Name: fabrication of large-area free-standing ultrathin polymer films
Uploaded: 2015-06-03T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 8 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films at JoVE.com

עבודה זו בוצעה בחסות מחלקת אנרגיה של ארה&quot;ב על ידי המעבדה הלאומית לורנס ליברמור תחת חוזה DE-AC52-07NA27344.

1. פתרון הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן 60 גרם של חומצת החלב אתיל באמצעות מזרק ומסנן מזרק 0.20 מיקרומטר. להוסיף 0.3 גרם של פוליוויניל הרשמי לקטט אתיל. מניחים את הפתרון לתנור על 50 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות. לנער את הבקבוקון בעדינות כדי לראות אם הפולימר נמס לגמרי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם הפתרון הוא מעונן או עדיין מראה inhomogeneities האופטי, להחזיר את הבקבוקון לתנור לעוד שעה 2. המתכון הזה הוא לפתרון פולימר 0.5% WT, המשמש בדרך כלל לעובי סרט סביב 30 ננומטר. פתרונות עם תוכן משקל פולימר גבוה יכולים לשמש לסרטים עבים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן פתרון PDAC על ידי שקילת 1.0 גרם של מגיב PDAC בבקבוק נפח 20 מ&quot;ל וממלא את הבקבוק לקו המדידה עם מים ללא יונים (DI). מערבולת הפתרון בעדינות לפני העברתו למכל אחסון. </li></ol> 2. הכנת תשתית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זהירות. יוצקים 60 מיליליטר של גופרתי מרוכזיםחומצה לתוך כוס 250 מיליליטר נקייה. לאט לאט להוסיף 20 מיליליטר של 30% מי חמצן. חכה עד רותח שוככים, אז מערבולת הפתרון בעדינות. הפתרון ואת הכוס יהפכו חמים מאוד ותערובת מאכל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים צלחת פטרי 150 מ&quot;מ לצלחת החמה ויוצקים את החומצה לתוך הצלחת. הגדר את הצלחת החמה עד 100 מעלות צלזיוס. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים פרוסות סיליקון 4 &#39;לחומצה עם הצד עד המלוטש. דחף בעדינות את פרוסות למטה באמצע עם פינצטה כדי לוודא את כל פני השטח הוא רטוב. השאר את הרקיק בחומצה למשך 30 דקות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הרקיק מהחומצה עם פינצטה ולשטוף הקדמיים ואחורי של הרקיק ביסודיות עם מים די מבקבוק להשפריץ. המים צריכים חוץ בדפוס קבוע. ייבש את הרקיק בספסל נקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את מזרק חד פעמי 3 מיליליטר ומסנן 0.2 מיקרומטר ראשון עם מים די ולאחר מכן עם פתרון PDAC על ידי ציור הנוזל לתוך המזרק, הרכבה המסנן, וn דוחף את הנוזל דרך המסנן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר רקיק ניקה בcoater הספין. צייר את 1.0-1.2 מיליליטר של תמיסת PDAC לתוך המזרק ומוציא אותו למרות שהמסנן על אמצע הרקיק. ספין ב 4000 סל&quot;ד במשך 15 שניות, ולאחר מכן להעביר את פרוסות לצלחת חמה (שחומם מראש ל 50 מעלות צלזיוס) ולתת לו לשבת במשך 30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את שכבת PDAC המיובש במים DI ולתת יבש הרקיק בספסל הנקי. </li></ol> ייצור 3. סרט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים פרוסה טופל PDAC יבש על coater הספין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את מזרק 3 מיליליטר חד פעמי ומסנן 0.45 מיקרומטר עם פתרון חומצת החלב אתיל באמצעות ההליך תחת 2.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדה של 2.5 מיליליטר של הפתרון לקטט אתיל דרך המסנן עם המזרק באמצע הרקיק והספין במשך 10 שניות ב 200 סל&quot;ד, אז במשך 3 שניות ב1,700 סל&quot;ד (תלוי בעובי סרט רצוי). לא צריך להיות סרט נוזל אחיד על פרוסות סיליקון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו יבש סרט בcoater הספיןעד שהוא נראה יבש (בדרך כלל 10-15 דקות), ואז למקם אותו על פלטה חמה (שחומם מראש ל 50 מעלות צלזיוס) במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קוביות הסרטים לריבועים קטנים יותר לשיגור, בדרך כלל 2 סנטימטרים X 2 סנטימטר, אבל יכול להיות גדול יותר, תלוי בגודל של מחזיק הסרט משמש (3.5.1-3.5.2). לחלופין, לעשות שני סופרים לdelaminating סרט רקיק בגודל (3.5.3). הערה: בעלי סרט רגילים הם 19 x 19 מ&quot;מ, עם פתח עגול בקוטר 13 מ&quot;מ באמצע. לסרטי רקיק בגודל, להשתמש חישוק תיל (למשל, חוט נירוסטה נוצר לתוך מעגל) בקוטר שהוא 1 &quot;קטן יותר מהרקיק. פתח עגול נבחר משום שהסרטים יהיו בדרך כלל לספוג מים במהלך המראה ולהתנפח. כסרטים להתייבש על בעל, המים מוסרים והסרט יתכווץ. פתח עגול מאפשר חלוקה שווה של לחץ. