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요약

나노미터 두께 브러쉬 또는 미크론 두께의 패턴된 증 착, 가교 된 영화는 azlactone 블록 공동 폴리머의 표면 제작 방법 보고 됩니다. 중요 한 실험 단계, 대표 결과 및 각 메서드의 제한 사항을 설명 합니다. 이러한 메서드는 맞춤형 물리적 기능과 가변 표면 반응성 기능 인터페이스를 만들기 위한 유용 합니다.

초록

이 논문에서는, azlactone 기반 블록 공동 폴리머, 폴 리 (glycidyl 메타 크리 레이트)를 사용 하 여 새로운 서피스를 생성 하는 제조 방법-블록-폴 리 (비닐 디 메 틸 azlactone) (PGMA-b-PVDMA), 표시 됩니다. 아민, thiol, 및 수 산 기 그룹 azlactone 그룹의 높은 반응성 때문에 PGMA-b-PVDMA 표면 응용 프로그램의 다양 한 화학적 또는 생물학적 기능성된 인터페이스를 만들려고 보조 분자와 수정할 수 있습니다. 꽃무늬 PGMA-b-PVDMA 인터페이스의 이전 보고서는 비균일 영화와 제대로 제어 배경 화학 생성 하는 전통적인 하향식 패턴 기술을 사용 하 고 있다. 여기, 우리는 정확한 증 착 필름의 높은 균일 PGMA-b-PVDMA 배경 화학적 비활성 또는 biomolecule 혐오 감을 속성에에서 사용할 수 있는 사용자 지정된 패턴 기법을 설명 합니다. 중요 한 것은, 이러한 메서드는 예금 PGMA-b-PVDMA 영화 완전히 각 처리 단계를 통해 azlactone 기능을 보존 하는 방식으로 설계 되었습니다. 꽃무늬 영화 보기 고분자 브러쉬에 해당 하는 잘 제어 두께 (~ 90 nm) 또는 높은 가교 된 구조 (1 ~ 10 μ m). 브러쉬 패턴 파 릴 렌 이륙을 사용 하 여 생성 됩니다 또는 인터페이스 조립 방법 설명 그리고 전반적인 화학 표면 반응성의 정확한 변조 하는 데 유용 어느 PGMA-b-PVDMA 패턴 밀도 조정 하 여 지시 또는 VDMA 블록의 길이입니다. 반면, 두께, 가교 화 PGMA-b-PVDMA 패턴 사용자 지정된 마이크로-접촉 인쇄 기술을 사용 하 여 얻을 수 있습니다 그리고 높은 로드의 장점은 볼륨 비율에 더 높은 표면적 때문에 보조 재료의 캡처를 제공 합니다. 자세한 실험 단계, 중요 한 영화 characterizations, 및 각 제조 방법에 대 한 문제 해결 지침을 설명 합니다.

서문

다양 하 고 정밀한 화학 및 생물 학적 표면 기능 제어에 대 한 제조 기술을 개발 하는 것은 다양 한 응용 프로그램, 다음 세대의 개발에 환경 오염 물질의 캡처에 대 한 바람직한 바이오 센서, 임 플 란 트, 그리고 조직 공학 장치1,2. 기능 고분자 표면 속성 "에서 접목" 또는 "을" 기술3접목을 통해 튜닝에 대 한 우수한 자료는. 이러한 접근은 단위체의 화학 기능 및 폴리머4,,56의 분자량에 따라 표면 반응성의 제어를 위한 수 있습니다. Azlactone 기반 고분자는 되었습니다 강렬 하 게 공부 하지 이러한 맥락에서 azlactone 그룹 빠르게 커플 반지 개통 반응은 다른 nucleophiles로. 주 아민, 알콜, thiols 및 그로 인하여 더 표면 기능화7,8에 대 한 다양 한 경로 제공 히드라 진 그룹 포함 됩니다. Azlactone 기반 폴리머 영화는 고용 되어 다른 환경 및 생물 학적 응용 프로그램 분석을 포함 하 여 캡처9,10, 셀 문화6,11및 안티 파울 링 / 안티-접착 코팅12. 많은 생물학 응용 프로그램에서 azlactone 폴리머 필름 마이크로 미터 길이 비늘에 나노에서 패턴화 바람직합니다 biomolecule 프레 젠 테이 션, 세포 상호 작용의 공간 제어를 용이 하 게 하거나 표면 상호 작용13, 변조 14,15,,1617,18. 따라서, 제조 방법 화학 기능19를 타협 하지 않고 높은 패턴 균일성과 잘 제어 필름 두께, 제공 하기 위해 개발 되어야 한다.

