הפרוטוקול שלנו מספק שיטת ייצור מפורטת של ערוצי ננו-גובה המשלבים תפעול גל אקוסטי פני השטח באמצעות ליתיום ניוביאט עבור ננופלואידים אקוסטיים. טכניקה זו יכולה לשמש לביצוע משטח פלזמה בטמפרטורת החדר מופעל מליטה רב שכבתית של ליתיום ניוט גביש יחיד, תהליך שימושי באותה מידה עבור מליטה ליתיום niobate או דו תחמוצת הסיליקון ותחמוצות אחרות. כל פסולת וחלקיקים יש להסיר במהלך ניקוי משטח פלזמה מופעל תהליכים כדי למנוע כשל מליטה היווצרות ערוץ ננו גובה.
הדגמה חזותית של שיטה זו יכולה ללכוד את כל תהליך הייצור בפירוט וכתוצאה מכך הצגה ברורה של הפרוטוקול לחוקרים אחרים. כדי להכין מסכת תעלה בגובה ננו, מניחים רקיק חרוט עם דפוס שנועד להיות פוטוליטוגרפיה נורמלית בהליכי ההמראה לתוך מערכת תצהיר sputter ולמשוך את ואקום התא לחמש פעמים 10 כדי שלילי שישה מיליטור. אפשר לארגון לזרום ב 2.5 מיליטור וכרום sputter ב 200 וואט כדי לייצר 400 ננומטר עבה מסכת הקרבה בתוך 18 דקות.
בסוף התצהיר, לחלוטין להטביע את הוופל בסק של אצטון sonicate את הוופל בעוצמה בינונית במשך 10 דקות. בסוף sonication, לשטוף את הוופל עם מים deionized ולייבש את הוופל עם זרימת חנקן יבש. ואז להשתמש מסור dicing לחלק את הוופל לתוך שבבים בודדים עם דפוס ננו-חתוך אחד לכל שבב.
כדי להמציא את תעלת הננו-גובה, מניחים את הוופל בתא תחריט יון תגובתי. הגדר את הפרמטרים התא כפי שצוין לייצר ננו-חתוך עמוק 120 ננומטר בליתיום ניובאט. כדי לקדוח את הפולגות והשקעים של התעלה, השתמשו בקלטת דו-צדדית כדי לחבר צלחת פלדה קטנה לתחתית צלחת פטרי ואת השבב החרוט לצלחת.
ממלאים את המנה במים כדי לטבול את השבב באופן מלא ולחבר מעט מקדחת יהלום בקוטר 0.5 מ"מ ללחיצה על מקדחה. לאחר מכן לקדוח במהירות של לפחות 10, 000 סיבובים לדקה כדי למכונה את הדחפים הרצויים ושקעים. עבור תחריט רטוב כרום, להשתמש בעט תחריט קצה יהלום כדי לסמן בבירור את המשטח שטוח unetched של ליתיום niobate שנקדח כדי לעקוב אחר איזה צד ערוץ ננו גובה ממוקם sonicate השבבים תחריט כרום.
לניקוי ממס של השבבים, מניחים זוגות שבבים המורכבים ממכשיר גל אקוסטי משטח אחד ושבב דיכאון ננומטרי חרוט אחד ומטבולים את הזוגות במקומה של אצטון שהונחה עם אמבט sonication. לאחר שתי דקות של sonication באצטון, sonicate את השבבים במתנול לדקה אחת. בסוף sonication מתנול, לשטוף את השבבים במים deionized.
לאחר מכן, מוסיפים מי חמצן לחומצה גופרתית ביחס של 1-3 ברדס מאוורר היטב ומעבירים את כל השבבים למחזיק טפלון. בזהירות מניחים את המחזיק לתוך המקור של חומצת פיראנה במשך 10 דקות לפני שטיפה את השבבים ואת המחזיק בשתי אמבטיות מים deionized רציף. לאחר שטיפה השנייה, לייבש את השבבים עם זרימת חנקן יבש מיד למקם את הדגימות לתוך ציוד הפעלת פלזמה חמצן שמירה עליהם מכוסים במהלך הטיפול כדי למנוע זיהום.
