Gli autori sono grati per il sostegno della National Science Foundation ai sensi del Grant No. CMMI-00748094 e ONR N000141110629.

Il testo del protocollo è suddiviso in tre sezioni principali: 1) la fabbricazione dei pilastri PDMS (polidimetilossano), 2) la funzionalizzazione delle cime dei pilastri e 3) la formazione e caratterizzazione dei ponti capillari.
1. Fabbricazione dei pilastri PDMS
Questa sezione descrive in dettaglio la fabbricazione dei pilastri PDMS utilizzando la pressofusione con uno stampo in silicio/ SU-8.
<ol><li>
Fabbricazione di stampi in silicio/SU-8
	<ol>
<li>Mettere un 4 pulito in wafer di silicio in una piastra pyrex petri.</li>
		<li>Preparare una soluzione di acido solforico 4:1 (in volume) a perossido di idrogeno (piranha) in un becher separato. Nota: È necessaria estrema cautela nella preparazione e nell'uso della soluzione di piranha. La reazione è altamente esotermica e i guanti isolati saranno necessari per maneggiare i becher. Piranha reagisce violentemente con l'organico. Lasciare raffreddare la soluzione di piranha a temperatura ambiente prima di smaltire. Preparare solo una soluzione sufficiente necessaria per immergere il wafer nel piatto.</li>
		<li>Versare lentamente la soluzione di piranha sul wafer di silicio fino a quando non è completamente sommerso. Lasciare riposare per 15 minuti.</li>
		<li>Togliere il wafer dalla piastra di Petri e risciacquare sotto un flusso di: acqua deionizzata (DI) per 2 min, etanolo per 30 sec, acetone per 30 sec, quindi asciugare con azoto. Nota: Se i residui di acetone sono un problema, si consiglia un risciacquo aggiuntivo con IPA</li>
		<li>Asciugare il wafer su una piastra calda a 150 °C per 15 minuti.</li>
		<li>Rimuovere dalla piastra calda e lasciare raffreddare a temperatura ambiente.</li>
		<li>Spin coat SU-8 2002 sulla superficie del wafer per 40 secondi a 500 giri/min.</li>
		<li>Cappotto di spin SU-8 2050 sul wafer con un programma di spin coater in due gradini. Passo 1: 40 sec a 500 giri/min. Passo 2: 1 min a 1.500 giri/min.</li>
		<li>Rimuovere il wafer dal mandrino di spin e posizionarsi su una piastra calda preriscaldata (65 °C) per 10 minuti.</li>
		<li>Lasciare raffreddare a temperatura ambiente, quindi posizionare la maschera sul wafer.</li>
		<li>Posizionare sotto la lampada ultravioletta ed esporre per 30 secondi a 200 watt.</li>
		<li>Rimuovere la maschera e posizionare il wafer su una piastra calda preriscaldata (95 °C) per 10 minuti.</li>
		<li>Posizionare nella soluzione sviluppatore SU-8 e agitare leggermente fino a quando tutti i SU-8 non esposti non sono stati rimossi. Quindi risciacquare in un flusso di alcol isopropile per 30 secondi, asciugare con azoto.</li>
		<li>Posizionare su una piastra calda preriscaldata (95 °C) per 30 minuti per un hardbake finale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Pressofusione di pilastri PDMS
	<ol>
<li>Mescolare vigorosamente un rapporto di massa 10:1 di base di Sylgard-184 PDMS con agente polimerizzante nel becher.</li>
		<li>Degas PDMS in una camera a vuoto fino a quando tutte le bolle sono sparite.</li>
		<li>Posizionare lo stampo fabbricato nella sezione 1.1 in un grande piatto da 4 in plastica e versare il PDMS.</li>
		<li>Riposizionare il piatto con PDMS e lo stampo nella camera a vuoto. Degas di nuovo fino a quando tutte le bolle sono sparite.</li>
		<li>Mettere l'intero piatto in forno (preriscaldato a 75 °C) per almeno 2 ore. Quindi lasciare raffreddare a temperatura ambiente.</li>
		<li>Tagliare il piatto dal PDMS e il PDMS dal wafer di silicio con una lama di rasoio dritta.</li>
		<li>Ritaglia la regione PDMS con i pilastri dalla massa e conservalo in una piastra di Petri pulita.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Funzionalizzazione delle cime dei pilastri
Questo processo in tre fasi prevede prima l'evaporazione di un film d'oro su un wafer di silicio, seguito dalla litografiadi trasferimento dell'impronta 16 del film d'oro sui pilastri PDMS (fabbricati nella sezione 1), e infine la funzionalizzazione del film d'oro con un monostrato auto-assemblato per renderlo idrofilo.
<ol><li>Fabbricazione di oro su wafer di silicio per litografia a trasferimento di impronte 
	<ol>
<li>Usa una taglierina di vetro per tagliare a dadini un wafer di silicio circolare da 4 pezzi di dimensioni uguali. Nota: i wafer possono essere puliti utilizzando i passaggi 1.1.2-1.1.4 e riutilizzati.</li>
		<li>Evaporare 20 nm di oro direttamente sul wafer di silicio.</li>
		<li>Lasciare il wafer in camera di evaporazione (o in un essiccatore) fino al completamento del punto 3. Questo manterrà il wafer il più pulito possibile.</li>
		<li>Preparare una soluzione di 8 μl:20 ml,(3-mercaptopropil)-trimetossisilano (MPTS): soluzione di toluene in una fiala di vetro pulita.</li>
		<li>Preparare 200 ml di acido cloridrico (HCl) da 16 mM in un bicchiere pulito.</li>
		<li>Metti il wafer con pellicola d'oro nel reattore al plasma.</li>
		<li>Pulire il wafer utilizzando plasma di ossigeno a una pressione di 300 mTorr, potenza di 50 W per 10 min. Nota: Per questa procedura è stato utilizzato un reattore al plasma costruito in casa.</li>
