Autoren haben niemanden anerkennen.

1. Bauelementherstellung <ol><li> Design zwei Photomasken, die erste für das Strukturieren der akustischen Oberflächenwellen (SAW)-Schicht und die zweite für das Polydimethylsiloxan (PDMS) Mikrokanal Form. <ol><li> Die erste Fotomaske eine Paar von gegenüberliegenden Interdigitalwandler (IDTs)-auch als SAW-Verzögerungsleitung und der Kanalsynchronisation Ausrichtung und räumliche Bezugssystem während Mikroskopie bekannt. In unserem Standard-Gerät haben wir Einelektrodenbetrieb IDT mit einem Finger Breite p = 10 um, Öffnung von 750 um, und 25 gerade Fingerpaaren. Die resultierende IDT erzeugt SAWs mit einer Wellenlänge λ = 4 p = 40 um entsprechend einer Betriebsfrequenz f o = c SAW / λ ≈ 100 MHz auf 128 ° YX Lithiumniobat (LN). Jeder IDT Breite sollte über das Zweifache der Breite des Mikrokanals gegenüber einer Verstellung zu reduzieren, während das Verbinden der Schichten sein. IDT Design-Parameter sind compr diskutiertehensively in mehrere Bücher 9-11. Wir bemerken, daß nur ein IDT (angeordnet am Kanalausgang) erforderlich, um das Fluid in den Kanal in akustische Gegenstrom fahren, aber Strukturieren einer vollen Verzögerungsleitung hilft Vorrichtung Tests. </li><li> Die zweite ist eine einfache Mikrokanalstruktur entlang der SAW-Verzögerungsleitung ausgerichtet werden, mit einer Mikrokammer, um den Kanal Einlass zu bilden. Im typischen Vorrichtungen weisen die Kanäle eine Breite b = 300 mm und einer Länge von 5 mm. Als allgemeine Regel gilt, die Kanalbreite sollte mindestens 10 sein, um λ Beugungseffekte bei SAW-Ausbreitungsrichtung in den Mikrokanal zu vermeiden, aber in unseren Tests haben wir festgestellt, dass eine Breite von ~ 7 λ nicht erheblich beeinflussen SAW Ausbreitung innerhalb des Kanals. </li></ol></li><li> Beginnen Sie mit einer LN-Wafer und spalten ein 2 cm mal 2 cm Probe. Um Transmissionsmikroskopie durchzuführen, ist es notwendig, um eine doppelseitig polierten Wafers zu verwenden. Beachten Sie, dass LN ein Standard für die Biokompatibilität und die SAWPolarisation und hohe piezoelektrische Kopplungskoeffizienten entlang der Hauptachse jedoch andere piezoelektrische Materialien können bei entsprechender Auslegung Überlegungen verwendet werden. </li><li> Reinigen des Substrats durch Spülen in Aceton, 2-Propanol und Trocknen mit einem Stickstoff-Pistole. </li><li> Spin Mantel der Probe mit Shipley S1818 bei 4.000 rpm für 1 min. </li><li> Weiche backen bei 90 ° C für 1 min auf einer Heizplatte. </li><li> Richten Sie die Probe mit dem SAW Ebenenmaske mit einem Mask Aligner und setzen Sie es mit UV-Licht mit 55 mJ / cm 2. Es sollte darauf geachtet, die IDT Richtung entlang der Hauptachse des LN-Substrat auszurichten. </li><li> Spülen Sie die Probe in Microposit MF319 Entwickler für 30 Sekunden, um den belichteten Fotolack entfernen. </li><li> Stoppen Sie die Entwicklung durch Spülen der Probe in deionisiertem Wasser und trocknen Sie sie mit einem Stickstoff-gun. </li><li> Zahlen Sie 10-nm-dicken Titanadhäsionsschicht von 100 nm dicken Goldschicht durch thermische Verdampfung gefolgt. </li><li> Führen Abheben durch Beschallung der sreichlich in Aceton, dann spülen Sie es in 2-Propanol und mit einem trockenen Stickstoff gun. </li><li> Silanisieren der Oberfläche der Vorrichtung, um es hydrophob in den Mikrokanal Bereich 12. <ol><li> Maskieren Sie die Mikrokammer mit AR-N-4340 negativen Ton Fotolack durch optische Lithographie nach dem Datenblatt des Herstellers. </li><li> Aktivieren Sie die Probenoberfläche mit einer 2 min Sauerstoff-Plasma (Gambetti Kenologia Srl, Colibri) von 0,14 mbar und 100 W Leistung geben eine Bias-Spannung von etwa 450 V. </li><li> Mischen Sie 35 ml Hexadecan, 15 ml Tetrachlorkohlenstoff (CCl 4) und 20 ul Octadecyltrichlorsilan (OTS) in einem Becherglas in einer Abzugshaube. Stellen Sie das Gerät in der Lösung und lassen abgedeckt für zwei Stunden. </li><li> Spülen Sie das Gerät mit 2-Propanol und trocknen Sie es mit einem Stickstoff-gun. </li><li> Überprüfen, dass der Kontaktwinkel von Wasser auf der Oberfläche oberhalb von 90 ° ist. Wenn der Kontaktwinkel unzureichend ist, reinigen Sie die Probe und wieder führen die Schritte in 1.11. </li><li> Entfernender Rest der Probe zu widerstehen durch Spülen in Aceton, 2-Propanol und Trocknen mit einem Stickstoff-Pistole. </li></ol></li><li> Montieren Sie die Probe auf einer Leiterplatte mit Hochfrequenz-Wellenleiter und Standard-Koaxial-Steckverbindern (RF-PCB), und setzen Sie dann akustischen Absorber (First Contact Polymer) auf die Probe Kanten und verbinden Sie das IDT-by-Wire Bonding oder mit Pogo-Anschlüsse. </li><li> Eine Urform der Kanalschicht mit SU-8 auf einem kleinen Stück Silizium (Si)-Wafer mit standardmäßigen optischen Fotolithografie gemustert. SU-8 Art und Photolithographie Rezept wird abhängig sein von der endgültigen PDMS internen Kanal Höhe erforderlich. </li><li> Cast PDMS auf der Form <ol><li> Mischen PDMS mit einem Härter in einem Verhältnis von 10:1. </li><li> Zentrifugieren Sie die PDMS für 2 min bei 1.320 xg für Entgasung. </li><li> Gießen des PDMS vorsichtig auf die SU-8 Form in einer Petrischale auf insgesamt PDMS Höhe in der Größenordnung von 1 mm. Die offene Petrischale kann in einem Vakuum-Exsikkator für ca. 30 min in ord platziert werdener zur Entgasung der PDMS weiter. </li><li> Sobald entgast, heilen PDMS durch Erhitzen auf 80 ° C für eine Stunde in einem Ofen. Beachten Sie, dass die Backzeit und Temperatur können die mechanischen Eigenschaften des PDMS beeinflussen. </li></ol></li><li> Bereiten