Los autores agradecen el apoyo de la Fundación Nacional para la Ciencia en virtud de la Subvención No. CMMI-00748094 y la ONR N000141110629.

El texto del protocolo se divide en tres secciones principales: 1) la fabricación de los pilares del PDMS (polidimetilsiloxano), 2) la funcionalización de las partes superiores de los pilares, y 3) la formación y caracterización de los puentes capilares.
1. Fabricación de los pilares pdms
Esta sección detalla la fabricación de los pilares PDMS utilizando fundición a presión con un molde de silicio/SU-8.
<ol><li>
Fabricación de silicio/molde SU-8
	<ol>
<li>Coloque un 4 limpio en oblea de silicio en una placa de Petri de Pyrex.</li>
		<li>Prepare una solución de ácido sulfúrico 4:1 (por volumen) a peróxido de hidrógeno (piraña) en un casto separado. Nota: Se necesita extrema precaución en la preparación y el uso de la solución de piraña. La reacción es altamente exotérmica y se requerirán guantes aislados para manejar los picos. Piraña reacciona violentamente con los orgánicos. Deje que la solución de piraña se enfríe a temperatura ambiente antes de desecharla. Sólo preparar la solución suficiente necesaria para sumergir la oblea en el plato.</li>
		<li>Vierta la solución de piraña lentamente sobre la oblea de silicio hasta que esté completamente sumergida. Dejar reposar durante 15 min.</li>
		<li>Retire la oblea de la placa de Petri y enjuague bajo una corriente de: agua desionizada (DI) durante 2 minutos, etanol durante 30 segundos, acetona durante 30 segundos, luego seque con nitrógeno. Nota: Si los residuos de acetona son un problema, se recomienda un enjuague adicional con IPA</li>
		<li>Seque la oblea en una placa caliente a 150 °C durante 15 min.</li>
		<li>Retirar de la placa caliente y dejar enfriar a temperatura ambiente.</li>
		<li>Haga girar la capa SU-8 2002 sobre la superficie de la oblea durante 40 segundos a 500 rpm.</li>
		<li>Spin coat SU-8 2050 en la oblea con un programa de recubrimiento de giro de dos pasos. Paso 1: 40 seg a 500 rpm. Paso 2: 1 min a 1.500 rpm.</li>
		<li>Retire la oblea de la recubridora de espín y colóquela sobre una placa caliente precalentada (65 °C) durante 10 min.</li>
		<li>Dejar enfriar a temperatura ambiente, luego colocar la máscara sobre la oblea.</li>
		<li>Colocar bajo la lámpara ultravioleta y exponer durante 30 segundos a 200 vatios.</li>
		<li>Retire la máscara y coloque la oblea en una placa caliente precalentada (95 °C) durante 10 min.</li>
		<li>Coloque en la solución su-8 developer y agitar ligeramente hasta que todo su-8 no expuesto ha sido eliminado. Luego enjuague en una corriente de alcohol isopropílico durante 30 segundos, seque con nitrógeno.</li>
		<li>Colocar sobre una placa caliente precalentada (95 °C) durante 30 min para un hardbake final.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Fundición a presión de los pilares pdms
	<ol>
<li>Mezcle vigorosamente una relación de masa de 10:1 de la base de PDMS sylgard-184 al agente de curado en el beaker.</li>
		<li>Desgasificar PDMS en una cámara de vacío hasta que todas las burbujas hayan desaparecido.</li>
		<li>Coloque el molde fabricado en la sección 1.1 en un plato grande de pesaje de 4 en plástico y vierta el PDMS.</li>
		<li>Coloque el plato con PDMS y vuelva a moldear en la cámara de vacío. Desgasificar de nuevo hasta que todas las burbujas se hayan ido.</li>
		<li>Colocar todo el plato en un horno (precalentado a 75 °C) durante al menos 2 horas. Luego dejar enfriar a temperatura ambiente.</li>
		<li>Corte el plato del PDMS y el PDMS de la oblea de silicio con una cuchilla de afeitar recta.</li>
		<li>Cortar la región PDMS con los pilares de la mayor parte y almacenar en una placa de Petri limpia.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Funcionalización de las cimas de los pilares
Este proceso de tres pasos implica primero la evaporación de una película de oro en una oblea de silicio, seguida de la litografía de transferencia de impresión16 de la película de oro sobre los pilares pdms (fabricados en la sección 1), y por último la funcionalización de la película de oro con una monocapa autoensamblada para hacerla hidrofílica.
<ol><li>Fabricación de oro en obleas de silicio para litografía de transferencia de huellas 
	<ol>
<li>Utilice un cortador de vidrio para cortar un 4 en oblea circular de silicio en 4 piezas de igual tamaño. Nota: Las obleas se pueden limpiar siguiendo los pasos 1.1.2-1.1.4 y reutilizarse.</li>
		<li>Evaporar 20 nm de oro directamente sobre la oblea de silicio.</li>
		<li>Deje la oblea en la cámara de evaporación (o en un desecador) hasta que se complete la sección 3 a continuación. Esto mantendrá la oblea lo más limpia posible.</li>
		<li>Preparar un 8 μl:20 ml, (3-mercaptopropil)-trimetoxisilano (MPTS): solución de tolueno en un vial de vidrio limpio.</li>
		<li>Preparar 200 ml de ácido clorhídrico (HCl) de 16 mM en un casto limpio.</li>
		<li>Ponga la oblea con película de oro en el reactor de plasma.</li>