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את פרוסות בתבנית חיתוך. השתמש בתבנית מרובעת שבו כל הקצוות גבוהים יותר מהרקיק למנוע דואר ישרdge משמש מדריך הלהב במהלך scribing מנגיעה בוופל. סמן את הקצוות במרווחי 2 סנטימטר כדי להנחות את המיקום של הקצה ישר במהלך חיתוך. לדחוף את הרקיק נגד שני קצוות כדי ליישר אותו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח קצה ישר לאורך שני סימני יישור, ולצייר בסכין גילוח בעדינות לאורך הקצה ישר לסופר הסרט. החל מספיק לחץ כדי לסמן את הסרט, אבל לא יותר מדי, כדי לסמן את הרקיק עצמו ולייצר חלקיקים. על סרטים עבים, קו החיתוך יהיה גלוי לעין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשיגור סרט בחתיכה אחת מהרקיק, סופר קצה הרקיק בסכין גילוח. בין שתי הדירות על פרוסות סיליקון, סופר רצועה רחבה מספיק כדי לצבוט את הרקיק על המדף-והאברה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למלא צלחת תרבות מ&quot;מ 190 x 100 עם מים די. הצמד את הרקיק על ידי גדול השטוח למדף-ואברה-רכוב על במה הטיה ומוריד אותה באיטיות לתוך המים די. הסרט צריך להפריד מהרקיק בקו המים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להמשיך ולהוריד את WAFאה, בשיעור שנותן מספיק זמן סרט להיפרד מהרקיק, ולא דוחף את ממשק ההמראה מתחת לקו המים. כאשר השורה הראשונה של ריבועים שמנותקים מהרקיק והוא צף על פני השטח, להשהות את ההורדה של פרוסות סיליקון. לסרט רקיק בגודל, להמשיך לטבול את פרוסות עד הסרט מתנתק לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את ראשו של בעל סרט למים ולהעביר אותה מתחת לסרט. בשורה בקצה הידית של החישוק עם אחד מקצות הסרט ולגעת בחישוק עם הסרט. אם יצליח, הסרט ידבק החישוק. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסרט רקיק בגודל, למקם את חישוק התיל מתחת לסעיף תואר, רק סנטימטר מהקצה. ודא שהחישוק מרוכז מתחת לסרט לפני תחילת ללכוד, שמירה על מרחק בין קצה סרט וקצה חישוק כך שהסרט יכול לעטוף את החישוק ולקפל חזרה על עצמה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחזור החישוק לאט מהמים בזווית של 35 מעלות. הרם את הסרט מחוץ למים באיטיות רבה. הערה: סרטים עבים פחות מ -20 ננומטר, להגדיל את הזווית לאחר כמחצית מהסרט כבר משכה מהמים לכמעט 90 מעלות (כלומר, רגיל אל פני השטח המים) כדי למנוע משיכת הסרט באמצעות בעל. כאשר משנה את זווית מעלית החוצה, לעשות זאת לאט, כדי למנוע משיכת הסרט דרך החישוק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כשהוא חזר באופן מלא החישוק, למקם אותו בצד לייבוש. ודא תחתית החישוק היא ללא טיפות לפני לשים את החישוק, ולהשתמש במשטח מעוגל (כגון מגש רקיק), כדי למנוע יצירת חותם נוזלי בין חישוק ופני שטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם ריבועים יותר תוארו יישארו על פרוסות סיליקון, להמשיך ולהוריד את הרקיק למים ולחזור על צעדים 3.6.1-3.6.4 לעיל לריבועים שנותרו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו הסרטים O / N יבש. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Cheng, W., Campolongo, M. J., Tan, S. J., Luo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freestanding+ultrathin+nano-membranes+via+self-assembly.">Freestanding ultrathin nano-membranes via self-assembly.</a> Nano Today. 4, 482-493 (2009).</li><li>Greco, F., 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=Ultra-thin+conductive+free-standing+PEDOT/PSS+nanofilms.">Ultra-thin conductive free-standing PEDOT/PSS nanofilms.</a> Soft Matter. 7, 10642-10650 (2011).</li><li>Matsui, J., Mitsuishi, M., Aoki, A., Miyashita, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Optical+Gating+Devices+Based+on+Polymer+Nanosheets+Assemblies.">Molecular Optical Gating Devices Based on Polymer Nanosheets Assemblies.</a> J. Am. Chem. Soc. 126, 3708-3709 (2004).</li><li>Ulbricht, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+functional+polymer+membranes.">Advanced functional polymer membranes.</a> Polymer. 47, 2217-2262 (2006).</li><li>Fujie, T., 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=Robust+Polysaccharide+Nanosheets+Integrated+for+Tissue-Defect+Repair.">Robust Polysaccharide Nanosheets Integrated for Tissue-Defect Repair.</a> Adv. Funct. Mater. 19, 2560-2568 (2009).</li><li>Okamura, Y., Kabata, K., Kinoshita, M., Saitoh, D., Takeoka, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free-Standing+Biodegradable+Poly(lactic+acid)+Nanosheet+for+Sealing+Operations+in+Surgery.">Free-Standing Biodegradable Poly(lactic acid) Nanosheet for Sealing Operations in Surgery.</a> Adv. Mater. 21, 4388-4392 (2009).</li><li>Sreenivasan, R., Bassett, E. K., Hoganson, D. M., Vacanti, J. P., Gleason, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-thin+gas+permeable+free-standing+and+composite+membranes+for+microfluidic+lung+assist+devices.">Ultra-thin gas permeable free-standing and composite membranes for microfluidic lung assist devices.</a> Biomaterials. 32, 3883-3889 (2011).</li><li>Wan, L. -. S., Liu, Z. -. M., Xu, Z. -. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+engineering+of+macroporous+polypropylene+membranes.">Surface engineering of macroporous polypropylene membranes.</a> Soft Matter. 5, 1775-1785 (2009).</li><li>Alcoutlabi, M., McKenna, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+confinement+on+material+behaviour+at+the+nanometre+size+scale.">Effects of confinement on material behaviour at the nanometre size scale.</a> Journal of Physics-Condensed Matter. 17, R461-R524 (2005).