This work was funded by the Office of Naval Research (ONR) through the Naval Research Laboratory Basic Research Program.

1. Herstellung Donatorsubstrate <ol><li> Maske die Ränder eines Glasobjektträger mit Band einen zentralen Bereich der ungedeckten Glas zu verlassen. </li><li> Tauchen Sie die Folie in gepufferte HF (6: 1 - Verhältnis von 40% NH 4 F in Wasser auf 48% HF in Wasser) für 3-15 min. Hinweis: Dies wird die Mitte der Folie zu ätzen, die nicht maskierten ist, eine gut zu schaffen. Die Tiefe der Vertiefung sollte zwischen 1 und 5 &amp; mgr; m sein, die durch einen Stift-Profilometers oder AFM bestimmt werden kann Anweisungen des Herstellers verwendet wird. </li><li> Entfernen Sie die Bandmaske. </li></ol> 2. Erstellen der Farbband <ol><li> Verteilen Sie eine kleine Menge an Ag-Paste auf einer Seite des Brunnens. Stellen Sie sicher, dass es genug ist, die gut zu füllen, etwa in der 10 mg-Bereich. Es ist nicht notwendig, die Menge jedoch zunächst zu messen. </li><li> Fest ziehen einen geraden Metallklinge über die gut, eine dünne Schicht aus Paste in seiner Gesamtheit zu verbreiten. Gleichmäßig verteilen, um die Paste ohne dünne Stellen. Das Endprodukt this-Prozess - eine kleine Vertiefung mit Ag-Tinte - wird das &quot;Band&quot; bezeichnet. </li><li> Wegwischen Paste, die mit einem Labor außerhalb des gut verteilt wischen. </li></ol> 3. Trocknen der Band <ol><li> Legen Sie das Band dem Gesicht nach oben in einer Umgebung mit geringer Feuchtigkeit. Ein Kasten mit trockenem Stickstoff gefüllt am besten funktioniert. </li><li> Lassen Sie das Band für mindestens 2 Stunden bei RT. An diesem Punkt sollte die Tintenviskosität hoch genug sein, zu drucken. Hinweis: Nach ausreichender Trocknung Farbbänder für etwa einen Monat gelagert werden können, indem die gut bedruckten Seite nach unten auf einem anderen Glasträger platzieren und in einem trockenen Stickstoffumgebung zu speichern. Nachdem auf diese Weise gespeichert werden, ist es in Ordnung, die Farbbänder für längere Zeit unbeaufsichtigt von Zeit zu verlassen. </li></ol> 4. Drucken Voxel <ol><li> Bringen Sie den Empfängersubstrat zu einer XY-Translationsstufe eine Vakuumspannvorrichtung oder doppelseitigen Klebeband. Hinweis: Die Empfängersubstrat muss flach sein, aber es gibt keine weiteren Einschränkungen. Silizium-Wafer, glass Dias oder 200 ° C kompatible Polymere sind alle akzeptabel Empfänger Substrate. </li><li> Legen Sie das Farbband der Vorderseite nach unten auf dem Empfängersubstrat. </li><li> Konzentrieren sich die optische Einrichtung durch die Rückseite des Donor-Substrat, auf die Rückseite der Tinte innerhalb des Bohrlochs. HINWEIS: Es gibt viele Möglichkeiten, die Optik für diesen Prozess, aber die folgenden Schritte / Komponenten sind notwendig, zu ordnen: <ol><li> Verwenden Sie ein gepulster UV-Laser mit einem Strahl mit einem &quot;Hut&quot; räumliche Energieverteilung (im Vergleich mit Gauß-Gegensatz). Verwenden einen Laser fähig Einzelimpulse steuerbar Brennens, die einen akusto-optischen Modulator erfordern. Der akusto-optische Modulator ermöglicht dem Benutzer, das Abfeuern von Einzelimpulsen zu steuern. </li><li> Führen Sie den Strahl durch eine Öffnung, die den Querschnitt des Strahls in die gewünschte Form zu formen. Man beachte, dass die Form der Öffnung der Form des Voxels bestimmt. Das heißt, die Öffnung im wesentlichen auf das Spendersubstrat abgebildet wird, analog zu mask-Projektion. </li><li> Verwenden eine mikroskopische Objektiv die Größe des Strahlquerschnitts zu verringern, wodurch die Größe des gedruckten Voxel bestimmt. Zum Beispiel, wenn ein 10X-Objektiv Ausbeute Quadrat Voxel mit 50 &amp; mgr; m lateralen Abmessungen, dann ein 50X Ziel wird die gleiche Form (Quadrat) drucken Voxel mit 10 &amp; mgr; m lateralen Abmessungen. </li><li> Legen Sie eine Videokamera in der Leitung (über Strahlteiler) mit der mikroskopischen Ziel. Dies ermöglicht eine aktive Überwachung des Farbbandes. </li></ol></li><li> Feuer einen einzelnen Laserpuls auf dem Donorsubstrat. Ein vernünftiger Startwert für Laserflußdichte liegt im Bereich von 40 bis 60 mJ / cm 2. Stellen Sie sicher, dass es ein sichtbares Loch ist in der Form des Laserstrahlquerschnitt, wo der Voxel ausgeworfen wurde. Wenn das Loch nicht zu sehen ist, gibt es mehrere mögliche Gründe: <ol><li> Unscharf. <ol><li> Stellen Sie die Höhe des Fokussierungs Ziel. Dies kann das Loch in den Fokus bringen. </li></ol></li><li> Wenig Energie. <ol><li> Langsam increase die Energie des Lasers bis zu einer Fluenz von 60-80 mJ / cm 2. Dickere Farbbänder können hohe Fluence-Werte erfordern. </li></ol></li><li> Tintenviskosität zu niedrig. <ol><li> Wenn ein Voxel ausgeworfen wird, aber das Loch in dem Farbband sofort füllt, dann wird die Viskosität der Tinte immer noch zu niedrig ist, trocknen daher das Band für weitere 30 min auf der Grundlage der Anweisungen, die in Schritt 3 und dann Schritt 4 beginnen erneut. </li></ol></li></ol></li><li> Bewegen Sie die XY-Translationsstufe entlang der X- und Y-Achse an eine neue Stelle. </li><li> Feuer einen einzelnen Laserpuls auf dem Donorsubstrat wieder ein Voxel Auswerfen und eine scharf definierte Loch verlassen, wo das Voxel wurde von dem Farbband ausgeworfen. </li></ol> 5. Drucken komplexer Strukturen <ol><li> Erstellen Linien durch benachbarte Voxel in folgender Weise miteinander verknüpft: <ol><li> Die Übertragung eines Voxel wie in 4,1-4,4 beschrieben. </li><li> Bewegen des XY-Translationsstufe ein Voxel Länge entlang der X oder Y-Richtung. </li><li> Die Übertragung eines Voxel wie in 4,1-4,4 beschrieben. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis eine ausreichend lange Linie erhalten wird. </li></ol></li><li> Erstellen Sie überbrücken oder Cantilever - Strukturen in folgender Weise: <ol><li> Ausrichten des Strahls, so daß das ausgestoßene Voxel eine geometrische Lücke auf dem Donorsubstrat überbrückt wird oder so, dass ein Teil des Voxels an der Kante eines geometrischen Spaltüberhang wird. </li><li> Die Übertragung eines Voxel wie in 4,1-4,4 beschrieben. Hinweis: Wenn die Pastenviskosität zu niedrig ist, das Voxel zu den Merkmalen darunter stattdessen eine Brücke oder ein Ausleger zu schaffen anpassen können. </li></ol></li><li> Erstellen Sie mit hohem Aspektverhältnis Strukturen in folgender Weise: <ol><li> Die Übertragung eines Voxel wie in 4,1-4,4 beschrieben. </li><li> Ohne das Empfängersubstrat bewegt, dem Donorsubstrat zu einem frischen Stelle auf dem Farbband zu bewegen. </li><li> Die Übertragung eines Voxel wie in 4,1-4,4 beschrieben. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 5.3.2 und 5.3.3 bis ein Merkmal ausreichend height erhalten. Wenn die Struktur größer als ~ 3-5 &amp; mgr; m aufgebaut ist, periodisches Einfügen Abstandshalter zwischen dem Donor und dem Akzeptor-Substrat, so dass die Voxel-Stapel und das Farbband nicht in direkten Kontakt kommen. Beachten Sie, dass die Optik benötigt, neu ausgerichtet zu werden, wie in 4.4.1 beschrieben für die Höhenänderung Donorsubstrat zu berücksichtigen. </li></ol></li></ol> 6. Drucken komplexer Bilder über DMD Chip <ol><li> Zeichnen oder laden Sie Bild der gewünschten Voxel Form. Stellen Sie sicher, dass das Format der Bilddatei ein Bitmap ist. Hinweis: Es ist wichtig, den Verkleinerungsfaktor des optischen Systems zu verwenden, um die Zeichnung zu der Größe des Voxels maßstäblich gedruckt werden. Die DMD ersetzt im Wesentlichen die Öffnung, so dass anstelle der Strahl des Abbildens mit dem, was im Wesentlichen Projektionsmaske, wird ein Array von Mikrospiegeln verwendet, um den Strahl zu formen. </li><li> Wählen Sie den entsprechenden Laser (UV oder grün). </li><li> Schalten Sie DMD und öffnen DMD-Software. <ol><li> Klicken Sie auf &quot;Bild öffnen&quot; und laden Bitmap pattern. Wählen Sie laden und Reset. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Hinzufügen&quot;. Name der Bitmap-Datei sollte auf der rechten Seite angezeigt. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Run Once&quot;. Bitmap-Muster wird nun auf DMD geladen. </li></ol></li><li> Ordnen Sie die Spender und Empfänger Substrate wie in den Schritten 4.1 bis 4.3 beschrieben. Transfertinte, wie in Schritten von 4,4 bis 4,6 beschrieben. </li><li> Sobald Transfers erfolgreich sind, wiederholen Sie die Schritte 6,3-6,4, wenn nötig; dann weiter mit Schritt 7. </li></ol> 7. Furnace Sobald alle Voxel gedruckt werden, heilen sie in einem Ofen. <ol><li> Stellen Sie den Empfänger Substrat bedruckten Seite nach oben in den Ofen. </li><li> Lassen bei 180 ° C für 2 Stunden zu härten. </li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