Sie die feste Schicht PDMS <ol><li> Cut um den Kanal mit einem Skalpell, wobei Sie darauf achten, nicht die SU8 Master beschädigen und abziehen. </li><li> Replica Kanten werden dann verfeinert und richtete sich mit einer Rasierklinge wobei mindestens 2 mm Abstand auf lateralen Seite des Kanals und keinen Freiraum (Schnitt quer durch) an den Kanal anschließen. </li><li> Lochen Sie ein Loch in der Mikrokammer mit einem Harris Unicore Puncher, um das Fluid-loading Einlass zu bilden. </li></ol></li><li> Bond die PDMS-Kanal mit dem LN-Substrat durch einfache konforme Bindung. Auf diese Weise wird das Band in der Fluid-Stadium zu halten, während den restlichen reversibel. <ol><li> Beide Flächen sind vor dem Verbinden durch Einblasen entfernt überschüssige Ablagerungen mit komprimiertem Stickstoff Luft gereinigt. Es ist critische beim Verbinden der Teile, um den Kanal mit der Hauptachse des LN entsprechend den gemusterten Ausrichtungsmarkierungen auszurichten. </li></ol></li><li> Das komplette Gerät ist schematisch in Abbildung 1 dargestellt. Shop abgeschlossen Geräte in einer sauberen Umgebung bis zur Verwendung. </li></ol> Hinweis: Es ist wichtig, dass alle Herstellungsschritte werden in einer Reinraum-Umgebung durchgeführt, um eine Kontamination des Geräts vor der Verwendung zu vermeiden. Anmerkung: Jeder der optischen Lithographie Schritte durch den Benutzer bevorzugten Verfahren ersetzt werden. Hinweis: Die Silanisierung Verfahren kann für eine bevorzugte hydrophobe Beschichtung 13 Verfahren ersetzt werden. 2. RF Gerät Testing <ol><li> Kalibrieren Sie den Netzwerk-oder Spektrum-Analysator mit einem open / short Wellenleiter auf Ihrem RF-PCB. </li><li> Schließen Sie das SAW Delay-Line zu den Häfen von einem Spektrumanalysator und messen Sie die Streumatrix derGerät. Getriebe für ein Paar von Einelektrodenbetrieb Wandler wird der Absolutwert einer sinc-Funktion bei der Betriebsfrequenz des IDT zentriert ähneln. In der Reflexion Spektrum a dip (Minimum) wird auf der gleichen Frequenz 9-11 beobachtet. In unserer Geräte bei 100 MHz Betriebsfrequenz entlang der Hauptachse typische Werte liegen bei -15 dB für S11 und S22 und -10 dB für S 12 (ohne PDMS Kanäle). </li></ol> 3. Mikrofluidik und Particle Flow Dynamics Visualisierung Experiment und Analyse <ol><li> Legen Sie die Probe unter dem Mikroskop. Die spezifische optische Aufbau hängt von den SAW Mikrofluidik Phänomene beobachtet werden. Zum Beispiel wird eine einfache Reflexion Mikroskop mit einem 4X Ziel und eine 30-fps-Video-Kamera ausgestattet sein, um geeignete Flüssigkeit Fülldynamik studieren. Um komplexere Mikropartikel Dynamik zu untersuchen, kann es notwendig sein, ein Mikroskop mit einem 20x-Objektiv und ein 100 fps oder höher Videokamera ausgestattet nutzen. Es ist important, dass sowohl die objektive und Frame-Rate hoch genug, um keine räumlich und zeitlich wichtige Strömung Merkmale zu erfassen sind. </li><li> Verbinden der IDT vor dem Kanalausgang an einen HF-Generator und betreiben bei der Resonanzfrequenz in der Streumatrix Messungen beobachtet. Der typische Betriebsleistung in akustisch-Gegenstrom-Experimente ist 20 dBm. Falls erforderlich, verwenden Sie einen High-Power-UHF-Verstärker. Acoustic-Streaming und Zerstäubung Phänomene ohne akustische Gegenstrom beobachtet, während das Gerät läuft mit geringerer Leistung: typisch acoustic-Streaming Rückführung beginnt bei 0 dBm und Zerstäubung erfolgt über 14 dBm. </li><li> Legen Sie 60 ul von Flüssigkeit in den Mikrokammer mit einer Mikropipette. Die Flüssigkeit wird passiv in der Mikrokammer diffundieren. Falls erforderlich, sanft auf die Mikrokammer Oberfläche zu drücken, um die Mikrokammer Füllung begünstigen. <ol><li> Um die Strömung zu visualisieren, ist es notwendig, um Mikrokügelchen zu der Flüssigkeit hinzugefügt werden. Beachten Sie, dass, um Partikel zu vermeiden clustEring, beschallen die Partikel-Suspension vor den Experimenten. Um Teilchen Haftung auf das Substrat aufzubringen eine 0 dBm Signal an das Gerät beim Laden zu vermeiden. </li></ol></li><li> Starten der Videoaufnahme durch das Mikroskop und erhöhen die Betriebsleistung um akustische Gegenstrom zu beobachten. Verschiedene Fließschemata wird von Leistungsaufnahme, Chip-Design und Partikeldurchmesser bestimmt werden. <ol><li> Um qualitativ zu erfassen, die Dynamik hat Fluidströmung in der Nähe des Meniskus und der Einlass in den verschiedenen Phasen kanalfüllenden mit Markern als räumliche Referenz aufgenommen werden. </li><li> Um quantitative Messung von Partikel-Dynamik durch Mikro Particle Image Velocimetry (μPIV) 14,15 zeitliche oder räumliche Bild-Korrelations-Spektroskopie (TEN) 16,17 durchzuführen, hat Flüssigkeitsstrom in dem Punkt von Interesse mit einem festen Sichtfeld erfasst werden für mindestens 100 Bilder mit einer Bildrate von den Teilchendynamik auferlegt. </li></ol></li><li> Analysieren Sie das Video mit Bildverarbeitungs-Software. Die Wahl der Software verwendet wird, hängt von den Erscheinungen des Interesses. Zum Beispiel, um die Größenverteilung der zerstäubten Tröpfchen, räumliche Periodizität Partikelansammlung oder manuelle Verfolgung von verdünnten Partikel, einfaches Freeware Bildanalyse-Software wie Fidschi quantifizieren ist geeignet 18, während zur Erzielung rationalisiert und Geschwindigkeit Feldmessungen, maßgeschneiderte MPIV 19 oder 20 TEN-Code erforderlich ist. In unserer Analyse angepasst STICS Code in MATLAB geschrieben, aber eine bevorzugte Alternative Codierung Sprache kann gleichermaßen akzeptabel. </li></ol>