</li><li>Ellison, C. J., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+distribution+of+glass-transition+temperatures+in+nanoscopically+confined+glass+formers.">The distribution of glass-transition temperatures in nanoscopically confined glass formers.</a> Nature Materials. 2, 695-700 (2003).</li><li>Priestley, R. D., Ellison, C. J., Broadbelt, L. J., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+relaxation+of+polymer+glasses+at+surfaces,+interfaces+and+in+between.">Structural relaxation of polymer glasses at surfaces, interfaces and in between.</a> Science. 309, 456-459 (2005).</li><li>Si, L., Massa, M. V., Dalnoki-Veress, K., Brown, H. R., Jones, R. A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chain+entanglement+in+thin+freestanding+polymer+films.">Chain entanglement in thin freestanding polymer films.</a> Phys. Rev. Lett. 94, (2005).</li><li>Torres, J. M., Stafford, C. M., Vogt, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+Modulus+of+Amorphous+Polymer+Thin+Films:+Relationship+to+the+Glass+Transition+Temperature.">Elastic Modulus of Amorphous Polymer Thin Films: Relationship to the Glass Transition Temperature.</a> Acs Nano. 3, 2677-2685 (2009).</li><li>Baxamusa, S. H., 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=Enhanced+Delamination+of+Ultrathin+Free-Standing+Polymer+Films+via+Self-Limiting+Surface+Modification.">Enhanced Delamination of Ultrathin Free-Standing Polymer Films via Self-Limiting Surface Modification.</a> Langmuir. 30, 5126-5132 (2014).</li><li>Buck, M. E., Lynn, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free-Standing+and+Reactive+Thin+Films+Fabricated+by+Covalent+Layer-by-Layer+Assembly+and+Subsequent+Lift-Off+of+Azlactone-Containing+Polymer+Multilayers.">Free-Standing and Reactive Thin Films Fabricated by Covalent Layer-by-Layer Assembly and Subsequent Lift-Off of Azlactone-Containing Polymer Multilayers.</a> Langmuir. 26, 16134-16140 (2010).</li><li>Freund, L. B., Suresh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin Film Materials: Stress, Defect Formation and Surface Evolution. , (2003).</li><li>Dubas, S. T., Farhat, T. R., Schlenoff, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+Membranes+from+&#8220;True&#8221;+Polyelectrolyte+Multilayers.">Multiple Membranes from &#8220;True&#8221; Polyelectrolyte Multilayers.</a> J. Am. Chem. Soc. 123, 5368-5369 (2001).</li><li>Linder, V., Gates, B. D., Ryan, D., Parviz, B. A., 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=Water-soluble+sacrificial+layers+for+surface+micromachining.">Water-soluble sacrificial layers for surface micromachining.</a> Small. 1, 730-736 (2005).</li><li>Mamedov, A. A., Kotov, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free-Standing+Layer-by-Layer+Assembled+Films+of+Magnetite+Nanoparticles.">Free-Standing Layer-by-Layer Assembled Films of Magnetite Nanoparticles.</a> Langmuir. 16, 5530-5533 (2000).</li><li>Ono, S. S., Decher, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Ultrathin+Self-Standing+Polyelectrolyte+Multilayer+Membranes+at+Physiological+Conditions+Using+pH-Responsive+Film+Segments+as+Sacrificial+Layers.">Preparation of Ultrathin Self-Standing Polyelectrolyte Multilayer Membranes at Physiological Conditions Using pH-Responsive Film Segments as Sacrificial Layers.</a> Nano Lett. 6, 592-598 (2006).</li><li>Stroock, A. D., Kane, R. S., Weck, M., Metallo, S. J., 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=.">.</a> Synthesis of Free-Standing Quasi-Two-Dimensional Polymers. Langmuir. 19, 2466-2472 (2002).</li><li>Kriz, J., Dybal, J., Kurkova, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cooperativity+in+macromolecular+interactions+as+a+proximity+effect:+NMR+and+theoretical+study+of+electrostatic+coupling+of+weakly+charged+complementary+polyions.">Cooperativity in macromolecular interactions as a proximity effect: NMR and theoretical study of electrostatic coupling of weakly charged complementary polyions.</a> J. Phys. Chem. B. 107, 12165-12174 (2003).</li><li>Krogman, K. C., Zacharia, N. S., Schroeder, S., Hammond, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Process+for+Improved+Uniformity+and+Versatility+of+Layer-by-Layer+Deposition.">Automated Process for Improved Uniformity and Versatility of Layer-by-Layer Deposition.</a> Langmuir. 23, 3137-3141 (2007).</li><li>Hall, D. B., Underhill, P., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin+coating+of+thin+and+ultrathin+polymer+films.">Spin coating of thin and ultrathin polymer films.</a> Polymer Engineering &amp; Science. 38, 2039-2045 (1998).</li></ol>