		<li>Limpie la oblea usando plasma de oxígeno a una presión de 300 mTorr, potencia de 50 W durante 10 min. Nota: Para este procedimiento un reactor casero del plasma fue utilizado.</li>
		<li>Ponga la oblea en una placa de Petri de Pyrex llena de etanol de prueba 200 durante al menos 10 min. Nota: Este paso se realiza para eliminar los óxidos inestables que se forman en el oro debido al plasma de oxígeno.</li>
		<li>Enjuague la oblea con etanol, luego seque con nitrógeno.</li>
		<li>Gire la capa de la solución MPTS sobre la oblea a 500 rpm durante 30 segundos seguido de 2.750 rpm durante 1 min. Nota: MPTS se utiliza como una capa de adhesión entre el PDMS y la capa de oro16.</li>
		<li>Tome la oblea de la recubridora de espín y enjuague bajo una corriente de etanol. Luego, enjuague con agua DI y seque con nitrógeno. Nota: Enjuague suavemente para evitar el pelado de la capa de oro de la oblea de silicio.</li>
		<li>Coloque la oblea en una placa de Petri de Pyrex que contenga suficiente solución HCl de 16 mM para sumergir completamente la oblea. Dejar en HCl durante al menos 5 min. Nota: Colóquelo suavemente en la solución para evitar que el oro se desprenda. Nota: Esto se hace para mejorar la adherencia entre el PDMS y la capa de oro16.</li>
		<li>Retire la oblea de la solución de HCl y seque con nitrógeno. Nota: las obleas deben usarse no más de 15-20 minutos después de que se complete este paso.</li>
	</ol></li>
	<li>Litografía de transferencia de impresión del oro de la oblea a los pilares de PDMS
	<ol>
<li>Prepare un portaobjetos de vidrio de 25 mm x 75 mm para cada muestra de PDMS enjuagándolo con etanol, agua DI y seque con nitrógeno.</li>
		<li>Coloque los pilares PDMS en la cámara de plasma y realice el plasma de oxígeno a una presión de 300 mTorr y una potencia de 50 W durante 30 segundos. Nota: la sobreexposición del PDMS al plasma de oxígeno causará agrietamiento. Ajuste las condiciones del plasma en consecuencia.</li>
		<li>Ate la parte posterior de los sustratos pdms a los portaobjetos de vidrio limpios mediante la aplicación de presión de luz a ellos. La corredera de vidrio facilita las manipulaciones de los pilares PDMS y el montaje en el dispositivo descrito en el paso 3.</li>
		<li>Voltee los sustratos pdms con respaldo de vidrio y presione los pilares hacia abajo sobre las películas de oro funcionalizadas por MPTS (paso 2.1). Aplique una presión moderada inicialmente y luego coloque un peso (aproximadamente 100 g) en el portaobjetos de vidrio para garantizar el contacto conforme.</li>
		<li>Deje el sustrato en contacto con la oblea de silicio durante al menos 12 horas.</li>
		<li>Separe el sustrato PDMS de la oblea. Si el sustrato del PDMS está atascado, use una cuchilla de afeitar recta para sacar cuidadosamente un borde del PDMS de la oblea.</li>
		<li>En este punto, una película de oro uniforme debe estar presente en la parte superior de los pilares pdms. Utilice un microscopio óptico para verificar que la película de oro no está agrietada o que no faltan piezas a lo largo del pilar.</li>
	</ol></li>
	<li>Funcionalización del oro en la parte superior de los pilares pdms
	<ol>
<li>Prepare suficiente ácido mercaptohexadecanoico de 1 mM (MHA) en dimetil sulfóxido (DMSO) para sumergir completamente el oro en la parte superior de los pilares de PDMS. Nota: DMSO se utiliza para su factor bajo de la hinchazón de PDMS17.</li>
		<li>Coloque los sustratos pdms en la solución MHA y manténgalos allí durante al menos 24 horas.</li>
		<li>Retire el sustrato de la solución de MHA y enjuague con agua DI, luego seque con nitrógeno.</li>
		<li>Colocar en cámara de vacío (presión < 100 mTorr a 25 °C) durante al menos 12 hr.</li>
	</ol></li>
</ol>Nota: Para verificar que el proceso de funcionalización fue exitoso, el paso 2 se puede realizar en una pieza a granel de PDMS (sin pilares) y el ángulo de humectación se puede probar en un goniómetro. Las películas de oro MHA deben tener ángulos de contacto con el agua que avanzan y retrocede de <15° y ~0°, respectivamente. 18.
3. Formación y Caracterización de los Puentes Capilares
Esta sección detalla cómo se puede introducir un puente líquido entre dos sustratos seguido de su caracterización a través de imágenes a diferentes alturas y volúmenes de fluidos.
<ol><li>Usando dos sustratos de pilar (hechos en los pasos 1-2), coloque uno en la parte superior y otro en los soportes inferiores. Asegure los sustratos utilizando tornillos de tensión laterales. Nota: vea el cuadro 1 y los resultados representativos para los detalles del dispositivo.</li>
	<li>Monte el dispositivo uniendo la etapa de sustrato superior a la placa de pan de tal manera que el sustrato superior esté aproximadamente por encima del sustrato inferior. Disminuir la altura entre los dos pilares orientados a aproximadamente 1 mm.</li>
	<li>Alineación aproximada: usando las perillas x, y y de rotación en la etapa de sustrato inferior alinean (a simple vista) las tiras de oro para los dos sustratos para que sean paralelas (mirando de arriba hacia abajo a través del sustrato superior).</li>