In diesem Papier haben wir ein Verfahren zur berührungslosen dreidimensionalen Drucken sowie Single-Laser-Schuss, große Druckfläche (über DMD-Chip) von hochviskosen Ag Nanopaste unter Beweis gestellt. Im Gegensatz zu anderen Direktschreibverfahren, wie Tintenstrahl-, beschriebene Technik ermöglicht LDT hier für den Druck von komplexen Voxel Formen mit einem Laserpuls, also in einem einzigen Schritt. Während viele Aspekte des Verfahrens einfach zu sein scheint, gibt es mehrere Schritte, um iterative Tests erfordern zu optimieren. Zunächst Paste Trockenheit und Viskosität sind die wichtigsten Faktoren für eine erfolgreiche Übertragung. Obwohl diese Punkte bereits wiederholt im Text hervorgehoben wurden, wiederholen wir die hier Punkt, um die Bedeutung zu unterstreichen. Wenn die Tintenviskosität zu niedrig ist, dann wird es unmöglich sein, scharf zu drucken, gut definierte Voxel Formen. Ein verräterisches Zeichen dafür, dass die Viskosität der Tinte zu niedrig ist, tritt auf, wenn ein Voxel auszuwerfen versuchen. Wenn der Laserimpuls ausgelöst wird, derVoxel wird angezeigt, um einen Moment ausstoßen, aber die Tinte schnell in dem Donorsubstrat in das Loch links füllt zurück. In diesem Fall sollte der Benutzer stoppen den Laser Brennen und die Tinte sollte weiter als skizzierte 3.1 und 3.2 in Schritten behandelt werden. Wenn die Tintenviskosität zu hoch ist, wird das Voxel Übertragungsvorgang auf dem Band erfolgreich erscheinen. Wenn jedoch die Voxel auf dem Empfängersubstrat untersuchen, wird es erhebliche Reißen, Brechen sein oder Schmutz beseitigen. In diesem Fall muss der Benutzer des aktuellen Band zu entsorgen und eine neue Band zu machen, wie in Abschnitt 2. Optimierung der Viskosität der Tinte und die Trocknungszeit skizzierte sollte durch die Bewertung der Qualität von Voxel-Übertragungsversuche durchgeführt werden. Wir empfehlen nicht versuchen , die Viskosität der Paste an einer beliebigen Stelle zu messen. Zweitens ist die Laserfluenz fast so wichtig wie die Tintenviskosität und sehr kleine Veränderungen in Fluenz einen signifikanten Effekt auf den Prozess haben kann. Es sollte klar sein, wenn die Energie zu gering ist - das Voxelnicht von dem Donorsubstrat auszuwerfen. Es wird empfohlen, mit dem Fluenzbereichs in Schritt 4.4 vorgeschlagen zu beginnen, und dann sehr schrittweise den Wert zu erhöhen. Die niedrigste Energie, die in einer vollständigen Übertragung führt die &quot;Schwellfluenz&quot; genannt. Oft ist es am besten bei oder nahe der Schwelle Fluenz zu betreiben, weil höhere Fluenz Werte die Voxel zu brechen oder reißen neigen. Schließlich in Abhängigkeit von der Vielzahl von Laser für das Verfahren verwendet wird, könnte es hot spots in dem Laserprofil sein. Dies kann eine Anpassung der Apertur erfordern eine homogenere Region des Strahls abzutasten. Wenn die Form des ausgestoßenen Voxel verzogen ist oder schlecht an die Form des Strahlquerschnitts, Laser Hotspots oder Farbschichtdicke oder Gleichförmigkeit könnte verantwortlich sein. Darüber hinaus Fehlerbehebung, gibt es einige Einschränkungen für die Technik. Der abschließende Ofen Härtungsschritt macht es schwierig oder unmöglich Voxel mit den gewünschten funktionellen Eigenschaften auf nicht hoch t zu erreichenemperatur kompatible Substrate. Im allgemeinen erfordert die Ag Nanopaste in diesem Manuskript verwendet, um eine Härtungstemperatur von mindestens 150 ° C, um eine angemessene Leitfähigkeitswerte zu erhalten. Die Herstellung der Farbschicht auf dem Donator-Substrat muss weiter Dickengleichförmigkeit, Flächendeckung und die Verarbeitungszeit zu verbessern, optimiert werden. Die Farbschichtdicke hat einen dramatischen Effekt auf die Schwellfluenz und Übertragungsqualität und inhomogene Dicke kann der Übertragungsprozess schwierig, vor allem, wenn Voxel kleiner als 20 &amp; mgr; m x 20 &amp; mgr; m übertragen. Der aktuelle Entwurf für das Spendersubstrat macht es schwierig, Bänder zu schaffen größer als 10s cm, die großflächige Durchsatz begrenzt. Somit wäre die Entwicklung von alternativen Donorsubstrat Designs, wie reel-to-reel oder Scheibe dreht, erforderlich für eine verstärkte Automatisierung und größere Fläche Verarbeitung. Die Stärke der LDT Technik liegt in der Fähigkeit, Flüssigkeiten mit einem hohen zu überViskositäten, die andere Drop-on-Demand-Verfahren nicht verarbeiten kann. Die Vorteile von LDT kann in zwei Situationen getrennt werden, in denen zum einen Druck mit hoher Viskosität Paste eine Verbesserung der Qualität bietet oder niedriger Viskosität Paste Druckgeschwindigkeit über und zweitens, in Situationen, in denen Druck mit hoher Viskosität Paste ermöglicht Strukturen, die nicht zugänglich sind niedriger Viskosität Druck sind . Beispiele für Vorteile in der ersten Kategorie sind: minimale Voxel Variabilität von Benetzungseffekte, hohe Grad an Kontrolle über Voxel Form und Größe, minimale Schrumpfung während der Härtung und eine niedrige Laserenergie im Vergleich zu anderen LIFT Prozesse (und somit niedrige Übertragungsgeschwindigkeit). Beispiele der zweiten Kategorie sind: Druck von hohem Aspektverhältnis Strukturen, Überbrückungen, Auskragungen und jede andere Struktur, die gute Voxel-Form-Retention erfordert. Durch die Kombination der LDT-Prozess mit dem DMD-Chip, parallel Drucken von komplexen Formen und Mustern aktiviert, die beschleunigt erheblich den Gesamtprozess. Weiterhin ter eines DMD verwenden, um die Voxel formen können Designs zwischen Laserimpulsen aktualisiert werden, schnelles Drucken dynamisch rekonfigurierbarer Voxel ermöglicht. Generell ist die Bildwiederholfrequenz der DMD (33 kHz) ist etwas langsamer als die maximale Wiederholungsrate des Lasers (100 kHz oder höher), aber die Rate für die Druckgeschwindigkeit begrenzender Faktor ist die Stufe Übersetzung. Die primären Wege für die Förderung mit dem LDT-System sind die Weiterentwicklung von zusätzlichen Materialien, die Band Herstellungsprozess zu verbessern und Fortsetzung des Prozesses durch die Integration von Digital Light Processing (DLP) -Technologie wie dem DMD-Chip Scale-up. Obwohl metallischen und isolierenden Materialien haben erfolgreich übertragen wurden durch diesen Prozess, wenige aktive Materialien entwickelt worden. Die Fähigkeit, piezoelektrischen, magnetischen oder optoelektronischen Materialien mit dem LDT Prozess zu drucken konnten enorme technologische Möglichkeiten eröffnen. Wie es steht, die Geometrie des Spenders substRatenbegrenzungen Skalierbarkeit. Die Entwicklung von reel-to-reel oder rotierenden Scheibe Donorsubstrate würde die Prozesse erheblich rationalisieren. Schließlich Kombination von LDT mit DLP-Technologie ist eine potenziell gefährliche Entwicklung für den Bereich der digitalen Fertigung, ein zuvor seriellen Prozess in einen hochgradig parallelen Prozess drehen. Eine zentrale Herausforderung zu diesem Ziel ist die Fähigkeit, Voxel mit guter Funktion Auflösung bei mehreren Skalen zu drucken. Das heißt, Voxel mit seitlichen Abmessungen in der Grßenordnung von 10 sec oder 100 sec &amp; mgr; m enthält, Merkmale in der Grßenordnung von 1-5 um. Zusammengenommen bieten diese Entwicklungen bedeutende Möglichkeiten für großflächige additive Fertigung von elektronischen Komponenten.