יש המחברים אין לחשוף.

טיפול מצע PDAC מבוסס על אינטראקציות אלקטרוסטטיות הגבלה עצמית, כלומר מצעים בכל גודל יכול להיות בקלות התייחס אל ובלבד שהם מטען שלילי (למשל, סיליקון או זכוכית). איורים 1-2 תערוכות סרטים דקים גדולים מאוד (עד 13 סנטימטרים קוטר) מפוברק באמצעות פרוטוקול זה, עם השינו...

סרטי פולימרים דקים שעמדו חופשי משמשים במגוון רחב של יישומים, כולל חיישנים, 1-3 MEMS, קטליזה או סינון, 4 והנדסת רקמות. 5-8 הם משמשים גם למחקרים בסיסיים לחקור את ההתנהגות של פולימרים תחת כליאה. 9- 13 סרט שעמד חופשי הוא אחד כי הוא נתמך על מצע שאינו רציף כמו טבעת או חישוק בניגוד לפרוסות סיליקון או שקופיות זכוכית טבעתית. עבודה זו מתארת ​​תהליך פשוט, הדיר ייצור לסרטי פולימר שעמד חופשיים Ultrathin שמתאים לסרטי שטח גדול או ייצור תפוקה גבוהה. זה תואם עם מגוון רחב של פולימרים שונים, כולל פולי, קלקר, ופולי (methacrylate מתיל) (ויניל הרשמי). ניתן להשתמש בו כדי להמציא סרטים שעמדו חופשיים, כי הם גדולים כמו קוטר 13 סנטימטר או רזה כמו 10 ננומטר. הייצור של פולימרים עמדו חופשיים מורכב משלושה שלבים בסיסיים: 1) דeposition של סרט פולימר על מצע מסורתי כגון רקיק או שקופיות, 2) שחרור או שיגור של סרט מהמצע, ו- 3) לכידתו של הסרט כתוצאה על תמיכה. מאמר זה מפרט הליך שדווחנו במחקר מוקדם יותר על שיטות שחרור שונות. 14 בתצהיר יכול להיות מושגת על ידי כל מספר של טכנולוגיות בסיסיות פולימר סרט דקות כמו ספין-ציפוי, שיקוע, או לטבול ציפוי. בעבודה זו, אנו מנצלים טכניקות ספין ציפוי סטנדרטית. &quot;לצוף את המתיחה על&quot; טכניקה היא השיטה הנפוצה ביותר לשחרור סרט Ultrathin מהמצע שלה. 15 בטכניקה זו, הסרט ומצע שקוע באמבט ממס מתאים. הממס מתנפח סרט וגורם delamination הספונטני, משחרר את הסרט ומאפשר לו לצוף אל החלק העליון של האמבטיה. עובי סרט המינימום שיכולישוחרר באמצעות מעלית מחוץ ללצוף על נקבע על ידי איזון אנרגיית קילוף interfacial עם אנרגיית המתח מושרה-נפיחות: 16 <img alt="משוואת 1" src="/files/ftp_upload/52832/52832eq1.jpg" width="200" /> (1) כאשר L הוא עובי הסרט, ו ν הוא היחס של פואסון של הסרט, E הוא מודול יאנג של הסרט, ξ הוא יחס הנפיחות של הסרט, וγ הוא אנרגיית interfacial של קילוף. הדרך האופיינית לעקוף את ההגבלה שהוטלה על ידי משוואה (1) היא להפקיד interlayer ההקרבה בין הסרט לבין המצע בתצהיר. 17-20 כאשר interlayer זה מתמוסס באמבטית ממס, הסרט הוא שוחרר ויכול להיות שנתפס על תמיכה . שיטה קשורה היא שיטת overlayer ההקרבה, אשר מנצלת קילוף מכאני של הסרט על יחסי ציבור שכבת הקרבתIOR לפירוק. 21 השימוש בחומרי ההקרבה יש כמה חסרונות העיקריים. ראשית, התוספת של חומר תהליך נוסף וצעד עשויה לדרוש פשרה בין תנאי ייצור סרט אופטימליים ותנאי עיבוד חומר ההקרבה. שנית, חומרי ההקרבה עלולים להיות קשים להפקדה מבלי להשפיע על התכונות או טוהר מכאניים של הסרט שעמד חופשי הסופי. שלישית, התהליך להפקדת חומר ההקרבה חייב להיות מותאם ופיקוח על איכות כפעולה בייצור הסרט עמד חופשיים הכולל. 14 בעבודה זו, אנו מתארים טכניקת שינוי פני השטח שמקטינה את אנרגיית קילוף interfacial, המאפשר להרים את-לצוף על טכניקה שישמש לסרטי Ultrathin. המצע בתצהיר הוא שונה על ידי הרכבה-monolayer ליד עצמי מוגבל, אופטימיזציה עצמית של כלוריד polydiallyldiammonium polycation (PDAC). בגללכוחו של מחייב בין polycation והמצע, שינוי פני השטח זה הוא חזק לשלבים תהליך שלאחר מכן. טבע הגבלה העצמית ואופטימיזציה עצמית של ההיווצרות הקרוב monolayer דורש כמעט אפס אופטימיזציה והוא בקלות להרחבה לאזורים גדולים. בעקבות ההסרה, הסרט צף לחלק העליון של האמבטיה הממס שבו הוא נתפס על תמיכה כמו חישוק. אמנם לא ניתנו תשומת לב רבה בספרות הקיימת, בעבודה זו נתאר טכניקות ללכידת סרטי שטח גדול על תומך שיפחית את ההסתברות של קריעה או אחר לפגוע בסרט.