	<li>Alineación fina: coloque la cámara para mirar hacia abajo la longitud del pilar PDMS. Usando la alimentación de la cámara en vivo en la pantalla de la computadora, ajuste aún más la posición del sustrato inferior para que los pilares estén paralelos.</li>
	<li>Mueva la cámara al lado opuesto del dispositivo y repita el paso 3.4.</li>
	<li>Disminuya la separación entre los dos pilares hasta que el pilar superior haga contacto con el pilar inferior (utilizando la alimentación de la cámara en vivo). Cero la micro etapa digital. Esto se definirá como una altura de poro de cero.</li>
	<li>Aumente la altura del poro a aproximadamente 200 μm.</li>
	<li>Prepare una jeringa con 1-5 μl de un 80% de glicerol, 20% solución de agua. Coloque una aguja de 30 G en el extremo de la jeringa, asegurándose de que no haya burbujas de aire atrapadas dentro de la aguja. Nota: la mezcla de agua/glicerol se utiliza para reducir la evaporación durante el experimento. También se puede emplear agua.</li>
	<li>Monte la jeringa en la etapa de traducción xyz de la jeringa con una abrazadera mecánica.</li>
	<li>Ajuste los micrómetros en la etapa de posicionamiento de la jeringa para que la aguja encaje en el poro de la hendidura (paralelo a la longitud de los pilares).</li>
	<li>Disminuya la altura del poro de la hendidura para que las superficies superior e inferior entren suavemente en contacto con la aguja. Esto asegurará que el líquido toque ambas superficies y forme espontáneamente un puente capilar.</li>
	<li>Dispense el líquido de la jeringa en el poro de hendidura lentamente.</li>
	<li>Use los micrómetros en la etapa de posicionamiento de la jeringa para extraer la aguja del poro de la hendidura. Nota: En este punto, la altura del poro de la hendidura puede ser variada y el puente líquido fotomente foto. Nota: Las imágenes se pueden analizar con el paquete de software de código abierto ImageJ.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Broesch, D. J., Frechette, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Concave+to+Convex:+Capillary+Bridges+in+Slit+Pore+Geometry.">From Concave to Convex: Capillary Bridges in Slit Pore Geometry.</a> Langmuir. 28, 15548-15554 (2012).</li><li>Orr, F. M., Scriven, L. E., Rivas, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pendular+rings+between+solids+-+meniscus+properties+and+capillary+force.">Pendular rings between solids - meniscus properties and capillary force.</a> J. Fluid Mech. 67, 723-742 (1975).</li><li>Rose, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volumes+and+surface+areas+of+pendular+rings.">Volumes and surface areas of pendular rings.</a> J. Appl. 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B., Degrez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+analysis+and+experimental+study+of+lateral+capillary+dynamics+for+flip-chip+applications.">Spectral analysis and experimental study of lateral capillary dynamics for flip-chip applications.</a> Microfluid. Nanofluid. 9, 797-807 (2010).</li><li>Mastrangeli, M., Valsamis, J. B., Van Hoof, C., Celis, J. P., Lambert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lateral+capillary+forces+of+cylindrical+fluid+menisci:+a+comprehensive+quasi-static+study.">Lateral capillary forces of cylindrical fluid menisci: a comprehensive quasi-static study.</a> J. Micromech. Microeng. 20, 10-1088 (2010).</li><li>Childs, W. R., Nuzzo, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-area+patterning+of+coinage-metal+thin+films+using+decal+transfer+lithography.">Large-area patterning of coinage-metal thin films using decal transfer lithography.</a> Langmuir. 21, 195-202 (2005).</li><li>Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+compatibility+of+poly(dimethylsiloxane)-based+microfluidic+devices.">Solvent compatibility of poly(dimethylsiloxane)-based microfluidic devices.</a> Anal. Chem. 75, 6544-6554 (2003).</li><li>Olivier, G. K., Shin, D., Gilbert, J. B., Monzon, L. A. A., Frechette, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Supramolecular Ion-Pair Interactions To Control Monolayer Assembly. Langmuir. 25, 2159-2165 (2009).</li><li>Ferraro, D., 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=Morphological+Transitions+of+Droplets+Wetting+Rectangular+Domains.">Morphological Transitions of Droplets Wetting Rectangular Domains.</a> Langmuir. 28, 13919-13923 (1021).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El método presentado aquí proporciona una manera de crear puentes capilares en la geometría de poros de hendidura, y también un método para obtener imágenes de estos puentes para que su morfología pueda ser analizada y comparada con la simulación y la teoría.
Este método incorpora el alivio físico, así como patrones químicos selectivos para crear propiedades de humectación asimétricas. Si solo hay una heterogeneidad química, una gota de líquido permanecerá anclada en la heter...