Additive Drucktechniken sind von großem Interesse für die Strukturierung von Funktionsmaterialien auf einer Vielzahl von Substraten. Diese sogenannten &quot;direct-write&quot; Prozesse, einschließlich micropen 10, Direktschreibanordnung 11, Ink - Jet - 12 und LIFT 4, sind gut geeignet für die Herstellung einer Vielzahl von Strukturgrößen im Bereich von Sub-Mikron bis makroskaligen 1,2 . Die primären Vorteile dieser Techniken sind niedrige Kosten, Umweltfreundlichkeit und eine schnelle Wende vom Konzept bis zum Prototyp. Tatsächlich ist das Rapid Prototyping eine primäre Verwendung für solche Prozesse. Die Materialien, die durch diese Verfahren verwendet bestehen typischerweise aus einer Nanopartikel-Suspension in einem Lösungsmittel und erfordern im allgemeinen einen Ofen Schritt nach der Abscheidung, um härtende ihre funktionellen Eigenschaften zu realisieren. Obwohl micropen und Direktschreib Montage relativ einfach zu implementieren sind, verlassen sich beide auf einem Endlosfaden Kontakt mit dem Empfängersubstratwährend der Abgabe. Obwohl Tintenstrahl eine einfache, berührungslose Direktschreibmethode ist, wird es in der Regel auf die Übertragung von niedriger Viskosität, chemisch gutartige Nanopartikel-Suspensionen, um eine Verstopfung zu vermeiden, begrenzt und / oder Korrosion der Abgabedüsen. Zusätzlich ist Mustern Druck mit gut definierten Kantenmerkmale durch Tintenstrahl sehr schwierig , angesichts der variable Verhalten von Flüssigkeiten auf verschiedenen Oberflächen und ihre resultierende Instabilität aufgrund Benetzungseffekte 13. Unabhängig davon, hat Tintenstrahl die meiste Aufmerksamkeit von Forschern bisher genossen. LIFT, auf der anderen Seite, ist eine berührungslose, düsenfreie additive Verfahren, das zur Übertragung von hochviskosen Paste mit gut definierten Kanten der Lage ist. Bei diesem Verfahren gesteuerte Mengen von komplexen Materialien werden von einem Spendersubstrat (oder &quot;Band&quot;) auf ein Empfangssubstrat durch Verwendung von Laserpulsen 4 übertragen , wie schematisch in Figur 1 gezeigt. Wenn hochviskose Paste ist es POSSIVK für die gedruckte Voxel 5 , die Größe und die Form des einfallenden Laserpulses Querschnitt zu entsprechen. Dieser Prozess wurde als Laser-Abziehbild Transfer (LDT) bezeichnet und bietet einen einzigartigen Ansatz zur direkten Schreiben, in dem Voxel Form und Größe sind leicht steuerbaren Parameter, so dass die nicht-lithographischen Erzeugung von Strukturen für eine breite Palette von Anwendungen wie Schaltung reparieren 14, Metamaterialien 7, Verbindungen 8 und freistehenden Strukturen 15. Die Fähigkeit, komplexe Formen in einem Übertragungsschritt abzuscheiden reduziert die Verarbeitungszeit und vermeidet die Zusammenlegung mehrerer Voxel, ein weit verbreitetes Problem in den meisten digitalen Drucktechniken Probleme. Die Fähigkeit, dynamisch das räumliche Profil der einzelnen Laserpulse 17 einzustellen dient der Schreibgeschwindigkeit von LDT zu erhöhen , im Vergleich zu anderen Laserdirektschreib (LDW) -Techniken. Als Ergebnis dieser Verarbeitungsvorteile, verweisen wir auf den LDT-Prozess als&quot;Teilweise parallelisiert&quot;, da es die Kombination von mehreren seriellen Schreibschritte in einem einzigen parallel ein ermöglicht. Der Grad der Parallelisierung hängt letztlich von der Fähigkeit, schnell den Laser Querschnittsprofil zu verändern, und somit die Form des resultierenden Voxel, und von der Geschwindigkeit, mit der das Band und das Substrat umgesetzt werden kann. Um das Verfahren zu veranschaulichen, wird das Verhalten eines Materials während des LIFT Verfahren schematisch dargestellt in den 2A, 2C und 2E für drei verschiedene Pastenviskositäten. Für niedrige Viskosität Tinten (2A) 9, der Übertragungsvorgang folgt Verhalten Ausstoßen, was zur Bildung von abgerundeten, halbkugelige Voxel (2B) 18. 2C zeigt die Übertragung für hochviskose Suspensionen, in denen die ausgestoßene Voxel erfährt Fragmentierung ähnlich zu dem, was mit LIFT beobachtet von soDeckel Keramikschichten 19. 2E zeigt die LDT Übertragung von Nanopaste mit einem geeigneten, mit mittlerer Viskosität, wobei das freigesetzte Voxel unterliegt nicht zu formen Verformung durch Spannungseffekte an der Oberfläche und erreicht das Empfangssubstrat intakt. Die Wirkung der Viskosität auf die Form der übertragenen Voxel in den Atomkraftmikroskopie (AFM) -Bilder in den 2B, 2D und 2F gezeigt ist . Wie 2F zeigt , ist es möglich , scharfe, gut definierte Voxel für einen geeigneten Bereich von Viskositäten zu erhalten, in der Regel ~ 100 Pa · s für Ag Nanopaste 5. Insgesamt gab es nur wenige Berichte über Methoden gewesen, die berührungslose Drucken mit dem Potential kombinieren für Mikron Auflösung 3D-Strukturen. Die LDT-Methode bietet einen Freiform-Prozess in der Lage, Verbindungen mit ultrafeinen Pechbindung Fähigkeiten hergestellt wird. Eine Reihe von Anwendungen, einschließlich empfindliche elektronische Geräte, die organische ElektronikUnd mikroelektromechanische Systeme (MEMS) könnten von einem solchen Verfahren profitieren. Hier zeigen wir ein Verfahren zur berührungslosen dreidimensionalen Drucken sowie Single-Laser-Schuss, große Druckfläche (über DMD-Chip) von hochviskosen Ag Nanopaste.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1206">
	<tbody>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:248px;">Silver Nano-paste for Screen Printing</td>
			<td style="width:171px;">Harima Chemicals Group, http://www.harima.co.jp/en/</td>
			<td style="width:119px;">NPS Type HP</td>
			<td style="width:669px;">Store at 10 C, do not allow to freeze; before using, wait 1 hour for paste to reach room temperature</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:248px;">Buffered HF Solution</td>
			<td style="width:171px;">http://transene.com/sio2/</td>
			<td style="width:119px;">BUFFER HF IMPROVED</td>
			<td>Etch rate may vary depending on material structure</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laser-induced forward transfer of ag nanopaste

