sonra, Doğrudan Lazer Yazma kurulumu kullanarak sıvı kristal elastomerlerin nasıl hizalanacağını ve mikro aktüatörlerin ışık kullanarak nasıl hareket ettirileceğini iyi anlamış olmalısınız.