El estudio de la forma y las fuerzas resultantes causadas por los puentes capilares ha sido objeto de amplios estudios2-7. Inicialmente la mayoría de los esfuerzos se centraron, debido a su simplicidad, en puentes capilares axisimétricos. A menudo, los puentes capilares que ocurren en sistemas naturales, como los que se encuentran en medios granulares y porosos8,9 y los puentes empleados en aplicaciones tecnológicas, como para el autoensamblaje capilar en tecnologías de flip chip10-15 son asimétricos con propiedades de humectación no uniformes en las superficies que interactúan. La combinación de técnicas de litografía mejoradas junto con la accesibilidad de herramientas numéricas simples para modelar interfaces de fluidos permite la creación y modelado de puentes capilares con una complejidad cada vez mayor.
Los puentes capilares en geometría de hendidura-poro ofrecen un compromiso interesante: las propiedades de humectación direccional conducen a puentes noaxisimétricos que conservan algunos planos de simetría (lo que simplifica el análisis). Se han estudiado teórica y numéricamente como un estudio de caso para medios porosos. Sin embargo, los estudios experimentales sistemáticos de puentes capilares en geometría de hendidura-poro han sido limitados. Aquí presentamos un método para crear y caracterizar puentes capilares en geometría de poro de hendidura. Brevemente, el método consiste en 1) la fabricación de pilares para crear una heterogeneidad química y física, 2) el diseño de un microestage para alinear y manipular los puentes, y 3) la imagen de los puentes capilares ya sea desde el frente o los lados para caracterizar su morfología. La caracterización de la morfología del puente, junto con las comparaciones con las simulaciones de evolucionistas de superficie se proporcionan en una publicación separada1.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="425">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">99.999% Gold wire</td>
			<td style="width:84px;">Kurt J. Lesker</td>
			<td style="width:91px;">EVMAU40040</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Acetone</td>
			<td style="width:84px;">Pharmco-AAPER</td>
			<td style="width:91px;">C1107283</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:167px;">Dimethyl sulfoxide</td>
			<td style="width:84px;">Fisher</td>
			<td style="width:91px;">D128-500</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Ethanol (200 proof)</td>
			<td style="width:84px;">Pharmco-AAPER</td>
			<td style="width:91px;">111000200</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:84px;">EMD</td>
			<td style="width:91px;">HX0603-4</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Hydrogen peroxide (30%)</td>
			<td style="width:84px;">EMD</td>
			<td style="width:91px;">HX0635-3</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Isopropyl alcohol</td>
			<td style="width:84px;">Fisher</td>
			<td style="width:91px;">L-13597</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Mercapto hexadecanoic acid (90%)</td>
			<td style="width:84px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:91px;">448303-1G</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:167px;">Mercapto-propyl-trimethoxy-silane (MPTS)</td>
			<td style="width:84px;">Gelest</td>
			<td style="width:91px;">Sim6476-O-100GM</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:167px;">Milli-Q DI water</td>
			<td style="width:84px;">Millipore</td>
			<td style="width:91px;">Milli-Q</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Nitrogen (gas)</td>
			<td style="width:84px;">Airgas</td>
			<td style="width:91px;">UN1066</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Oxygen (gas)</td>
			<td style="width:84px;">Airgas</td>
			<td style="width:91px;">UN1072</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Silicon wafers (4 in)</td>
			<td style="width:84px;">WRS Materials</td>
			<td style="width:91px;">CC8506</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">SU-8 2002 (negative photo resist)</td>
			<td style="width:84px;">MicroChem</td>
			<td style="width:91px;">SU82002</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">SU-8 2050 (negative photoresist)</td>
			<td style="width:84px;">MicroChem</td>
			<td style="width:91px;">SU82050</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">SU-8 Developer solution</td>
			<td style="width:84px;">MicroChem</td>
			<td style="width:91px;">Y020100 4000L1PE</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:167px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:84px;">J.T. Baker</td>
			<td style="width:91px;">9681-03</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Poly dimethy sulfoxide (PDMS)</td>
			<td style="width:84px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:91px;">Sylgard -184</td>
			<td style="width:84px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:167px;">Toluene</td>
			<td style="width:84px;">Omnisolv</td>
			<td style="width:91px;">TX0737-1</td>
			<td style="width:84px;">
			
