Janus Parçacıklarının Hazırlanması ve Alternatif Akım Elektrokinetik Ölçümlerin Hızla Yapılmış İndiyum Kalay Oksit Elektrot Dizisi ile Hazırlanması

Bu prosedürün genel amacı, indiyum kalay oksit elektrotlarını hızlı bir şekilde imal etmek ve elektrokinetik deneyler için metal kaplı parçacıklar hazırlamaktır. Bu yöntem, elektrorotasyon, dielektroforez ve mikroakışkanlar gibi elektrokinetik alanında deneyi kolaylaştırabilir. Bu tekniğin temel avantajı, ITO elektrodunu imal etmek ve metal kaplama parçacıklarını hazırlamak için hızlı ve uygun bir yöntem sağlamasıdır.

Elektrodu üretmeye başlamak için, darbeli bir fiber lazer oyma makinesinin tablasına 25 milimetre x 50 milimetre ITO kaplı camdan temiz bir parça yerleştirin. Lazeri ITO camının 279,5 milimetre yukarısına yerleştirin. Elektrot modelini cihaz kontrol yazılımına aktarın.

Önce çerçeveyi, dolguyu ve dolguyu seçin. Gravür hızını saniyede 800 milimetreye, lazer gücünü %60'a ve frekansı 40 kilohertz'e ayarlayın. Gravür desenini önizleyin ve deseni cam üzerinde ortalamak için cam konumunu manuel olarak ayarlayın.

Desen ortalandıktan sonra, iletken yüzeyi kadranlara bölmek için oyma işlemini gerçekleştirin. Oyulmuş ITO camının her bir iletken çeyreğine yalıtılmış telli bir tel yapıştırmak için poliimid bant kullanın. Ardından, iki işlevli bir jeneratörün her bir kanal çıkışını çift BNC konektörleriyle bölün.

Her kanalın bir çıkışını ters çeviren bir işlemsel amplifikatör ile donatın. Elektrorotasyon ölçümleri için bir elektrot dizisi hazırlamak için, önce sol üst elektrodu doğrudan birinci kanalın çift BNC konektörüne bağlayın. İlgili invertör çıkışını bitişik olmayan elektroda bağlayın.

Ardından, sol alt elektrodu ikinci kanala bağlayın. Bitişik elektrotlar arasında 90 derecelik bir faz kayması olan bir elektrot dizisi oluşturmak için ilgili invertör çıkışını son kabloya bağlayın. Dielektroforez için bir elektrot dizisi hazırlamak için, bunun yerine ters çevrilmiş ilk kanalı sol alt elektrota bağlayın.

Sağ alt elektrodu ikinci kanala bağlayın. Bitişik elektrotlar arasında 180 derecelik bir faz kayması olan bir dizi oluşturmak için son elektrodu ilgili invertör çıkışına bağlayın. Janus parçacıklarını hazırlamaya başlamak için, iki mikrometre silika parçacığının ağırlıkça% 10'luk bir sulu süspansiyonunu bir dakika boyunca 2.200 kez g'de santrifüjleyin.

Elde edilen tortul silika parçacıklarının iki mikrolitresini 1.5 mililitrelik bir mikrosantrifüj tüpüne aktarın. Silika parçacıklarına 500 mikrolitre% 99.5 etanol ekleyin. Süspansiyonu bir dakika boyunca sonikasyon yapın ve ardından süspansiyonu üç dakika boyunca 2.200 kez g'de santrifüjleyin.

Süpernatanı boşaltın ve numuneye 500 mikrolitre etanol daha ekleyin. Sonikasyon ve santrifüjlemeyi üç kez daha tekrarlayın, her seferinde etanolü yenileyin. Ardından, süpernatanı boşaltın ve numuneye sekiz mikrolitre etanol ekleyin.

Numuneyi üç dakika boyunca sonikleştirin. Elde edilen süspansiyonun iki mikrolitresini bir cam slayt üzerine pipetleyin. Tek katmanlı bir silika parçacıkları oluşturmak için damlacığı slaytın üzerine yavaşça yaymak için bir kapak sürgüsü kullanın.

Çözücü buharlaştıktan sonra, sürgüyü altın hedefli bir püskürtme kaplayıcıya yerleştirin. Janus parçacıklarını hazırlamak için slaydı 15 miliamperde 200 saniye püskürtün. Slayta 20 mikrolitre deiyonize su uygulayın.

Janus parçacıklarını 200 mikrolitrelik bir pipet ucuyla dikkatlice yerinden çıkarın, böylece parçacıklar su damlacığı içinde asılı kalır. Ardından, Janus parçacık süspansiyonunu 1.5 mililitrelik bir mikrosantrifüj tüpüne aktarın. Deney için uygun bir Janus parçacık konsantrasyonu elde etmek için süspansiyonu gerektiği kadar deiyonize su ile seyreltin.