		<li>Mettere il wafer in una piastra pyrex petri piena di 200 etanolo a prova per almeno 10 minuti. Nota: Questo passaggio viene fatto per rimuovere eventuali ossidi instabili che si formano sull'oro a causa del plasma di ossigeno.</li>
		<li>Risciacquare il wafer con etanolo, quindi asciugare con azoto.</li>
		<li>Spin rivestire la soluzione MPTS sul wafer a 500 giri/min per 30 secondi seguita da 2.750 giri/min per 1 min. Nota: MPTS viene utilizzato come strato di adesione tra il PDMS e lo strato d'oro16.</li>
		<li>Togliere il wafer dal filatore e risciacquare sotto un flusso di etanolo. Quindi, sciacquare con acqua DI e asciugare con azoto. Nota: Risciacquare delicatamente per evitare il peeling dello strato d'oro dal wafer di silicio.</li>
		<li>Posizionare il wafer in una piastra pyrex petri che contiene una soluzione HCl da 16 mM sufficiente per immergere completamente il wafer. Lasciare in HCl per almeno 5 minuti. Nota: Mettere delicatamente nella soluzione per evitare che l'oro si stagni. Nota: questo viene fatto per migliorare l'adesione tra il PDMS e lo strato d'oro16.</li>
		<li>Rimuovere il wafer dalla soluzione HCl e asciugare con azoto. Nota: i wafer devono essere utilizzati non più di 15-20 minuti dopo il completamento di questo passaggio.</li>
	</ol></li>
	<li>Litografia di trasferimento dell'impronta dell'oro dal wafer ai pilastri PDMS
	<ol>
<li>Preparare uno scivolo di vetro da 25 mm x 75 mm per ogni campione PDMS risciacquarlo con etanolo, acqua DI e asciugare con azoto.</li>
		<li>Posizionare i pilastri PDMS nella camera al plasma ed eseguire plasma di ossigeno a una pressione di 300 mTorr e una potenza di 50 W per 30 secondi. Nota: la sovraesposizione del PDMS al plasma di ossigeno causerà crepe. Regolare le condizioni plasmatiche di conseguenza.</li>
		<li>Legare la parte posteriore dei substrati PDMS ai vetri puliti applicando loro una leggera pressione. Lo scivolo in vetro facilita le manipolazioni dei pilastri PDMS e il montaggio sul dispositivo descritto al passaggio 3.</li>
		<li>Capovolgere i substrati PDMS con supporto in vetro e premere i pilastri verso il basso sulle pellicole in oro funzionalizzate MPTS (passo 2.1). Applicare inizialmente una pressione moderata, quindi mettere un peso (circa 100 g) sul vetrino per garantire un contatto conforme.</li>
		<li>Lasciare il substrato a contatto con il wafer di silicio per almeno 12 ore.</li>
		<li>Separare il substrato PDMS dal wafer. Se il substrato PDMS è bloccato, utilizzare una lama di rasoio dritta per far infilare con cura un bordo del PDMS fuori dal wafer.</li>
		<li>A questo punto dovrebbe essere presente un film d'oro uniforme sulla parte superiore dei pilastri PDMS. Utilizzare un microscopio ottico per verificare che la pellicola d'oro non sia incrinato o che non manchino parti lungo il pilastro.</li>
	</ol></li>
	<li>Funzionalizzazione dell'oro sulla parte superiore dei pilastri PDMS
	<ol>
<li>Preparare abbastanza acido mercaptoesadecanoico da 1 mM (MHA) in solfossido di dimetile (DMSO) per immergere completamente l'oro sopra i pilastri PDMS. Nota: DMSO viene utilizzato per il suo basso fattore di gonfiore PDMS17.</li>
		<li>Posizionare i substrati PDMS nella soluzione MHA e conservarli lì per almeno 24 ore.</li>
		<li>Rimuovere il substrato dalla soluzione MHA e risciacquare con acqua DI, quindi asciugare con azoto.</li>
		<li>Mettere in camera a vuoto (pressione < 100 mTorr a 25 °C) per almeno 12 ore.</li>
	</ol></li>
</ol>Nota: per verificare che il processo di funzionalizzazione abbia avuto esito positivo, il passaggio 2 può essere eseguito su un pezzo sfuso di PDMS (senza pilastri) e l'angolo di bagnatura può essere testato in un goniometro. Le pellicole in oro MHA dovrebbero avere angoli di contatto dell'acqua in avanzamento e in recupero rispettivamente di <15° e ~0°. 18 di cui: la commissione per i
3. Formazione e caratterizzazione dei ponti capillari
Questa sezione descrive in dettaglio come un ponte liquido può essere introdotto tra due substrati seguito dalla sua caratterizzazione tramite imaging a diverse altezze e volumi di fluidi.
<ol><li>Utilizzando due substrati a pilastri (realizzati nei passaggi 1-2), posizionare uno nella parte superiore e uno nei supporti inferiori. Fissare i substrati utilizzando viti di tensione laterale. Nota: vedere la figura 1 e i risultati rappresentativi per i dettagli del dispositivo.</li>
	<li>Assemblare il dispositivo collegando lo stadio superiore del substrato alla tavola del pane in modo che il substrato superiore sia approssimativamente sopra il substrato inferiore. Diminuire l'altezza tra i due pilastri rivolti a circa 1 mm.</li>
	<li>Allineamento approssimativo: utilizzando le manopole x, y e rotazione sullo stadio inferiore del substrato allineare (a occhio) le strisce dore per i due substrati in modo che siano parallele (guardando dall'alto verso il basso attraverso il substrato superiore).</li>