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	<li>Masini, L., Cecchini, M., Girardo, S., Cingolani, R., Pisignano, D., Beltram, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-acoustic-wave+counterflow+micropumps+for+on-chip+liquid+motion+control+in+two-dimensional+microchannel+arrays.">Surface-acoustic-wave counterflow micropumps for on-chip liquid motion control in two-dimensional microchannel arrays.</a> Lab on a Chip. 10 (15), 1997-2000 (2010).</li><li>Travagliati, M., De Simoni, G., Lazzarini, C. M., Piazza, V., Beltram, F., Cecchini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction-free,+automatic,+on-chip+fluid+routing+by+surface+acoustic+waves.">Interaction-free, automatic, on-chip fluid routing by surface acoustic waves.</a> Lab on a Chip. 12 (15), 2621-2624 (2012).</li><li>Wixforth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustically+driven+planar+microfluidics.">Acoustically driven planar microfluidics.</a> Superlattices and Microstructures. 33 (5), 389-396 (2003).</li><li>Friend, J., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+acoustofluidics:+Microfluidics+driven+via+acoustics+and+ultrasonics.">Microscale acoustofluidics: Microfluidics driven via acoustics and ultrasonics.</a> Reviews of Modern Physics. 83 (2), 647-64 (2011).</li><li>Tan, M. K., Yeo, L. Y., Friend, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+fluid+flow+and+mixing+induced+in+microchannels+using+surface+acoustic+waves.">Rapid fluid flow and mixing induced in microchannels using surface acoustic waves.</a> Europhysics Letters. 87, 47003 (2009).</li><li>Glass, N., Shilton, R., Chan, P., Friend, J., Yeo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Miniaturised+Lab-on-a-Disc+(miniLOAD).">Miniaturised Lab-on-a-Disc (miniLOAD).</a> SMALL, Small. 8 (12), 1880-1880 (2012).</li><li>Madou, M. J., Kellogg, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LabCD:+a+centrifuge-based+microfluidic+platform+for+diagnostics.">LabCD: a centrifuge-based microfluidic platform for diagnostics.</a> Proceedings of SPIE. 3259, 80 (1998).</li><li>Cecchini, M., Girardo, S., Pisignano, D., Cingolani, R., Beltram, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic-counterflow+microfluidics+by+surface+acoustic+waves.">Acoustic-counterflow microfluidics by surface acoustic waves.</a> Applied Physics Letters. 92 (10), 104103 (2008).</li><li>Campbell, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Surface acoustic wave devices for mobile and wireless communications. 1, (1998).</li><li>Hashimoto, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Surface acoustic wave devices in telecommunications: modelling and simulation. , (2000).</li><li>Royer, D., Dieulesaint, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+Waves+in+Solids+II.">Elastic Waves in Solids II.</a> Generation, Acousto-Optic Interaction, Applications. 2, (2000).</li><li>Renaudin, A., Sozanski, J. P., Verbeke, B., Zhang, V., Tabourier, P., Druon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+SAW-actuated+microdroplets+in+view+of+biological+applications.">Monitoring SAW-actuated microdroplets in view of biological applications.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 138 (1), 374-382 (2009).</li><li>Glass, N. R., Tjeung, R., Chan, P., Yeo, L. Y., Friend, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organosilane+deposition+for+microfluidic+applications.">Organosilane deposition for microfluidic applications.</a> Biomicrofluidics. 5 (3), 036501 (2011).</li><li>Wereley, S. T., Meinhart, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+micro-particle+image+velocimetry.">Recent advances in micro-particle image velocimetry.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 42, 557-576 (2010).</li><li>Augustsson, P., Barnkob, R., Wereley, S. T., Bruus, H., Laurell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+and+temperature-controlled+micro-PIV+measurements+enabling+long-term-stable+microchannel+acoustophoresis+characterization.">Automated and temperature-controlled micro-PIV measurements enabling long-term-stable microchannel acoustophoresis characterization.</a> Lab on a Chip. 11 (24), 4152-4164 (2011).</li><li>Hebert, B., Costantino, S., Wiseman, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+image+correlation+spectroscopy+(STICS)+theory,+verification,+and+application+to+protein+velocity+mapping+in+living+CHO+cells.">Spatiotemporal image correlation spectroscopy (STICS) theory, verification, and application to protein velocity mapping in living CHO cells.</a> Biophysical Journal. 88 (5), 3601 (2005).</li><li>Rossow, M., Mantulin, W. W., Gratton, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+image+correlation+spectroscopy+measurements+of+flow+demonstrated+in+microfluidic+channels.">Spatiotemporal image correlation spectroscopy measurements of flow demonstrated in microfluidic channels.</a> Journal of Biomedical Optics. 14 (2), 024014 (2009).</li><li>Schindelin, J., Arganda-Carreras, I., Frise, E., Kaynig, V., Longair, M., Pietzsch, T., Preibisch, S., Rueden, C., Saalfeld, S., Schmid, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiji:+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Rogers, P. R., Friend, J. R., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploitation+of+surface+acoustic+waves+to+drive+size-dependent+microparticle+concentration+within+a+droplet.">Exploitation of surface acoustic waves to drive size-dependent microparticle concentration within a droplet.</a> Lab on a Chip. 10 (21), 2979-2985 (2010).</li><li>Muller, P. B., Barnkob, R., Jensen, M. J. H., Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+numerical+study+of+microparticle+acoustophoresis+driven+by+acoustic+radiation+forces+and+streaming-induced+drag+forces.">A numerical study of microparticle acoustophoresis driven by acoustic radiation forces and streaming-induced drag forces.</a> Lab on a Chip. 12 (22), 4617-4627 (2012).</li><li>Luo, J. K., Fu, Y. Q., Li, Y., Du, X. Y., Flewitt, A. J., Walton, A. J., Milne, W. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moving-part-free+microfluidic+systems+for+lab-on-a-chip.">Moving-part-free microfluidic systems for lab-on-a-chip.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 19 (5), 054001-05 (2009).</li><li>Lindken, R., Rossi, M., Gro&#223;e, S., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-particle+image+velocimetry+(&#956;PIV):+recent+developments,+applications,+and+guidelines.">Micro-particle image velocimetry (&#956;PIV): recent developments, applications, and guidelines.</a> Lab on a Chip. 9 (17), 2551-2567 (2009).</li><li>Gedge, M., Hill, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustofluidics+17:+Theory+and+applications+of+surface+acoustic+wave+devices+for+particle+manipulation.">Acoustofluidics 17: Theory and applications of surface acoustic wave devices for particle manipulation.</a> Lab on a Chip. 12 (17), 2998-3007 (2012).</li></ol>