Viel Entwicklung von nicht-lithographischen Verfahren 1-3 für den Druck von Metallicfarben oder andere funktionelle Materialien In den letzten zehn Jahren hat sich dort. Viele dieser Prozesse wie Ink - Jet - 3 und laserinduzierten Vorwärtstransfer (LIFT) 4 haben das Interesse an der druckbaren Elektronik immer beliebter geworden und maskenlose Strukturierungs gewachsen ist. Diese additiven Fertigungsverfahren sind kostengünstig, umweltfreundlich und gut geeignet für Rapid Prototyping, wenn zu den herkömmlichen Halbleiter-Verarbeitungstechniken verglichen. Während die meisten Direktschreibprozesse auf zweidimensionale Strukturen beschränkt sind und nicht Materialien mit hoher Viskosität verarbeiten (insbesondere Inkjet), kann LIFT beide Einschränkungen überwinden, wenn sie richtig durchgeführt wird. Kongruent Übertragung von dreidimensionalen Pixeln (genannt Voxel), auch bezeichnet als Laser decal Transfer (LDT) 5-9, wurde kürzlich mit dem LIFT - Technik unter Verwendung von hochviskosen Ag nanopast nachgewiesenes freistehende Verbindungen, komplexe Voxel Formen und hohem Aspektverhältnis Strukturen herzustellen. In diesem Beitrag zeigen wir eine einfache, aber vielseitiges Verfahren für eine Vielzahl von Mikro- und Makroebene Ag Strukturen hergestellt wird. Strukturen sind einfache Formen für elektrische Kontakte Strukturieren, Bridging und Cantilever-Strukturen mit hohem Aspektverhältnis Strukturen und Single-Shot, Transfers große Fläche eine kommerzielle digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD)-Chip.