	<li>Allineamento preciso: posizionare la fotocamera per guardare in basso la lunghezza del pilastro PDMS. Utilizzando il feed della fotocamera dal vivo sullo schermo del computer, regolare ulteriormente la posizione del substrato inferiore in modo che i pilastri siano paralleli.</li>
	<li>Spostare la fotocamera sul lato opposto del dispositivo e ripetere il passaggio 3.4.</li>
	<li>Diminuire la separazione tra i due pilastri fino a quando il pilastro superiore non prende contatto con il pilastro inferiore (utilizzando il feed della fotocamera dal vivo). Azzerare il micro stage digitale. Questo sarà definito come un'altezza dei pori pari a zero.</li>
	<li>Aumentare l'altezza dei pori a circa 200 μm.</li>
	<li>Preparare una siringa con 1-5 μl di un 80% di glicerolo, soluzione di acqua al 20%. Attaccare un ago da 30 G all'estremità della siringa, assicurandosi che nessuna bolla d'aria sia intrappolata all'interno dell'ago. Nota: la miscela acqua/glicerolo viene utilizzata per ridurre l'evaporazione durante l'esperimento. L'acqua può anche essere utilizzata.</li>
	<li>Montare la siringa nella fase di traslazione xyz della siringa con un morsetto meccanico.</li>
	<li>Regolare i micrometri sullo stadio di posizionamento della siringa in modo che l'ago si inserisca nel poro a fessura (parallelo alla lunghezza dei pilastri).</li>
	<li>Diminuire l'altezza del poro fessurato in modo che le superfici superiore e inferiore contattino delicatamente l'ago. Ciò farà in modo che il liquido tocchi entrambe le superfici e formi spontaneamente un ponte capillare.</li>
	<li>Erogare lentamente il liquido dalla siringa nel poro fessurato.</li>
	<li>Utilizzare i micrometri sullo stadio di posizionamento della siringa per rimuovere l'ago dal poro a fessura. Nota: A questo punto, l'altezza del poro a fessura può essere variata e il ponte liquido è stato immaginato. Nota: le immagini possono essere analizzate con il pacchetto software open source 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. Phys. 29, 687-691 (1958).</li><li>Erle, M. A., Dyson, D. C., Morrow, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+bridges+between+cylinders,+in+a+torus,+and+between+spheres.">Liquid bridges between cylinders, in a torus, and between spheres.</a> Aiche J. 17, 115-121 (1971).</li><li>Lambert, P., Chau, A., Delchambre, A., Regnier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+between+two+capillary+forces+models.">Comparison between two capillary forces models.</a> Langmuir. 24, 3157-3163 (2008).</li><li>Mason, G., Clark, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Liquid Bridges Between Spheres. Chem. Eng. Sci. 20, 859-866 (1965).</li><li>De Souza, E. J., Brinkmann, M., Mohrdieck, C., Arzt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+capillary+forces+by+multiple+liquid+bridges.">Enhancement of capillary forces by multiple liquid bridges.</a> Langmuir. 24, 8813-8820 (2008).</li><li>Hornbaker, D. J., Albert, R., Albert, I., Barabasi, A. L., Schiffer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+keeps+sandcastles+standing.">What keeps sandcastles standing.</a> Nature. 387, 765-765 (1997).</li><li>Scheel, M., 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+clues+to+wet+granular+pile+stability.">Morphological clues to wet granular pile stability.</a> Nat. Mater. 7, 189-193 (2008).</li><li>Mastrangeli, M., Ruythooren, W., Celis, J. -. P., Van Hoof, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+for+Capillary+Self-Assembly+of+Microsystems.">Challenges for Capillary Self-Assembly of Microsystems.</a> IEEE T. Compon. Pack. 1, 133-149 (2011).</li><li>Josell, D., Wallace, W. E., Warren, J. A., Wheeler, D., Powell, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Misaligned+flip-chip+solder+joints:+Prediction+and+experimental+determination+of+force-displacement+curves.">Misaligned flip-chip solder joints: Prediction and experimental determination of force-displacement curves.</a> J. Electron. Pack. 124, 227-233 (2002).</li><li>Lin, W., Patra, S. K., Lee, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+Solder+Joints+for+Self-Aligned+Optoelectronic+Assemblies.">Design of Solder Joints for Self-Aligned Optoelectronic Assemblies.</a> IEEE T. Compon. Pack. B. 18, 543-551 (1995).</li><li>Berthier, J., 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=Capillary+self-alignment+of+polygonal+chips:+a+generalization+for+the+shift-restoring+force.">Capillary self-alignment of polygonal chips: a generalization for the shift-restoring force.</a> Microfluid. Nanofluid. 14, 845-858 (2013).</li><li>Lambert, P., Mastrangeli, M., Valsamis, J. 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>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Il metodo qui presentato fornisce un modo per creare ponti capillari in geometria dei pori a fessura, e anche un metodo per l'imaging di questi ponti in modo che la loro morfologia possa essere analizzata e confrontata con la simulazione e la teoria.
Questo metodo incorpora sollievo fisico e modelli chimici selettivi per creare proprietà di bagnatura asimmetriche. Se è presente solo un'eterogeneità chimica, una goccia di liquido rimarrà appuntata sull'eterogeneità fino a quando l'angolo d...