<table><tbody><tr><td>Vinylec E</td><td>SPI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ethyl lactate, &gt;98%, FCC, FG</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>W244007-1KG-K</td><td></td></tr><tr><td>4&quot; silicon wafers &amp;lt;100&gt;, Single side polished</td><td>International Wafer Service</td><td></td><td></td></tr><tr><td>sulfuric acid, 98%, ACS reagent grade</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320501-6X500ML</td><td></td></tr><tr><td>hydrogen peroxide, 30%, semiconductor grade</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>316989-3.7L</td><td></td></tr><tr><td>isopropanol, ACS grade, 4 L</td><td>Fisher Scientific</td><td>A464-4</td><td></td></tr><tr><td>dichloromethane, ACS grade</td><td>Alfa-Aesar</td><td>22917</td><td></td></tr><tr><td>deionized water, distilled</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PDAC reagent (Sigma-Aldrich 409014)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>409014</td><td></td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Laurell Technologies&amp;nbsp;</td><td>WS-650-23</td><td></td></tr><tr><td>Barnstead/Thermolyne Super Nuova explosion-proof hot plate&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>explosion-proof forced air oven</td><td>VWR&amp;nbsp;</td><td>1330 FMS&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>balance with a range of 1&amp;nbsp;mg to 1,020&amp;nbsp;g</td><td>Mettler Toledo</td><td>MS1003S</td><td></td></tr><tr><td>reflectance spectrometer</td><td>Filmetrics</td><td>F20-UV</td><td></td></tr><tr><td>manipulator consisting of a Klinger tilt stage, a Brinkman rack-and-pinion and a lab jack&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cutting tool/template, LLNL-built, no drawings</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>straight edge, LLNL, no drawings</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tent hoop, LLNL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>culture dish 190 mm x 100 mm, Pyrex</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>20 ml beaker, Pyrex</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>250 ml beaker, Pyrex</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1,000 ml beaker, Pyrex</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>60 ml glass vial with plastic stopper&amp;nbsp;</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Petri dish, 150 mm diameter x2, Pyrex</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>600 ml beaker x2, Pyrex</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>tweezers, stainless steel</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>cutting blade</td><td>Exacto</td><td></td><td></td></tr><tr><td>clean room wipes</td><td>Contec&amp;nbsp;</td><td>PNHS-99</td><td></td></tr><tr><td>polyester knit 9/91 IPA/DI water wipes</td><td>Contec&amp;nbsp;</td><td>Prosat&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Fluoroware wafer trays</td><td>Ted Pella</td><td>1395-40</td><td></td></tr><tr><td>Nylon Micro fiber (camel hair)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Disposable BD 3-ml plastic syringe</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.2 &amp;#956;m Luer-lock PTFE filters</td><td>Acrodisc&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.45 &amp;#956;m Luer-lock PTFE filters</td><td>Acrodisc&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication of large-area free-standing ultrathin polymer films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