Figur 3 zeigt ein repräsentatives Donorsubstrat mit einer gut in seinem Zentrum. Ein Standard-Glasobjektträger wurde dem Donorsubstrat und die Tiefe des Bohrlochs in diesem Fall ist 1 &amp; mgr; m verwendet. Man beachte, daß alle der Ag Nanopaste auf die rechteckige beschränkt ist gut und der Rest des Substrats sauber ist. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Färbung gleichmäßig ist, was anzeigt, etwa einheitliche Paste Dicke. Regionen mit helleren Färbung zeigen dünne Stellen, die am besten vermieden werden. Abbildung 4 zeigt ein 20fach optisches Bild des Spendersubstrat nach einer 6x6 - Array von 20 um x 20 um im Quadrat Voxel ausgeworfen wurden. In diesem idealen Fall gibt es keine Pastenrückstände in den Zwischenräumen und alle Voxel wurden vollständig aus dem Band ausgestoßen. Wenn die Energie nicht ausreichend ist oder wenn es signifikante Hotspots in dem Strahlprofil sind, Voxel nur teilweise lösen und bleiben an der Rückseite des Bandes geklebt. Voxel ausgeworfen aus pastes mit unterschiedlichen Viskositäten in 5 zu 9 gefunden werden. Wenn die Pastenviskosität niedrig ist, das heißt, wurde noch nicht ausreichend getrocknet, der Oberflächenspannung wird die Voxel verursachen rundere zu werden, ihre ursprüngliche Form verlieren , (wie in 5A und B gesehen ). Man beachte , wie die Formen der Voxel in 5B verschieden sind von den Strahlformen (in dem Einschub in 5B angezeigt). Am anderen Extrem, wenn die Pastenviskosität hoch ist, das heißt, hat in getrocknet, Voxel haben eine Tendenz , wenn , wie in 5C und D ausgestoßen zu brechen. Somit gibt es eine Zwischenviskositätsbereich , die Übertragung von unfractured Voxel ermöglicht, die die Form des Strahlprofils halten , wie in 5E und F zu sehen. Wir zeigen zwei Sorten von Voxel-Ketten, die lange Leitungen bilden. Die erste war eine einfache End-zu-End-Kette in which 40 x 60 &amp; mgr; m 2 Voxel wurden benachbarten übertragen miteinander (6A und B) 20. Im Allgemeinen war das Verknüpfungsverfahren etwas unzuverlässig, mit teilweise oder vollständig aufgebrochen Schnittstellen nach einem Soft - Härtung bei 100 ° C erscheint (wie in 6B zu sehen ist ). Das zweite Verfahren verwendet gekerbt, Verriegelungs Voxel übertragen Ende-zu-Ende (6C und D). Die gestrichelten Linien in Figur 6C erläutern die ursprüngliche Form der Voxel, da die hohe Qualität der Grenzfläche macht es schwierig, visuell die einzelnen Formen zu lösen. Dieser Effekt ist sehr klar in 6D, wo die Naht zwischen Voxel nahezu unsichtbar ist. Die Kerbgeometrie war zuverlässiger als die einfache End-to-End, mit fast allen Schnittstellen nach einer 100 ° C Heilung kontinuierlich bleibt. Abbildung 7 verschiedene Stapelgeometrien, Muster und Seitenverhältnisse demonstriert. Ein einzelnerVoxel 100 &amp; mgr; m breit Si Graben überqueren können in 7A. Beziehen die richtige Viskosität größter Bedeutung ist für die Überbrückung oder freistehende Anwendungen , um die Geometrie des Empfängersubstrat das Voxel aus eingesunken oder konformen zu verhindern gefunden werden. Complex, können Mehrschichtstrukturen in 7B-D zu sehen, darunter zwei gestapelte Pyramiden und hohem Aspektverhältnis Mikrosäulen. Diese Geometrien sind wichtig für Anwendungen, die vertikale und Spanning-Interconnects. Schließlich zeigt 8A eine alternative optische Einrichtung , die einen kommerziellen DMD - Chip verwendet, als &quot;Digital Mirror Device&quot; bezeichnet im Diagramm. Wie in Schritt 6 beschrieben, große, komplexe Bilder können mit einem einzigen Laserpuls auf den Computer übertragen und geladen werden. Eine erfolgreich gedruckt NRL - Logo kann in 8B zu finden. Wir stellen fest, dass mit einem einzigen Schuss, wir eine Paste Struktur mit einer Länge von 1 mm und einer Funktion r übertrageneSolution von ~ 20 &amp; mgr; m. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig1.jpg" /> Abbildung 1. Schematische Darstellung der LDT - Setup. Beachten Sie, dass die Voxel - Form , die durch die Querschnittsstrahlform bestimmt wird , nur für hochviskose Tinte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig2.jpg" /> Abbildung 2. Schematische Darstellung Voxel Ausstoß. Diagramme illustrieren Entwicklung der Transfer für (A) mit niedriger Viskosität, (C) eine hohe Viskosität, und (E) mit mittlerer Viskosität. AFM Plots der resultierenden Voxel werden in (B) vorgesehen ist , (D) und (F), respectively. Diese Zahl wurde geändert<html> von [9]. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig2large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig3.jpg" /> Abbildung 3. Bild von Ag Nanopaste Donorsubstrat. Das Substrat selbst ist ein Glasobjektträger mit einem 1 &amp; mgr; m tiefen Brunnen in der Mitte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig4.jpg" /> Abbildung 4. 20X optisches Bild der Pastenschicht auf dem Band (Donorsubstrat) nach Voxel Übertragung. Sharp, gut definierte Kanten und das Fehlen von Rückständen zeigen ausreichend Paste Trocknen und vollständige Übertragung des Materials vom Band.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig4large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig5.jpg" /> Abbildung 5. Die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) -Bilder von mehreren verschiedenen Voxeln. Trägerprofile sind in der Einfügung (B) dargestellt ist . Drei verschiedene Voxel Formen wurden von niedriger Viskosität (A, B) bedruckt, hohe Viskosität (C, D) und mittlerer Viskosität (E, F). Beachten Sie, dass eine niedrige Viskosität führt zu einem Verlust der Form und Voxel Schärfe, während eine hohe Viskosität zu Voxel Fracturing führt. Diese Zahl wurde von [9] geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig5large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> . Abbildung 6. REM - Aufnahmen von verbundenen Voxel Ketten zwei Verbindungsgeometrien dargestellt sind: einfache End-to-End (A, B) und gekerbt-Verriegelung (C, D). Im allgemeinen Kerbverriegelungsgeometrien zuverlässiger erwiesen haben, während einfache Ende-zu-Ende eine Tendenz aufgrund der Schrumpfung während der Ofenschritte zu knacken haben. Diese Zahl hat sich von [20] geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig6large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="7" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig7.jpg" /> . Abbildung 7. REM - Aufnahmen von mehreren komplexen Voxel Strukturen Geometries umfassen: Ein rechteckiges Voxel 100 &amp; mgr; m breiten Graben (A) überbrücken, eine mehrschichtige s<html> caffold (B), ein hohes Aspektverhältnis Pyramide (C), und mehrere mit hohem Aspektverhältnis Mikrosäulen (D). Diese Zahl wurde von [8] geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig7large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53728/53728fig7large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 8" src="/files/ftp_upload/53728/53728fig8.jpg" /> Abbildung 8. Schematische Darstellung und die Ergebnisse der LDT über DMD - Chip. In der schematischen Darstellung (A), die Laseröffnung wurde mit dem DMD - Chip ersetzt, der eine große Montage von Mikrospiegeln ist. Das Muster aus einer Bilddatei kann getreu auf das Donorsubstrat abgebildet werden, eine exakte Kopie des Musters von Voxeln in einem einzigen Schuss auszustoßen. Als Beispiel wurde ein NRL logo (B) von einem einzigen Laserschuss übertragen.ig8large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