Tamamen kaplanmış metalik parçacıkları hazırlamaya başlamak için, bir polidimetilsiloksan polimer bazını ve sertleştirici maddesini 10'a bir ağırlık oranında karıştırın. Bir kap oluşturmak için bir cam sürgünün kenarlarına bant uygulayın. PDMS karışımını bant duvarlı kaba iki ila üç milimetre derinliğe kadar dökün.

PDMS'yi vakum altında 30 dakika boyunca gazdan arındırın ve PDMS'yi iki saat boyunca 70 santigrat derecede sertleştirin. Ardından, pürüzsüz bir PDMS damgası elde etmek için kürlenmiş PDMS'yi banttan ve slayttan ayırın. Bir cam slayt üzerinde Janus parçacıklarından oluşan tek bir tabaka hazırlayın.

Ardından, PDMS damgasını düz tarafı aşağı bakacak şekilde sürgünün üzerine yerleştirin ve Janus parçacıklarını damgaya aktarmak için eşit basınç uygulayın. Janus parçacıklarının silika yüzlerini ortaya çıkarmak için slaytı PDMS damgasından dikkatlice ayırın. Tamamen kaplanmış parçacıkları elde etmek için PDMS damgası üzerindeki parçacıkları başka bir ince altın tabakasıyla püskürtün.

Damlacık içinde asılı kalacak parçacıkları damga yüzeyinden çıkarmak için bir damla deiyonize su ve bir pipet ucu kullanın. Süspansiyonu bir mikrosantrifüj tüpüne aktarın ve süspansiyonu gerektiği gibi seyreltin. Deneye başlamak için, ITO dört fazlı elektrot dizisini beş yaprak parafin laboratuvar filmi ile kaplayın.

Parafin katmanlarını elektrot dizisine sabitlemek için bir ısı tabancası kullanın ve 500 mikrometrelik bir ara parça oluşturun. Ardından, elektrot dizisini 40X 0.6 NA objektif lens ile ters çevrilmiş bir mikroskop sahnesine yerleştirin. Dizinin ortasına sekiz mikrolitre parçacık süspansiyonu yerleştirin ve bir kapak camı ile örtün.

Bir elektrorotasyon deneyi için fonksiyon üreteci faz kaymasını 90 dereceye veya bir dielektroforez deneyi için sıfır dereceye ayarlayın. Dalga biçimi olarak bir sinüs dalgası seçin ve tepeden tepeye voltajı ve frekansı ayarlayın. Sinyal üretecini başlatın ve parçacık hareketi ve dönüşünün görüntülerini yakalamak için ters mikroskop kamerasını kullanın.

Daha fazla analiz için parçacık hızlarını belirlemek için görüntü işleme yazılımını kullanın. Alternatif akım elektrokinetik özellik ölçümleri, değişen derecelerde altın kaplamalı silika parçacıkları üzerinde gerçekleştirilmiştir. Janus parçacıklarının düşük frekanslarda elektrik alanı ve daha yüksek frekanslarda karşı alan ile aynı yönde döndüğü bulundu.

Maksimum açısal hız, karakteristik bir frekansta gözlendi. Çıplak silika parçacıklarının elektrorotasyon ölçümleri, ölçülen tüm frekanslarda ortak alan rotasyonu gösterdi. Maksimum açısal hız, ölçülen en düşük frekansta gözlendi.

Buna karşılık, altın kaplı silika parçacıkları, ölçülen tüm frekanslarda karşı alan dönüşü gösterdi. Altın kaplı parçacıklar için maksimum açısal hız, Janus parçacıklarındakinden daha düşük bir karakteristik frekansta gözlendi. Bu sonuçlar, genel olarak, Janus parçacık davranışının basit, iki yarım küre süperpozisyon modeline atfedilemeyeceğini öne sürdü.

Tamamen altın kaplı parçacıkların dielektroforez ölçümleri, düşük frekanslarda bir N-dielektroforez yanıtı ve yüksek frekanslarda bir P-dielektroforez yanıtı gösterdi. Geçiş frekansı, maksimum açısal hızın gözlemlendiği karakteristik frekansla yakından eşleşti. Geliştirilmesinden sonra, bu teknikler yumuşak madde alanındaki araştırmacıların mikroakışkan sentezinde laminer için elektrot kanopisini keşfetmelerinin yolunu açtı.

Bu videoyu izledikten sonra, bir lazer markalama makinesi ile ITO elektrodunun nasıl üretileceğini ve elektrokinetik deneyler için metal kaplama parçacığının nasıl hazırlanacağını iyi anlamış olmalısınız.