איור 1 מציג דוגמא של סרט פולימרים דק שעמד חופשי על פני שטח גדול. סרט פוליוויניל העבה זה 55 ננומטר הרשמי היה מפוברק באמצעות ההליך מתואר כאן והוא רכוב על חישוק פלדה בקוטר 13 סנטימטר. Delamination מתרחש על פני שטחים גדולים ללא החדרת פגמים שיובילו לקריעה של הסרט. לפיכך, הכ...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films at JoVE.com

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

המצאה של שטח גדול שעמדה חופשית Ultrathin פולימריים סרטים

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

fabrication-of-large-area-free-standing-ultrathin-polymer-films

Research

JoVE Journal

Chemistry

15.2K Views.  Lawrence Livermore National Laboratory. We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

Video: Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of low weight, easy tailoring of properties and a wide spectrum of applications2,3. Due to sensitivity of conducting polymers to environmental conditions (e.g., air, oxygen, moisture, high temperature and chemical solutions), lithographic techniques present significant technical challenges when working with these materials4. For example, current photolithographic methods, such as ultra-violet (UV), are unsuitable for patterning the conducting polymers due to the involvement of wet and/or dry etching processes in these methods. In addition, current micro/nanosystems mainly have a planar form5,6. One layer of structures is built on the top surfaces of another layer of fabricated features. Multiple layers of these structures are stacked together to form numerous devices on a common substrate. The sidewall surfaces of the microstructures have not been used in constructing devices. On the other hand, sidewall patterns could be used, for example, to build 3-D circuits, modify fluidic channels and direct horizontal growth of nanowires and nanotubes.
A macropunching method has been applied in the manufacturing industry to create macropatterns in a sheet metal for over a hundred years. Motivated by this approach, we have developed a micropunching lithography method (MPL) to overcome the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. Like the macropunching method, the MPL also includes two operations (Fig. 1): (i) cutting; and (ii) drawing. The "cutting" operation was applied to pattern three conducting polymers4, polypyrrole (PPy), Poly(3,4-ethylenedioxythiophen)-poly(4-styrenesulphonate) (PEDOT) and polyaniline (PANI). It was also employed to create Al microstructures7. The fabricated microstructures of conducting polymers have been used as humidity8, chemical8, and glucose sensors9. Combined microstructures of Al and conducting polymers have been employed to fabricate capacitors and various heterojunctions9,10,11. The "cutting" operation was also applied to generate submicron-patterns, such as 100- and 500-nm-wide PPy lines as well as 100-nm-wide Au wires. The "drawing" operation was employed for two applications: (i) produce Au sidewall patterns on high density polyethylene (HDPE) channels which could be used for building 3D microsystems12,13,14, and (ii) fabricate polydimethylsiloxane (PDMS) micropillars on HDPE substrates to increase the contact angle of the channel15.

A micropunching lithography approach is developed to generate micro- and submicron-patterns on top, sidewall and bottom surfaces of polymer substrates. It overcomes the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. This method allows rapid fabrication of multiple features and is free of aggressive chemistry.

Micropunching ליתוגרפיה לייצור מיקרו submicron דפוסי פולימר על מצעים

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of ...

Engineering

Towards Biomimicking Wood: Fabricated Free-standing Films of Nanocellulose, Lignin, and a Synthetic Polycation

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and lignin. Layer-by-layer (LbL) assembly process which relies on the assembly of oppositely charged molecules from aqueous solutions was used to build a freestanding composite film of isolated wood polymers of lignin and oxidized nanofibril cellulose (NFC). To facilitate the assembly of these negatively charged polymers, a positively charged polyelectrolyte, poly(diallyldimethylammomium chloride) (PDDA), was used as a linking layer to create this simplified model cell wall. The layered adsorption process was studied quantitatively using quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D) and ellipsometry. The results showed that layer mass/thickness per adsorbed layer increased as a function of total number of layers. The surface coverage of the adsorbed layers was studied with atomic force microscopy (AFM). Complete coverage of the surface with lignin in all the deposition cycles was found for the system, however, surface coverage by NFC increased with the number of layers. The adsorption process was carried out for 250 cycles (500 bilayers) on a cellulose acetate (CA) substrate. Transparent free-standing LBL assembled nanocomposite films were obtained when the CA substrate was later dissolved in acetone. Scanning electron microscopy (SEM) of the fractured cross-sections showed a lamellar structure, and the thickness per adsorption cycle (PDDA-Lignin-PDDA-NC) was estimated to be 17 nm for two different lignin types used in the study. The data indicates a film with highly controlled architecture where nanocellulose and lignin are spatially deposited on the nanoscale (a polymer-polymer nanocomposites), similar to what is observed in the native cell wall.