Autoren haben nichts zu offenbaren.

Eine der größten Herausforderungen der mikrofluidischen Gemeinschaft konfrontiert ist, die Realisierung einer Betätigung Plattform für wirklich tragbare Point-of-Care-Geräten. Unter den vorgeschlagenen integrierten Mikropumpen 23, sind solche auf Basis von akustischen Oberflächenwellen (SAW) besonders attraktiv wegen ihrer verbundenen Fähigkeiten in Fluidmischsystem, Zerstäubung und Partikelkonzentration und Trennung 4. In diesem Papier haben wir gezeigt, wie in der Herstellung und Betrieb ...

Eine der Herausforderungen für die Fortsetzung mikrofluidischen Gemeinschaft ist die Notwendigkeit, eine effiziente Pump-Mechanismus, der zur Integration in wirklich tragbare Mikro-Gesamt-Analysesysteme (&amp;mgr; TAS ist) kann miniaturisiert werden müssen. Norm makroskopischen Pumpsystemen einfach nicht die Portabilität für &amp;mgr; TAS die erforderlich sind, aufgrund der ungünstigen Skalierung der Volumenströme der Kanal Größe verringert bis Mikrometerbereich oder darunter. Im Gegenteil, haben SAWs zunehmendes Interesse als Fluidbeaufschlagung Mechanismen gewonnen und erscheinen als ein vielversprechender Weg für die Lösung einiger dieser Probleme 1,2. SAWs wurde gezeigt, dass eine sehr effiziente Mechanismus der Energietransport in Flüssigkeiten 3 vorzusehen. Wenn ein SAW ausbreitet auf einem piezoelektrischen Substrat, z. B. Lithium-Niobat (LN), wird die Welle in einem Fluid abgestrahlt werden auf ihrem Weg in einem Winkel als die Rayleigh-Winkel θ R = sin bekannt722; 1 (c f / c s) aufgrund der Fehlanpassung der Schallgeschwindigkeit in dem Substrat, c s, und das Fluid F c. Das Austreten von Strahlung in das Fluid entsteht eine Druckwelle, die akustische Strömung treibt in der Flüssigkeit. Abhängig von der Geometrie der Vorrichtung und Leistung, die an der Vorrichtung wurde dieser Mechanismus gezeigt, dass eine Vielzahl von On-Chip-Verfahren, wie zum Mischen von Fluiden, Partikelsortierung, Zerstäubung und Pumpen 1,4 betätigen. Trotz der Einfachheit und Wirksamkeit der Betätigung Mikrofluidik mit SAW, gibt es nur eine kleine Anzahl von SAW angetrieben mikrofluidischen Pumpmechanismen, die bisher gezeigt haben. Die erste Demonstration war die einfache Übersetzung der freien Tröpfchen in der SAW-Ausbreitungsrichtung Pfad auf einem piezoelektrischen Substrat 3 angeordnet. Dieses neuartige Verfahren erzeugt viel Interesse an der Nutzung SAWs als mikrofluidischen Betätigung Verfahren, aber es war immer noch ein Bedarf für Flüssigkeitendurch geschlossene Kanäle-eine schwierigere Aufgabe getrieben werden. Tan et al. Gezeigt Pumpen in einen Mikrokanal, der Laser abgetragen wurde direkt in dem piezoelektrischen Substrat. Durch geometrische Modifikation mit Bezug auf den Kanal und IDT Abmessungen, waren sie in der Lage zu zeigen, sowohl einheitliche und Mischen fließt 5. Glass et al. Kürzlich zeigte eine Methode zum Übertragen von Flüssigkeiten durch Mikrokanäle und mikrofluidischen Komponenten durch die Kombination von SAW betätigt Rotationen mit zentrifugalen Mikrofluidik, als eine Demonstration der wahren Miniaturisierung des beliebten Lab-on-a-CD-Konzept 6,7. Allerdings ist die einzige vollständig geschlossenen SAW angetrieben Pumpmechanismus, das nachweislich eine bleibt Cecchini et al. &#39;S SAW-driven akustischen Gegenstrom-8 der Fokus dieses Video. Es nutzt die Zerstäubung und Koaleszenz eines Fluids, um es durch einen geschlossenen Kanal in der Richtung entgegen der Ausbreitungsrichtung der eine Pumpecoustic Welle. Dieses System kann es zu erstaunlich komplexen Strömungen geben innerhalb einer Mikrokanalstruktur. Darüber hinaus, abhängig von der Geometrie der Vorrichtung, kann es eine Reihe von Fließschemata von laminaren Strömungen bis hin zu komplexeren Regime von Wirbeln und Partikel-Ansammlung Domänen charakterisiert. Die Fähigkeit, leicht beeinflussen das Fließverhalten innerhalb des Gerätes zeigt Chancen für fortschrittliche On-Chip-Teilchen Manipulation. In diesem Protokoll wollen wir die wichtigsten Aspekte der praktischen SAW-basierte Mikrofluidik klären: Bauelementherstellung, experimentelle Betrieb und Strömungs-Visualisierung. Während wir explizit beschreiben sind diese Verfahren für die Herstellung und den Betrieb von SAW-driven akustischen Gegenstrom-Geräten können diese Abschnitte leicht für ihre Anwendung zu einer Reihe von SAW-driven mikrofluidischen Regime geändert werden.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double side polished 128&#176; YX lithium niobate wafer</td>
			<td>Crystal Technology, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon wafer</td>
			<td>Siegert Wafers</td>
			<td></td>
			<td>We use &#60;100&#62;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IDT Optical lithography mask with alignment marks (positive)</td>
			<td>Any vendor</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Channel Optical lithography mask (negative)</td>