באמצעות 120 וואט של חשמל תוך חשיפת השבבים לזרימת חמצן ב 120 סנטימטרים מעוקבים סטנדרטיים במשך 150 שניות, להפעיל את משטחי השבב עם הפלזמה. בסוף ההפעלה, מיד להטביע את הדגימות באמבט מים deionized טרי במשך שתי דקות לפחות. לאחר ייבוש השבבים עם זרימת חנקן יבשה, הניחו בזהירות את שבב הננו-חריץ על שבב התקן הגל האקוסטי של פני השטח במיקום הרצוי עם השבבים המיושרים בכיוון המתאים.
לאחר מכן השתמש פינצטה או דומה ללחוץ על המדגם ממרכזו ליזום את הקשר, החלת לחץ עדין על אזורים שלא הצליחו להתחבר לאחר הדיכאון הראשוני. לאחר מכן, מניחים את הדגימות מלוכדות מהדק צץ כדי להפעיל בבטחה עומסים למרות התפשטות תרמית ומניחים את הדגימות מהודק לתוך תנור טמפרטורת החדר. לאחר מכן להגדיר את טמפרטורת התנור ל 300 מעלות צלזיוס עם קצב רמפה של שתי מעלות צלזיוס לדקה מקסימום עם זמן להתעכב של שעתיים לפני כיבוי אוטומטי.
כדי לבחון את תנועת הנוזלים בננו-חריץ שהושלם, מקם את שבב הננו-חריץ תחת מיקרוסקופ הפוך וסובב את השבב דרך מסנן קיטוב ליניארי בנתיב האופטי כדי לחסום באופן מתאים את הכפלת התמונה המבוססת על birefringence בניוט ליתיום. לאחר מכן הוסיפו מים לא יציבים במיוחד לפנים ודמיין את התקדמות הנוזלים. לתנעת גלים אקוסטיים על פני השטח, חבר בולמים לקצוות התקן הגל האקוסטי של פני השטח כדי למנוע גלים אקוסטיים משתקפים והגדר את תדר תהודה על מחולל אותות סביב 40 מגה הרץ.
השתמש במגבר כדי להגביר את האות ולהשתמש oscilloscope כדי למדוד את המתח בפועל, זרם וכוח להחיל על המכשיר. לאחר מכן להחיל שדה חשמלי סינוזואידי על מתמר interdigital ולתרשם את תנועת הנוזל במהלך ההתניה בתוך ננו-חריץ. בתמונות אלה, מילוי נימי של מים deionized אולטרה pure לתוך אחד 100 ננומטר גבוה 400 מיקרומטר ערוץ רחב אחד 100 ננומטר גבוה 40 מיקרומטר ערוץ רחב מוצג.
כוחות נימיים לצייר מילוי נוזלים של ננו-חתוך כולו עם טיפה של מים אולטרה סגולים מועברים דרך התוך ואת המילוי התרחש מהר יותר בתוך התעלה הצרה בשל כוח נימי גדול יותר שלה. בניסוי זה, מים ב חריץ גובה 100 ננומטר נוקז כדי להראות ממשק אוויר מים עם האורך המרבי באמצע המציין אנרגיה אקוסטית מקסימלית באמצע התקן הגל האקוסטי פני השטח. נדרש כוח יישומי סף של כוואט אחד כדי לאלץ את הלחץ האקוסטי להיות גדול יותר מהלחץ נימי כדי להניע תופעת ניקוז גלויה.
רוב תהליכי הייצור צריך להתבצע בחדר נקי כדי למנוע זיהום חלקיקים מיקרוסקאלי ונוזל המשמש למילוי צריך להיות ultrapure כדי למנוע סתימת ננו-חריץ. הגישה שלנו מציעה מערכת ננו אקוסטית fluidics לחקירה של מגוון רחב של בעיות פיזיות ויישומים ביולוגיים בננומטרי.