The objective of this research was to form synthetic plant cell wall tissue using layer-by-layer assembly of nanocellulose fibrils and isolated lignin assembled from dilute aqueous suspensions.&#160; Surface measurement techniques of quartz crystal microbalance and atomic force microscopy were used to monitor the formation of the polymer-polymer nanocomposite material.

לקראת Biomimicking עץ: סרטים מפוברק חופשי עומדים בNanocellulose, ליגנין, וPolycation סינטטי

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and ...

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in combination with their outstanding thermal and chemical stability, and low densities. However, their insoluble nature causes problems in their processing since usually applied techniques such as spin coating are not available. Especially for membrane applications, where the processing of CMP as thin films is desirable, the processing problems have hindered their commercial application.
Here we describe the interfacial synthesis of CMP thin films on functionalized substrates via molecular layer-by-layer (l-b-l) synthesis. This process allows the preparation of films with desired thickness and composition and even desired composition gradients.
The use of sacrificial supports allows the preparation of freestanding membranes by dissolution of the support after the synthesis. To handle such ultra-thin freestanding membranes the protection with sacrificial coatings showed great promise, to avoid rupture of the nanomembranes. To transfer the nanomembranes to the desired substrate, the coated membranes are upfloated at the air-liquid interface and then transferred via dip coating.

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

סינתזה והעברה של אוב Nanomembranes פולימר Microporous Conjugated שכבה אחר שכבה

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.

בתצהיר אדים תגובתי של סרט פולימרי מצומדת על מצעים שרירותי

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

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.

ייצור של סרטים צבע דקים עם מאוד קליטת מדיה באמצעות התצהיר זווית אלכסונית

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

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl dimethyl azlactone) (PGMA-b-PVDMA), are presented. Due to the high reactivity of azlactone groups towards amine, thiol, and hydroxyl groups, PGMA-b-PVDMA surfaces can be modified with secondary molecules to create chemically or biologically functionalized interfaces for a variety of applications. Previous reports of patterned PGMA-b-PVDMA interfaces have used traditional top-down patterning techniques that generate non-uniform films and poorly controlled background chemistries. Here, we describe customized patterning techniques that enable precise deposition of highly uniform PGMA-b-PVDMA films in backgrounds that are chemically inert or that have biomolecule-repellent properties. Importantly, these methods are designed to deposit PGMA-b-PVDMA films in a manner that completely preserves azlactone functionality through each processing step. Patterned films show well-controlled thicknesses that correspond to polymer brushes (~90 nm) or to highly crosslinked structures (~1-10 &#956;m). Brush patterns are generated using either the parylene lift-off or interface directed assembly methods described and are useful for precise modulation of overall chemical surface reactivity by adjusting either the PGMA-b-PVDMA pattern density or the length of the VDMA block. In contrast, the thick, crosslinked PGMA-b-PVDMA patterns are obtained using a customized micro-contact printing technique and offer the benefit of higher loading or capture of secondary material due to higher surface area to volume ratios. Detailed experimental steps, critical film characterizations, and trouble-shooting guides for each fabrication method are discussed.

Surface fabrication methods for patterned deposition of nanometer thick brushes or micron thick, crosslinked films of an azlactone block co-polymer are reported. Critical experimental steps, representative results, and limitations of each method are discussed. These methods are useful for creating functional interfaces with tailored physical features and tunable surface reactivity.

בדיית משטחים תגובתי עם מברשת, תפור סרטים של פולימרים שיתוף בלוק Azlactone-Functionalized

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

Thin Film Composite Silicon Elastomers for Cell Culture and Skin Applications: Manufacturing and Characterization

In this protocol, we present methods to fabricate thin elastomer composite films for advanced cell culture applications and for the development of skin adhesives. Two different poly-(dimethyl siloxanes) (PDMS and soft skin adhesive (SSA)), have been used for in depth investigation of biological effects and adhesive characteristics. The composite films consist of a flexible backing layer and an adhesive top coating. Both layers have been manufactured by doctor blade application technique. In the present investigation, the adhesive behavior of the composite films has been investigated as a function of the layer thickness or a variation of the Young&#39;s modulus of the top layer. The Young&#39;s modulus of PDMS has been changed by varying the base to crosslinker mixing ratio. In addition, the thickness of SSA films has been varied from approx. 16 &#181;m to approx. 320 &#181;m. Scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy have been used for thickness measurements. The adhesive properties of elastomer films depend strongly on the film thickness, the Young&#39;s modulus of the polymers and surface characteristics. Therefore, normal adhesion of these films on glass substrates exhibiting smooth and rough surfaces has been investigated. Pull-off stress and work of separation are dependent on the mixing ratio of silicone elastomers.
Additionally, the thickness of the soft skin adhesive placed on top of a supportive backing layer has been varied in order to produce patches for skin applications. Cytotoxicity, proliferation and cellular adhesion of L929 murine fibroblasts on PDMS films (mixing ratio 10:1) and SSA films (mixing ratio 50:50) have been conducted. We have shown here, for the first time, the side by side comparison of thin composite films manufactured of both polymers and present the investigation of their biological- and adhesive properties.