			<td>Any vendor</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive photoresist</td>
			<td>Shipley</td>
			<td>S1818</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive photoresist developer</td>
			<td>Microposit</td>
			<td>MF319</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Negative tone photoresist</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR-N-4340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Negative tone photoresist developer</td>
			<td>Allresist</td>
			<td>AR 300-475</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU8 thick negative tone photoresist</td>
			<td>Microchem</td>
			<td>SU-8 2000 Series</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU8 thick negative tone photoresist developer</td>
			<td>Microchem</td>
			<td>SU-8 developer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexadecane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H6703</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon tetrachloride (CCl4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>107344</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Octadecyltrichlorosilane (OTS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>104817</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone CMOS grade</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>40289</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-propanol CMOS grade</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>40301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium</td>
			<td>Any vendor</td>
			<td>99.9% purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold</td>
			<td>Any vendor</td>
			<td>99.9% purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>Sylgard 184 silicone elastomer kit with curing agent</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Any vendor</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mm ID Harris Uni-Core multi-purpose coring tool</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z708895</td>
			<td>Any diameter greater than 2 mm is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acoustic absorber</td>
			<td>Photonic Cleaning Technologies</td>
			<td>First Contact regular kit</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF-PCB</td>
			<td>Any vendor</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spinner</td>
			<td>Laurell technologies corporation</td>
			<td>WS-400-6NPP</td>
			<td>Any spinner can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV Mask aligner</td>
			<td>Karl Suss</td>
			<td>MJB 4</td>
			<td>Any aligner can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal evaporator</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>Nano 38</td>
			<td>Any thermal, e-beam evaporator or sputtering system can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen plasma asher</td>
			<td>Gambetti Kenologia Srl</td>
			<td>Colibr&#236;</td>
			<td>Any plasma asher or RIE machine can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5810 R</td>
			<td>Any centrifuge can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire bonder</td>
			<td>Kulicke &#38; Soffa</td>
			<td>4523AD</td>
			<td>Any wire bonder can be used if the PCB is used without pogo connectors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Contact Angle Meter</td>
			<td>KSV</td>
			<td>CAM 101</td>
			<td>Any contact angle meter can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrum analyzer</td>
			<td>Anristu</td>
			<td>56100A</td>
			<td>Any spectrum or network analyzer can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF signal generator</td>
			<td>Anristu</td>
			<td>MG3694A</td>
			<td>Any RF signal generator can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF high power amplifier</td>
			<td>Mini Circuits</td>
			<td>ZHL-5W-1</td>
			<td>Any RF high power amplifier can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbeads suspension</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L3280</td>
			<td>Depending on the experimental purpose different suspension of different diameter and different material properties can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Ti-Eclipse</td>
			<td>Any optical microscope with spatial resolution satisfying experimental purposes can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video camera</td>
			<td>Basler</td>
			<td>A602-f</td>
			<td>Any video camera that has enough frame rate and sensitivity satisfying experimental purposes can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera acquisition software</td>
			<td>Advanced technologies</td>
			<td>Motion Box</td>
			<td>Any software enabling high and controlled frame rate acquisition can be used</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication, operation and flow visualization in surface-acoustic-wave-driven acoustic-counterflow microfluidics