			</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and visualization of capillary bridges in slit pore geometry

Un procedimiento para crear y los puentes capilares de la proyección de imagen en geometría del rajar-poro se presenta. Los pilares hidrofóbicos de alta relación de aspecto se fabrican y funcionalizan para hacer que sus superficies superiores sean hidrófilas. La combinación de una característica física (el pilar) con un límite químico (la película hidrofílica en la parte superior del pilar) proporciona una heterogeneidad física y química que fija la línea de triple contacto, una característica necesaria para crear puentes capilares largos pero estrechos estables. Los sustratos con los pilares se unen a portaobjetos de vidrio y se aseguran en soportes personalizados. Los soportes se montan en microetapas de cuatro ejes y se colocan de tal manera que los pilares son paralelos y uno frente al otro. Los puentes capilares se forman introduciendo un fluido en el espacio entre los dos sustratos una vez que la separación entre los pilares orientados se ha reducido a unos pocos cientos de micrómetros. El microetapa personalizado se emplea para variar la altura del puente capilar. Una cámara CCD se coloca para obtener imágenes de la longitud o la anchura del puente capilar para caracterizar la morfología de la interfaz del fluido. Los pilares con anchos de hasta 250 μm y longitudes de hasta 70 mm se fabricaron con este método, lo que llevó a puentes capilares con relaciones de aspecto (longitud / anchura) de más de 1001.