A protocol for the manufacturing process of polymeric thin film composite structures possessing either different Young&#39;s moduli or thicknesses is presented. Films are produced for advanced cell culture studies or as skin adhesives.

דק אלסטומרים סיליקון מורכב הסרט תרבית תאים ואפליקציות עור: ייצור ואפיון

In this protocol, we present methods to fabricate thin elastomer composite films for advanced cell culture applications and for the development of skin ...

Developmental Biology

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support substrates. Accomplishing this transfer in a highly controlled, mechanized, and reproducible manner can eliminate the creation of macroscale defect structures (e.g., tears, cracks, and wrinkles) within the thin film that compromise device performance and the usable area per sample. Here, we describe a general protocol for the highly controlled and mechanized transfer of a polymeric thin film onto an arbitrary porous support substrate for eventual use as a water filtration membrane device. Specifically, we fabricate a block copolymer (BCP) thin film on top of a sacrificial, water-soluble poly(acrylic acid) (PAA) layer and silicon wafer substrate. We then utilize a custom-designed, 3D-printed transfer tool and drain chamber system to deposit, lift-off, and transfer the BCP thin film onto the center of a porous anodized aluminum oxide (AAO) support disc. The transferred BCP thin film is shown to be consistently placed onto the center of the support surface due to the guidance of the meniscus formed between the water and the 3D-printed plastic drain chamber. We also compare our mechanized transfer-processed thin films to those that have been transferred by hand with the use of tweezers. Optical inspection and image analysis of the transferred thin films from the mechanized process confirm that little-to-no macroscale inhomogeneities or plastic deformations are produced, as compared to the multitude of tears and wrinkles produced from manual transfer by hand. Our results suggest that the proposed strategy for thin film transfer can reduce defects when compared to other methods across many systems and applications.

We present a procedure for highly controlled and wrinkle-free transfer of block copolymer thin films onto porous support substrates using a 3D-printed drain chamber. The drain chamber design is of general relevance to all procedures involving transfer of macromolecular films onto porous substrates, which is normally done by hand in an irreproducible fashion.

נוהל העברת סרטים פולימריים אל מצעים נקבובי עם פגמים ממוזערים

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...

A Femtoliter Droplet Array for Massively Parallel Protein Synthesis from Single DNA Molecules

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and chemical research. To meet the demand for high-performance microreactors, we developed a femtoliter droplet array (FemDA) device and exemplified its application in massively parallel cell-free protein synthesis (CFPS) reactions. Over one million uniform droplets were readily generated within a finger-sized area using a two-step oil-sealing protocol. Every droplet was anchored in a femtoliter microchamber composed of a hydrophilic bottom and a hydrophobic sidewall. The hybrid hydrophilic-in-hydrophobic structure and the dedicated sealing oils and surfactants are crucial for stably retaining the femtoliter aqueous solution in the femtoliter space without evaporation loss. The femtoliter configuration and the simple structure of the FemDA device allowed minimal reagent consumption. The uniform dimension of the droplet reactors made large-scale quantitative and time-course measurements convincing and reliable. The FemDA technology correlated the protein yield of the CFPS reaction with the number of DNA molecules in each droplet. We streamlined the procedures about the microfabrication of the device, the formation of the femtoliter droplets, and the acquisition and analysis of the microscopic image data. The detailed protocol with the optimized low running cost makes the FemDA technology accessible to everyone who has standard cleanroom facilities and a conventional fluorescence microscope in their own place.

The overall goal of the protocol is to prepare over one million ordered, uniform, stable, and biocompatible femtoliter droplets on a 1 cm2 planar substrate that can be used for cell-free protein synthesis.

מערך מערכת Droplet ליטר ליצירת חלבון מקבילי בנפט ממולקולות דנ א יחיד

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and ...

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

In this paper, we present a protocol to selectively deposit organic materials on textiles, which allows for the direct integration of organic electronic devices with wearables. The fabricated devices can be fully integrated in textiles, respecting their mechanical appearance and enabling sensing capabilities.

שיטת ייצור פשוט Scalable עבור מכשירים אלקטרוניים אורגניים על טקסטיל

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...