Akustische Oberflächenwellen (SAW) können verwendet werden, um Flüssigkeiten in tragbaren Mikrofluidik-Chips über die akustische Phänomen Gegenstrom zu fahren. In diesem Video stellen wir Ihnen die Herstellung Protokoll für einen vielschichtigen akustischen SAW Gegenstrom-Gerät. Die Vorrichtung wird hergestellt, ausgehend von einem Lithium-Niobat (LN) Substrat, auf dem zwei Interdigitalwandler (IDTs) und geeignete Marker sind gemustert. Ein Polydimethylsiloxan (PDMS)-Kanal an einem SU8 Urform gegossen wird schließlich auf dem gemusterten Substrat gebunden. Nach der Fertigung Verfahren zeigen wir die Techniken, die die Charakterisierung und den Betrieb des akustischen Gegenstrom Gerät ermöglichen, um Flüssigkeiten durch die PDMS Kanalrasters pumpen. Wir stellen schließlich die Prozedur, um den Flüssigkeitsstrom in den Kanälen zu visualisieren. Das Protokoll wird verwendet, um on-chip Fluidpumpsystem unter verschiedenen Strömungsregimen wie laminare Strömung und komplizierter Dynamik von Wirbeln und Partikelansammlung Domains dadurch zeigen.

Abbildung 2 zeigt repräsentative Ergebnisse Gerät HF-Tests, die vor dem Verkleben der LN Schicht auf die Schicht Mikrokanalstruktur genommen wurden: typische S 11 und S 12 Spektren werden in einem Panel) und b) gemeldet sind. Die Tiefe des Tals, auf zentrale Frequenz in S 11-Spektrum ist für die Effizienz der Umwandlung von HF-Energie in Zusammenhang SAW mechanische Leistung. Daher ist für eine feste Anzahl von IDT Fingerpaaren, wird...

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Fabrication, Operation and Flow Visualization in Surface-acoustic-wave-driven Acoustic-counterflow Microfluidics

In diesem Video beschreiben wir zunächst Fertigung und Operationsverfahren eines akustischen Oberflächenwellen (SAW) akustische Gegenstrom-Gerät. Wir zeigen dann einen Versuchsaufbau, der sowohl für qualitative und quantitative Visualisierung Flow Analyse von komplexen Strömungen innerhalb des SAW Pumpen Gerät ermöglicht.

Fabrication, Operation and Flow Visualization in Oberflächenschallwellen-wave-driven Acoustic-Gegenstrom Mikrofluidik

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we ...

fabrication-operation-flow-visualization-surface-acoustic-wave-driven

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16.9K Aufrufe.  Istituto Italiano di Tecnologia. In diesem Video beschreiben wir zunächst Fertigung und Operationsverfahren eines akustischen Oberflächenwellen (SAW) akustische Gegenstrom-Gerät. Wir zeigen dann einen Versuchsaufbau, der sowohl für qualitative und quantitative Visualisierung Flow Analyse von komplexen Strömungen innerhalb des SAW Pumpen Gerät ermöglicht.