최근, Lokitz 그 외 여러분 은 PGMAb-PVDMA 블록 공중 합체 표면 반응성을 조작 할 수 있는 개발. 산화물 베어링 표면에 PGMA 블록 몇,20을그룹 azlactone의 표면 밀도 높고 가변을 생성 합니다. 중원소 인터페이스의 생성에 대 한이 고분자 패터 닝에 대 한 보고 방법 생성 비균일 폴리머 필름 배경 지역 잔여 오염 된 전통적인 하향식 사진 평판 접근을 사용 하는 이전 포토 레지스트 재료, 일반적인 화학 및 생물 학적 상호 작용21,,2223의 상부를 일으키는. 여기, 배경 영역을 passivate 하려고 azlactone 그룹, 폴리머 반응성 저하 cross-reaction을 발생 합니다. 이러한 제한 사항을 고려 하면 우리는 최근 브러쉬 패턴에 대 한 기술 개발 (~ 90 nm) 또는 PGMA-b영화의 높은 가교 화 (1 ~ 10 μ m) 완전 하 게 화학 물질을 유지 하는 방식으로 화학적 또는 생물학적으로 불활성 배경으로-PVDMA 폴리머24의 기능입니다. 이러한 방법을 제시 파 릴 렌 이륙, 인터페이스 감독 어셈블리 (IDA), 및 사용자 지정 microcontact 인쇄 (μCP) 기법을 이용 한다. 이러한 패터 닝 방법으로 중요 한 영화 characterizations와 도전과 각 기술와 관련 된 제한 사항에 대 한 매우 상세한 실험 방법은 여기 서 면 및 비디오 형식에 표시 됩니다.

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프로토콜

1. PGMA-bPVDMA 합성20

  1. PGMA 매크로 체인 전송 에이전트 (매크로-CTA)의 합성
    1. 마그네틱 볶음 소계 코팅 바 장착 250 mL 라운드-하단 반응 flask을 사용 합니다.
    2. Glycidyl 메타 GMA의 14.2 g 결합 (142.18 g/mol) 2-cyano-2-틸 라우릴 trithiocarbonate (CPDT)의 490.8 mg와 (346.63 g/mol), 2, 2 '-azobis (4-methoxy-2, 4-디 메 틸 valeronitrile)의 87.7 밀리 그램 (V-70) (308.43 g/mol) (CPDT의 어 금 니 비율: V-70 = 5:1), 및 공기 무료 둥근 바닥 플라스 크에 벤젠 (100 mL).
    3. 아르곤을 사용 하 여 반응 혼합물을 드 고 30 분 동안 저 어. 그 후 솔루션 30 ° C에서 온도 제어 오일 욕조에 넣고 18 h에 대 한 반응.
      참고: 매크로-CTA에 대 한 타겟된 분자량 10000 g/mol. 18 시간 합리적인 변환에 도달 하는 데 필요한 시간을 결정 했다. 폴리머 솔루션의 색상은 투명 한 노란 빛.
    4. 18 h 후 액체 N2에서 둥근 바닥 플라스 크를 잠수 하 여 반응을 종료.
    5. 헥 산의 400 mL에 고분자/벤젠 (~ 100 mL)의 빛 노란색 솔루션을 붓는 의해 고분자를 침전.
    6. 저 어 5 분 침전에 대 한 혼합 비 커의 하단에 정착 됩니다 및 여과 의해 회수 됩니다.
    7. 진공에서 촉진 하룻밤 건조. 다음 tetrahydrofuran (THF) 400 mL에 희석. 다시 hexane에 침전.
    8. 밤새 아르곤으로 다시이 새로운 침전을 건조.
      참고: 매크로 CTA 좋은 노란색 분말 이다. 반응의 제품의 수율 ~ 43.8% 될 것입니다. Mn PGMA 매크로-CTA의 1.506의 증가할수록 (PDI)와 7,990 g/mol 이다 (MW = 12,030 g/mol).
  2. PGMA-b-PVDMA의 합성
    1. Fractionally 감소 압력, VDMA 증 류 그리고 사용 중간 분수 (~ 70%)를 보유.
      참고:이 중 합 억제제를 제거 하려면 필요 합니다. 증 류 법 기구 Schlenk 라인에 연결 하 고 공기 인감 밸브는 부분적으로 진공 라인에 열립니다. 최소한의 열 VDMA 단위체에 초당 1 방울의 속도로 distilling 시작 될 때까지 varistat와 난방 맨 틀을 사용 하 여 적용 됩니다.
    2. PGMA-macroCTA (1.669 g), V-70 2-비닐-4,4-디 메 틸 azlactone (VDMA) (139.15 g/mol) 단위체 (10.436 g) 결합 (14.5 밀리 그램, PGMA macroCTA의 어 금 니 비율: V-70 = 3:1)와 벤젠 (75.0 mL)을 갖춘 단일 목 250 mL 라운드-하단 반응 flask에는 테 플 론 코팅 자석 저 어 바입니다.
      참고: 분자량 정보, PVDMA: 139.15 g/mol, PGMA-macroCTA: 12,030 g/mol, 벤젠: 78.11 g/mol.
    3. 고 순도 아르곤과 30 분 저 어 혼합 드을 다음 18 h에 32 ° C에 기름 목욕에.
    4. 액체 N2에서 둥근 바닥 플라스 크를 잠수 하 여 반응을 종료.
    5. 헥 산으로 세 번 폴리머를 침전 하 고 진공에서 실 온에서 건조.
    6. 크기 배제 크로마토그래피 (S)를 사용 하 여 분자량 및 PDI 제품의 특성 ( 재료의 표참조) Lokitz 외 에 절차에 따라 20. 크기 배제 크로마 토 그래프 (S) PLgel 5 µ m 혼합 C 열 (300 x 7.5 m m) 시리즈, 굴절률 검출기 장착 (파장 = 880 nm), 포토 다이오드 배열 검출기, 다 각 산란 (MALS) 감지기 (파장 = 660 nm), 그리고 점도 계 ( 재료의 표참조).
      참고: 모든 실험 수행 PGMA와 PVDMA이 원고 사용 제품에서 블록 길이 56와 175, 각각. 블록 공중 합체의 분자량은 37,620 g/mol와는 PDI는 1.16.