We demonstrate the use of the Laser-induced forward transfer technique (LIFT) for the printing of high-viscosity Ag paste. This technique offers a simple, low temperature, robust process for non-lithographically printing microscale 2D and 3D structures.

Laser-induzierte Vorwärts Übertragung von Ag von Nano

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

laser-induced-forward-transfer-of-ag-nanopaste

Research

JoVE Journal

Engineering

11.2K Aufrufe.  Naval Research Laboratory. We demonstrate the use of the Laser-induced forward transfer technique (LIFT) for the printing of high-viscosity Ag paste. This technique offers a simple, low temperature, robust process for non-lithographically printing microscale 2D and 3D structures.

Serie: Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

Messung und Analyse von atomarem Wasserstoff und Zweiatomige Molekulare AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, und TiO Spektren nach Laser-induzierten Breakdown Optical

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Forschung

Ingenieurwesen

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle's Mapping and Quantification in Organ Tissue

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) performed on thin sections of rodent tissues: kidneys and tumor, allows the detection of inorganic elements such as (i) Na, Ca, Cu, Mg, P, and Fe, naturally present in the body and (ii) Si and Gd, detected after the injection of gadolinium-based nanoparticles. The animals were euthanized 1&#160;to 24 hr&#160;after intravenous injection of particles. A two-dimensional scan of the sample, performed using a motorized micrometric 3D-stage, allowed the infrared laser beam exploring the surface with a lateral resolution less than 100 &#956;m. Quantitative chemical images of Gd element inside the organ were obtained with sub-mM sensitivity. LIBS offers a simple and robust method to study the distribution of inorganic materials without any specific labeling. Moreover, the compatibility of the setup with standard optical microscopy emphasizes its potential to provide multiple images of the same biological tissue with different types of response:&#160;elemental, molecular, or cellular.

Laser-induced breakdown spectroscopy performed on thin organ and tumor tissue successfully detected natural elements and artificially injected gadolinium (Gd), issued from Gd-based nanoparticles. Images of chemical elements reached a resolution of 100 &#956;m and quantitative sub-mM sensitivity. The compatibility of the setup with standard optical microscopy emphasizes its potential to provide multiple images of a same biological tissue.

Laserinduzierte Plasmaspektroskopie: ein neuer Ansatz für die Nanopartikel-Mapping und Quantifizierung in Organgewebe

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) ...