Serie: Fabrication, Operation and Flow Visualization in Surface-acoustic-wave-driven Acoustic-counterflow Microfluidics

Synthesis and Operation of Fluorescent-core Microcavities for Refractometric Sensing

This paper discusses fluorescent core microcavity-based sensors that can operate in a microfluidic analysis setup. These structures are based on the formation of a fluorescent quantum-dot (QD) coating on the channel surface of a conventional microcapillary. Silicon QDs are especially attractive for this application, owing in part to their negligible toxicity compared to the II-VI and II-VI compound QDs, which are legislatively controlled substances in many countries. While the ensemble emission spectrum is broad and featureless, an Si-QD film on the channel wall of a capillary features a set of sharp, narrow peaks in the fluorescence spectrum, corresponding to the electromagnetic resonances for light trapped within the film. The peak wavelength of these resonances is sensitive to the external medium, thus permitting the device to function as a refractometric sensor in which the QDs never come into physical contact with the analyte. The experimental methods associated with the fabrication of the fluorescent-core microcapillaries are discussed in detail, as well as the analysis methods. Finally, a comparison is made between these structures and the more widely investigated liquid-core optical ring resonators, in terms of microfluidic sensing capabilities.

Fluorescent-core microcavity sensors employ a high-index quantum-dot coating in the channel of silica microcapillaries. Changes in the refractive index of fluids pumped into the capillary channel cause shifts in the microcavity fluorescence spectrum that can be used to analyze the channel medium.

Synthese und Betrieb von Leuchtstofflampen-core Mikrokavitäten für Refraktometrische Sensing

This paper discusses  fluorescent core microcavity-based sensors that can operate in a microfluidic  analysis setup. These structures are based on the ...

Forschung

Ingenieurwesen

Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

A procedure for creating and imaging capillary bridges in slit-pore geometry is presented. High aspect ratio hydrophobic pillars are fabricated and functionalized to render their top surfaces hydrophilic. The combination of a physical feature (the pillar) with a chemical boundary (the hydrophilic film on the top of the pillar) provides both a physical and chemical heterogeneity that pins the triple contact line, a necessary feature to create stable long but narrow capillary bridges. The substrates with the pillars are attached to glass slides and secured into custom holders. The holders are then mounted onto four axis microstages and positioned such that the pillars are parallel and facing each other. The capillary bridges are formed by introducing a fluid in the gap between the two substrates once the separation between the facing pillars has been reduced to a few hundred micrometers. The custom microstage is then employed to vary the height of the capillary bridge. A CCD camera is positioned to image either the length or the width of the capillary bridge to characterize the morphology of the fluid interface. Pillars with widths down to 250 &#181;m and lengths up to 70 mm were fabricated with this method, leading to capillary bridges with aspect ratios (length/width) of over 1001.

A procedure for creating and imaging capillary bridges in slit-pore geometry is presented. The creation of capillary bridges relies on the formation of pillars to provide a directional physical and chemical heterogeneity to pin the fluid. Capillary bridges are formed and manipulated using microstages and visualized using a CCD camera.

Herstellung und Visualisierung von Kapillarbrücken in Schlitzporengeometrie

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

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; platforms. Often, droplet motion relies on the wetting of a surface, directly associated with the application of an electric field; surface interactions, however, make motion dependent on droplet contents, limiting the breadth of applications of the technique.
Some alternatives have been presented to minimize this dependence. However, they rely on the addition of extra chemical species to the droplet or its surroundings, which could potentially interact with droplet moieties. Addressing this challenge, our group recently developed Field-DW devices to allow the transport of cells and proteins in DMF, without extra additives.
Here, the protocol for device fabrication and operation is provided, including the electronic interface for motion control. We also continue the studies with the devices, showing that multicellular, relatively large, model organisms can also be transported, arguably unaffected by the electric fields required for device operation.

The protocol for fabrication and operation of field dewetting devices (Field-DW) is described, as well as the preliminary studies of the effects of electric fields on droplet contents.

Vorteilhafte Reduzierte Droplet-Oberflächen-Wechselwirkung, um den Transport Bioanalyten in Digitale Mikrofluidik Optimieren

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological and physical sciences over the past few decades. The progress made in this field invites further study of even smaller systems and at a larger scale, with tools that could be distributed more easily and made more widely available. Unfortunately, the fundamental laws of diffraction limit the minimum size of the focal spot of a laser beam, which makes particles smaller than a half-wavelength in diameter hard to trap and generally prevents an operator from discriminating between particles which are closer together than one half-wavelength. This precludes the optical manipulation of many closely-spaced nanoparticles and&#160;limits the&#160;resolution of optical-mechanical systems. Furthermore, manipulation using focused beams requires beam-forming or steering optics, which can be very bulky and expensive. To address these limitations in the system scalability of conventional optical trapping our lab has devised an alternative technique which utilizes near-field optics to move particles across a chip. Instead of focusing laser beams in the far-field, the optical near field of plasmonic resonators produces the necessary local optical intensity enhancement to overcome the restrictions of diffraction and manipulate particles at higher resolution. Closely-spaced resonators produce strong optical traps which can be addressed to mediate the hand-off of particles from one to the next in a conveyor-belt-like fashion. Here, we describe how to design and produce a conveyor belt using a gold surface patterned with plasmonic C-shaped resonators and how to operate it with polarized laser light to achieve super-resolution nanoparticle manipulation and transport. The nano-optical conveyor belt chip can be produced using lithography techniques and easily packaged and distributed.