2. 실리콘 기판 위에 파 릴 렌 스텐실 패턴의 생성

  1. 파 릴 렌 코팅
    1. 50 %wt. 소 프로 파 놀 (IPA)는 5 분 동안 물에서에서 쥡니다 뒤 5 분 동안 물에 50 %wt. 아세톤에 실리콘 웨이퍼 sonicate
    2. 이온된 (DI) 수와 타격 건조 질소 가스로 실리콘 웨이퍼 린스.
    3. 파 릴 렌 coater를 사용 하 여 4 인치 실리콘 웨이퍼에 80 nm와 1 µ m 두께 파 릴 렌 N 입금 ( 재료의 표참조).
      참고: 표면 profilometer를 사용 하 여 파 릴 렌 필름의 두께 특성 ( 재료의 표참조).
      1. 각 개별 파 릴 렌 코팅 시스템에 대 한 파 릴 렌 이합체 질량 파 릴 렌 필름 두께 보정.
        참고: 현재 시스템에서 ~ 80 mg와 ~ 1000 mg 파 릴 렌 N 이합체 필요 했다 각각 80 nm와 1 µ m 필름 두께를 (얻은 보정 곡선에 따라).
      2. 파 릴 렌 coater의 작동 시 다음 설정 사용: 압력: 80 mTorr, 기간: 1 h로 온도: 690 ° C, 기화 온도: 160 ° c.
  2. 사진 평판
    1. 웨이퍼 20 분; 100 ° C에서 오븐에 구워 다음 웨이퍼는 상 온에서 또 다른 3 분 동안 앉아 보자.
      참고: 추가 대기 시간에는 감광의 접착 향상 시킵니다.
    2. 긍정적인 감광 제의 2 개 mL를 추가 ( 재료의 표참조) 파 릴 렌 코팅 된 웨이퍼의 중심에 분배 하 고. 스핀 코트 30 3000 rpm에서 웨이퍼 s.
      참고: 스핀 코팅 후드에서 수행 되어야 합니다.
    3. 1 분, 1 분에 105 ° C에서 철판에 구워 웨이퍼를 기다립니다.
    4. 마스크 정렬 시스템에서 포토 마스크를 로드 ( 재료의 표참조). 자외선에 웨이퍼를 노출 (λ = 325 nm) 10 65 mJ/cm2의 복용량과 s.
    5. 웨이퍼는 상 온에서 또 다른 5 분 동안 앉아 보자.
    6. 웨이퍼를 개발 개발자에 잠수 하 여 2 분에 대 한 (참조 테이블의 재료) 솔루션 이온 물, 웨이퍼를 헹 구 고 다음 N2와 함께 건조. 이렇게 후드.
      참고: 개발, 후 포토 레지스트가 나타납니다 완전히 제거 된 UV에 노출 된 지역에서. 광학 현미경을 사용 하 여 ( 테이블의 자료참조)는 웨이퍼를 확인.
  3. 반응성 이온 에칭
    1. 반응성 이온 에칭 (RIE) 도구를 사용 하 여 ( 재료의 표참조) 산소 플라즈마와 함께 개발 된 웨이퍼를 식 각 하.
    2. 50 cm3/min 20 mTorr의 챔버 압력에의 한 산소 유량을 적용 합니다.
    3. 파 릴 렌 필름 두께 1 µ m, 50 W의 RF 전원 및 사용 500 W의 유도 결합된 플라즈마 (ICP) 전원 100 s 패턴된 영역에서 노출된 파 릴 렌을 제거 했다. 이 파 릴 렌에 대응 1.0 1.15 µ m/min의 속도 에칭.
    4. 파 릴 렌 두께 80 nm, 50 W의 사용 RF 전원 및 ICP 전력 200 W 55의 패턴된 영역에서 노출된 파 릴 렌을 제거 하는 s. 이 해당 하는 파 릴 렌 570-620 nm/min의 속도 에칭.
      참고: 효율적인 파 릴 렌 제거에 대 한 결정은 파 릴 렌 엣지 각 리에 시스템에 대 한 속도.
    5. 에칭된 기판 광학 현미경으로 검사 합니다. 실리콘 표면에 파 릴 렌 노출된 영역에서 완전히 제거 후 반짝이 표시 됩니다.
    6. 확인 깊이 표면 profilometer를 사용 하 여 에칭 ( 재료의 표참조).