Lo studio della forma e delle forze risultanti causate da ponti capillari è stato oggetto di approfonditistudi 2-7. Inizialmente la maggior parte degli sforzi si concentravano, grazie alla loro semplicità, sui ponti capillari assimmetrici. Spesso i ponti capillari presenti nei sistemi naturali, come quelli presenti nei mezzi granulari e porosi8,9 e i ponti impiegati nelle applicazioni tecnologiche, come per l'auto-assemblaggio capillare nelle tecnologie flip chip10-15 sono asimmetrici con proprietà di bagnatura nonuniformi sulle superfici interagenti. La combinazione di tecniche litografiche migliorate insieme all'accessibilità di semplici strumenti numerici per modellare interfacce fluide consente la creazione e la modellazione di ponti capillari con crescente complessità.
I ponti capillari in geometria a fessura offrono un interessante compromesso: le proprietà di bagnatura direzionale portano a ponti nonaxisimmetrici che mantengono alcuni piani di simmetria (il che semplifica l'analisi). Sono stati studiati teoricamente e numericamente come caso di studio per i mezzi porosi. Gli studi sperimentali sistematici sui ponti capillari nella geometria dei pori a fessura sono stati tuttavia limitati. Qui presentiamo un metodo per creare e caratterizzare ponti capillari in geometria a poro a fessura. In breve, il metodo consiste in 1) la fabbricazione di pilastri per creare un'eterogeneità chimica e fisica, 2) la progettazione di un microstaggio per allineare e manipolare i ponti, e 3) l'imaging dei ponti capillari sia dalla parte anteriore che da quella dei lati per caratterizzarne la morfologia. La caratterizzazione della morfologia del ponte, insieme ai confronti con le simulazioni di evolutore di superficie, sono fornite in una pubblicazione separata1.