The scalability and resolution of conventional optical manipulation techniques are limited by diffraction. We circumvent the diffraction limit and describe a method of optically transporting nanoparticles across a chip using a gold surface patterned with a path of closely spaced C-shaped plasmonic resonators.

Herstellung und Betrieb eines Nano-Optical Fließband

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must be smaller than the incident wavelength of sound and the width of the fluidic channels are typically tens to hundreds of micrometers across, acoustofluidic devices typically use ultrasonic waves generated from a piezoelectric transducer pulsating at high frequencies (in the megahertz range). At characteristic frequencies that depend on the geometry of the device, it is possible to induce the formation of standing waves that can focus particles along desired fluidic streamlines within a bulk flow. Here, we describe a method for the fabrication of acoustophoretic devices from common materials and clean room equipment. We show representative results for the focusing of particles with positive or negative acoustic contrast factors, which move towards the pressure nodes or antinodes of the standing waves, respectively. These devices offer enormous practical utility for precisely positioning large numbers of microscopic entities (e.g., cells) in stationary or flowing fluids for applications ranging from cytometry to assembly.

Acoustofluidic devices use ultrasonic waves within microfluidic channels to manipulate, concentrate and isolate suspended micro and nanoscopic entities. This protocol describes the fabrication and operation of such a device supporting bulk acoustic standing waves to focus particles in a central streamline without the aid of sheath fluids.

Herstellung und Betrieb von Acoustofluidic Devices Unterstützung Bulk-Acoustic-Standing Waves für sheathless Fokussierung der Partikel

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

Herstellung und Charakterisierung von Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, interface precipitation, and mini-emulsion. In all methods, well-defined, micrometer-sized spheres are obtained from a self-assembling process in solution. The vapor diffusion method can result in spheres with the highest sphericity and surface smoothness, yet the types of the polymers able to form these spheres are limited. On the other hand, in the mini-emulsion method, microspheres can be made from various types of polymers, even from highly crystalline polymers with coplanar, &#960;-conjugated backbones. The photoluminescent (PL) properties from single isolated microspheres are unusual: the PL is confined inside the spheres, propagates at the circumference of the spheres via the total internal reflection at the polymer/air interface, and self-interferes to show sharp and periodic resonant PL lines. These resonating modes are so-called "whispering gallery modes" (WGMs). This work demonstrates how to measure WGM PL from single isolated spheres using the micro-photoluminescence (&#181;-PL) technique. In this technique, a focused laser beam irradiates a single microsphere, and the luminescence is detected by a spectrometer. A micromanipulation technique is then used to connect the microspheres one by one and to demonstrate the intersphere PL propagation and color conversion from coupled microspheres upon excitation at the perimeter of one sphere and detection of PL from the other microsphere. These techniques, &#181;-PL and micromanipulation, are useful for experiments on micro-optic application using polymer materials.

Protocols for the synthesis of microspheres from polymers, the manipulation of microspheres, and micro-photoluminescence measurements are presented.

Herstellung von Polymer-Mikrosphären für optische Resonator- und Laseranwendungen

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit stark absorbierenden Medien mit schrägen Winkel Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

Flow-gestützte Dielektrophorese: Eine kostengünstige Methode für die Herstellung von Hochleistungs-Lösung-verarbeitbare Nanodraht-Geräte

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Experimental Investigation of the Flow Structure over a Delta Wing Via Flow Visualization Methods

It is well known that the flow field over a delta wing is dominated by a pair of counter rotating leading edge vortices (LEV). However, their mechanism is not well understood. The flow visualization technique is a promising non-intrusive method to illustrate the complex flow field spatially and temporally. A basic flow visualization setup consists of a high-powered laser and optic lenses to generate the laser sheet, a camera, a tracer particle generator, and a data processor. The wind tunnel setup, the specifications of devices involved, and the corresponding parameter settings are dependent on the flow features to be obtained.
Normal smoke wire flow visualization uses a smoke wire to demonstrate the flow streaklines. However, the performance of this method is limited by poor spatial resolution when it is conducted in a complex flow field. Therefore, an improved smoke flow visualization technique has been developed. This technique illustrates the large-scale global LEV flow field and the small-scale shear layer flow structure at the same time, providing a valuable reference for later detailed particle image velocimetry (PIV) measurement.
In this paper, the application of the improved smoke flow visualization and PIV measurement to study the unsteady flow phenomena over a delta wing is demonstrated. The procedure and cautions for conducting the experiment are listed, including wind tunnel setup, data acquisition, and data processing. The representative results show that these two flow visualization methods are effective techniques for investigating the three-dimensional flow field qualitatively and quantitatively.

Here, we present a protocol to observe unsteady vortical flows over a delta wing using a modified smoke flow visualization technique and investigate the mechanism responsible for the oscillations of the leading-edge vortex breakdown locations.

Experimentelle Untersuchung der Strömung Struktur über eine Delta-Flügel über Flow Visualisierungsmethoden

It is well known that the flow field over a delta wing is dominated by a pair of counter rotating leading edge vortices (LEV). However, their mechanism is ...