Descripción del dispositivo experimental
El dispositivo experimental se puede dividir en cuatro partes principales: 1) la etapa de sustrato superior, 2) la etapa de sustrato inferior, 3) la etapa de traducción xyz de jeringa / jeringa y 4) la cámara / óptica y el soporte de la cámara. Los detalles de cada uno siguen:
<ol><li>
Etapa de sustrato superior. Una etapa de traducción digital se conecta a una abrazadera de montaje de la serie P a través de una pieza de conecto...

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Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

Un procedimiento para crear y los puentes capilares de la proyección de imagen en geometría del rajar-poro se presenta. La creación de puentes capilares se basa en la formación de pilares para proporcionar una heterogeneidad física y química direccional para fijar el fluido. Los puentes capilares se forman y manipulan mediante microetapas y se visualizan mediante una cámara CCD.

Fabricación Y Visualización De Puentes Capilares En Geometría De Poro Hendidura

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

fabrication-visualization-capillary-bridges-slit-pore

Research

JoVE Journal

Engineering

6.1K vistas.  Johns Hopkins University. Un procedimiento para crear y los puentes capilares de la proyección de imagen en geometría del rajar-poro se presenta. La creación de puentes capilares se basa en la formación de pilares para proporcionar una heterogeneidad física y química direccional para fijar el fluido. Los puentes capilares se forman y manipulan mediante microetapas y se visualizan mediante una cámara CCD.

Video: Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

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

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we present the fabrication protocol for a multilayered SAW acoustic counterflow device. The device is fabricated starting from a lithium niobate (LN) substrate onto which two interdigital transducers (IDTs) and appropriate markers are patterned. A polydimethylsiloxane (PDMS) channel cast on an SU8 master mold is finally bonded on the patterned substrate. Following the fabrication procedure, we show the techniques that allow the characterization and operation of the acoustic counterflow device in order to pump fluids through the PDMS channel grid. We finally present the procedure to visualize liquid flow in the channels. The protocol is used to show on-chip fluid pumping under different flow regimes such as laminar flow and more complicated dynamics characterized by vortices and particle accumulation domains.

In this video we first describe fabrication and operation procedures of a surface acoustic wave (SAW) acoustic counterflow device. We then demonstrate an experimental setup that allows for both qualitative flow visualization and quantitative analysis of complex flows within the SAW pumping device.

Fabricación, operación y visualización del flujo en la superficie-acústico de ondas impulsadas Microfluídica Acústica contraflujo

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

Investigación

Ingeniería

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

Fabricación y Pruebas de microfluidos optomecánicos Osciladores

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

La Preparación de electrohidrodinámicos Puentes de Polar dieléctricas Líquidos

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space of a carbonate rock at pressures and temperatures representative of typical formations used for CO2 storage. Chemical equilibrium between the CO2, brine and rock phases was maintained using a high pressure high temperature reactor, replicating conditions far away from the injection site. Fluid flow was controlled using high pressure high temperature syringe pumps. To maintain representative in-situ conditions within the micro-CT scanner a carbon fiber high pressure micro-CT coreholder was used. Diffusive CO2 exchange across the confining sleeve from the pore-space of the rock to the confining fluid was prevented by surrounding the core with a triple wrap of aluminum foil. Reconstructed brine contrast was modeled using a polychromatic x-ray source, and brine composition was chosen to maximize the three phase contrast between the two fluids and the rock. Flexible flow lines were used to reduce forces on the sample during image acquisition, potentially causing unwanted sample motion, a major shortcoming in previous techniques. An internal thermocouple, placed directly adjacent to the rock core, coupled with an external flexible heating wrap and a PID controller was used to maintain a constant temperature within the flow cell. Substantial amounts of CO2 were trapped, with a residual saturation of 0.203 &#177; 0.013, and the sizes of larger volume ganglia obey power law distributions, consistent with percolation theory.