<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

Viene presentata una procedura per la creazione e l'imaging di ponti capillari in geometria a fessura.po por. I pilastri idrofobi ad alto rapporto di aspetto sono fabbricati e funzionalizzati per rendere idrofile le loro superfici superiore. La combinazione di una caratteristica fisica (il pilastro) con un confine chimico (la pellicola idrofila sulla parte superiore del pilastro) fornisce un'eterogeneità fisica e chimica che inchioda la linea di contatto tripla, una caratteristica necessaria per creare ponti capillari lunghi ma stretti stabili. I substrati con i pilastri sono attaccati a vetrini e fissati in supporti personalizzati. I supporti vengono quindi montati su microstaggi a quattro assi e posizionati in modo che i pilastri siano paralleli e rivolti l'uno verso l'altro. I ponti capillari si formano introducendo un fluido nello spazio tra i due substrati una volta ridotta la separazione tra i pilastri rivolti a poche centinaia di micrometri. Il microstaggio personalizzato viene quindi utilizzato per variare l'altezza del ponte capillare. Una telecamera CCD è posizionata per l'immagine della lunghezza o della larghezza del ponte capillare per caratterizzare la morfologia dell'interfaccia del fluido. Pilastri con larghezze fino a 250 μm e lunghezze fino a 70 mm sono stati fabbricati con questo metodo, portando a ponti capillari con proporzioni (lunghezza/larghezza) di oltre 1001.

Descrizione del dispositivo sperimentale
Il dispositivo sperimentale può essere suddiviso in quattro parti principali: 1) lo stadio superiore del substrato, 2) lo stadio inferiore del substrato, 3) lo stadio di traduzione xyz della siringa / siringa e 4) la fotocamera / ottica e il supporto della fotocamera. I dettagli di ciascuno seguono:
<ol><li>
Stadio superiore del substrato. Uno stadio di traduzione digitale è collegato a un morsetto di montaggio della serie P tramite ...

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Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

Viene presentata una procedura per la creazione e l'imaging di ponti capillari in geometria a fessura.po por. La creazione di ponti capillari si basa sulla formazione di pilastri per fornire un'eterogeneità fisica e chimica direzionale per fissare il fluido. I ponti capillari sono formati e manipolati utilizzando microstaggi e visualizzati utilizzando una telecamera CCD.

Fabbricazione e visualizzazione di ponti capillari in geometria dei pori a fessura

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 Views.  Johns Hopkins University. Viene presentata una procedura per la creazione e l'imaging di ponti capillari in geometria a fessura.po por. La creazione di ponti capillari si basa sulla formazione di pilastri per fornire un'eterogeneità fisica e chimica direzionale per fissare il fluido. I ponti capillari sono formati e manipolati utilizzando microstaggi e visualizzati utilizzando una telecamera 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.

Fabbricazione, il funzionamento e la visualizzazione del flusso in superficiali acustiche onda-driven Microfluidics Acoustic-controcorrente

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

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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.

Fabbricazione e la sperimentazione di microfluidici optomechanical Oscillatori

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 preparazione di Electrohydrodynamic Ponti da Polar dielettrici liquidi

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.

Reservoir Condizione Pore scala Imaging di più fasi Fluid Utilizzo di X-ray microtomografia

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.

Dinamico Pore scala Reservoir-condizione Imaging di Reazione a Carbonati Utilizzando sincrotrone tomografia veloce

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.

Fabbricazione e caratterizzazione di superconduttori risonatori

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.

Wicking Test per unidirezionali Tessuti: Misure di capillare parametri per valutare capillare pressione nei Processi Liquid Composite Molding

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.

Fabbricazione di microsfere di polimeri per risonatore ottico e applicazioni laser

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.

Fabbricazione di film ultra-sottile di colore con altamente assorbente Media mediante deposizione di angolo obliquo

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.

Espressione di soluzione cementizia poro e l'analisi della sua composizione chimica e la resistività mediante fluorescenza a raggi x

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