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and reduction half reactions, and fast electron (hole) diffusion and charge separation. Nanowires present suitable architectures to meet these requirements. Axially segmented Ag|ZnO and radially segmented (coaxial) TiO2-Ag nanowires with a diameter of 200 nm and a length of 6-20 &#181;m were made by templated electrodeposition within the pores of polycarbonate track-etched (PCTE) or anodized aluminum oxide (AAO) membranes, respectively. In the photocatalytic experiments, the ZnO and TiO2 phases acted as photoanodes, and Ag as cathode. No external circuit is needed to connect both electrodes, which is a key advantage over conventional photo-electrochemical cells. For making segmented Ag|ZnO nanowires, the Ag salt electrolyte was replaced after formation of the Ag segment to form a ZnO segment attached to the Ag segment. For making coaxial TiO2-Ag nanowires, a TiO2 gel was first formed by the electrochemically induced sol-gel method. Drying and thermal annealing of the as-formed TiO2 gel resulted in the formation of crystalline TiO2 nanotubes. A subsequent Ag electrodeposition step inside the TiO2 nanotubes resulted in formation of coaxial TiO2-Ag nanowires. Due to the combination of an n-type semiconductor (ZnO or TiO2) and a metal (Ag) within the same nanowire, a Schottky barrier was created at the interface between the phases. To demonstrate the photocatalytic activity of these nanowires, the Ag|ZnO nanowires were used in a photocatalytic experiment in which H2 gas was detected upon UV illumination of the nanowires dispersed in a methanol/water mixture. After 17 min&#160;of illumination, approximately 0.2 vol% H2 gas was detected from a suspension of ~0.1 g of Ag|ZnO nanowires in a 50 ml 80 vol% aqueous methanol solution.

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Procedures are outlined to prepare segmented and coaxial nanowires via templated electrodeposition in nanopores. As examples, segmented nanowires consisting of Ag and ZnO segments, and coaxial nanowires consisting of a TiO2 shell and a Ag core were made. The nanowires were used in photocatalytic hydrogen formation experiments.

Herstellung und Verwendung von photokatalytisch aktiven segmentierte Ag | ZnO und TiO Koaxial<sub&gt; 2</sub&gt; Ag-Nanodrähte Hergestellt von gestützte Elektrochemische Abscheidung

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and ...

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics industry. In this technique the chip and/or the substrate is bumped and the two are bonded via these conductive bumps. Many bumping techniques have been developed and intensively investigated since the introduction of the FC technology in 19601 such as stencil printing, stud bumping, evaporation and electroless/electroplating2. Despite the progress that these methods have made they all suffer from one or more than one drawbacks that need to be addressed such as cost, complex processing steps, high processing temperatures, manufacturing time and most importantly the lack of flexibility. In this paper, we demonstrate a simple and cost-effective laser-based bump forming technique known as Laser-induced Forward Transfer (LIFT)3. Using the LIFT technique a wide range of bump materials can be printed in a single-step with great flexibility, high speed and accuracy at RT. In addition, LIFT enables the bumping and bonding down to chip-scale, which is critical for fabricating ultra-miniature circuitry.

We demonstrate the use of the Laser-induced Forward Transfer (LIFT) technique for flip-chip assembly of optoelectronic components. This approach provides a simple, cost-effective, low-temperature, fast and flexible solution for fine-pitch bumping and bonding on chip-scale for achieving high-density circuits for optoelectronic applications.

Laser-induzierte Vorwärtstransfer für Flip-Chip-Packaging der Einzelstümpfe

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

Integration of Light Trapping Silber-Nanostrukturen in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells durch Transferdruck

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

Nanostrukturierte Ag-Zeolith-Komposite als Lumineszenz-basierte Feuchtigkeitssensoren

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed that, under the proper conditions, ice can be produced when water is introduced to a bath of cold brine. To make ice form, in addition to having the brine and water mix, the rate of heat transfer must bypass that of mass transfer. When water is introduced in the form of tiny droplets to the brine surface, the mode of heat and mass transfer is by diffusion. The buoyancy stops water from mixing with the brine underneath, but as the ice grows thicker, it slows down the rate of heat transfer, making ice more difficult to grow as a result. When water is introduced inside the brine in the form of a flow, a number of factors are found to influence how much ice can form. Brine temperature and concentration, which are the driving forces of heat and mass transfer, respectively, can affect the water-to-ice conversion ratio; lower bath temperatures and brine concentrations encourage more ice to form. The flow rheology, which can directly affect both the heat and mass transfer coefficients, is also a key factor. In addition, the flow rheology changes the area of contact of the flow with the bulk fluid.

Here, we present a protocol to demonstrate the generation of ice when water is introduced to a cold bath of brine, as a secondary refrigerant, at a range of temperatures well below the freezing point of water. It can be used as an alternative way of producing ice for industry.

Ice-Generation und die Wärme- und Stoffübertragung Phänomene der Einführung in Wasser zu einem Kältebad von Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

Die Herstellung von 1-D Photonic Kristallhöhle auf einer Nanofaser Mit Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

Pool-Boiling Wärmeübertragung Enhancement auf zylindrischen Oberflächen mit Hybrid Benetzbare Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) basierte Methodik zur quantitativen Bewertung von Vorwärts- und Rücklichtlichtstreuung aus Intraokularlinsen

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...