We present a methodology for the imaging of multiple fluid phases at reservoir conditions by the use of x-ray microtomography. We show some representative results of capillary trapping in a carbonate rock sample.

Imaging Embalse Condición Pore escala de múltiples fases fluidas Usando Microtomografía de rayos X

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

Dinámica de los poros a escala embalse condición de imagen de la Reacción en carbonatos Uso de Sincrotrón Tomografía rápida

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

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.

Fabricación y caracterización de resonadores superconductores

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

Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify their influence on void formation in composite parts. Wicking in a fibrous medium described by the Washburn equation was considered equivalent to a flow under the effect of capillary pressure according to the Darcy law. Experimental tests for the characterization of wicking were conducted with both carbon and flax fiber reinforcement. Quasi-unidirectional fabrics were then tested by means of a tensiometer to determine the morphological and wetting parameters along the fiber direction. The procedure was shown to be promising when the morphology of the fabric is unchanged during capillary wicking. In the case of carbon fabrics, the capillary pressure can be calculated. Flax fibers are sensitive to moisture sorption and swell in water. This phenomenon has to be taken into account to assess the wetting parameters. In order to make fibers less sensitive to water sorption, a thermal treatment was carried out on flax reinforcements. This treatment enhances fiber morphological stability and prevents swelling in water. It was shown that treated fabrics have a linear wicking trend similar to those found in carbon fabrics, allowing for the determination of capillary pressure.

An experimental method to measure geometrical parameters and the apparent advancing contact angles describing capillary wicking in unidirectional synthetic and natural fabrics is proposed. These parameters are mandatory for the determination of the capillary pressures that must be taken into account for liquid composite molding (LCM) applications.

Las pruebas de mecha para unidireccionales Tejidos: Las mediciones de parámetros para evaluar capilar capilar de presión en los procesos de líquido compuesto de moldeo

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify ...

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.

Fabricación de microesferas de polímero para aplicaciones de resonador óptico y láser

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.

Fabricación de películas ultra delgadas Color con altamente absorbente de los medios de comunicación mediante deposición oblicua

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

Expression of Cementitious Pore Solution and the Analysis of Its Chemical Composition and Resistivity Using X-ray Fluorescence

The goal of this method is to determine the chemical composition and electrical resistivity of cementitious pore solution expressed from a fresh paste sample. The pore solution is expressed from a fresh paste sample using a pressurized nitrogen gas system. The pore solution is then immediately transferred to a syringe to minimize evaporation and carbonation. After that, assembled testing containers are used for the X-ray fluorescence (XRF) measurement. These containers consist of two concentric plastic cylinders and a polypropylene film which seals one of the two open sides. The pore solution is added into the container immediately prior to the XRF measurement. The XRF is calibrated to detect the main ionic species in the pore solution, in particular, sodium (Na+), potassium (K+), calcium (Ca2+), and sulfide (S2-), to calculate sulfate (SO42-) using stoichiometry. The hydroxides (OH-) can be calculated from a charge balance. To calculate the electrical resistivity of the solution, the concentrations of the main ionic species and a model by Snyder et al. are used. The electrical resistivity of the pore solution can be used, along with the electrical resistivity of concrete, to determine the formation factor of concrete. XRF is a potential alternative to current methods to determine the composition of pore solution, which can provide benefits in terms of reduction in time and costs.

This protocol describes the procedure to express fresh pore solution from cementitious systems and the measurement of its ionic composition using X-ray fluorescence. The ionic composition can be used to calculate pore solution electrical resistivity, which can be used, together with concrete electrical resistivity, to determine the formation factor.

Expresión de la solución de poro del cemento y el análisis de su composición química y resistencia mediante fluorescencia de rayos x

The goal of this method is to determine the chemical composition and electrical resistivity of cementitious pore solution expressed from a fresh paste ...