3. 파 릴 렌 이륙 절차

  1. 폴리머 솔루션의 준비
    1. PGMA-b분해-클로 프롬 (1 %wt.)로 PVDMA. 클로 프롬 무수 azlactone 그룹의 가수분해를 방지 해야 합니다.
      참고: 클로 프롬은 기본 용 매는 폴리머에 대 한 용 해도의 높은 학위를가지고 있기 때문에 다른 유기 용 제25에 비해 단일 폴리머 체인의 더 균일 한 표면 증 착에 대 한 허용.
  2. 청소기 플라즈마 파 릴 렌 스텐실을 청소
    1. 플라즈마 클리너 ( 재료의 표참조) 주 전원 켜고 파 릴 렌 코팅 기판 플라즈마 클리너 챔버에 넣어.
    2. 켜고 진공 펌프 압력 게이지 미만 400 mTorr까지 챔버에 공기를 철수.
    3. 약간 미터링 밸브를 열고 압력 계기 800-1000 mTorr 표시 될 때까지 플라즈마 클리너 입력 공기를 허용 합니다.
    4. Hi 모드 RF를 선택 하 고 3 분에 대 한 기질을 폭로.
    5. 프로세스의 끝에, 해제 RF 전력 및 진공 펌프.
    6. 플라즈마 클리너 끄고는 기판 제거.
      참고: 플라즈마 청소 후 표면 친수성 동작 (그림 1B)을 보여 줍니다. 물 접촉 각의 벌 거 벗은 실리콘 표면 전과 후 청소 하는 플라즈마는 27 ° ± 2 °, 0 °, 각각.
  3. 스핀-코팅 PGMA-b-PVDMA, 어 닐 링 및 파 릴 렌 스텐실 위에 쥡니다
    1. 즉시 스핀 코트 1% wt. PGMA-b의 100 µ L로 기판-PVDMA 1500 rpm, 15에 무수 클로 프롬에 스핀 coater를 사용 하 여 s ( 재료의 표참조).
      참고: 스핀-코팅 필름 비 균일 급속 한 클로 프롬 증발에 의해 발생을 최소화 하기 위해 폴리머 솔루션 pipetting의 1-2 s 내에서 수행 합니다.
    2. 110 ° c는 진공 오븐에서 폴리머 필름 anneal ( 재료의 표참조) 18 h.
      참고: 어 닐 링 폴리머 microphase 분리 및 표면26GMA 블록의 표면 부착 할 수 있습니다.
      1. 어 닐 링, 후 기판의 접촉 각을 측정 하 여 폴리머 코팅을 특징. 표면 75 ° ± 1 ° (그림 1C)20의 접촉 각도 표시합니다.
    3. 아세톤 또는 클로 프롬 파 릴 렌 레이어 및 어떤 physisorbed 폴리머 제거를 10 분의 20 ml 기판 sonicate
      참고: 다음 쥡니다 조건 사용: 울트라 소닉 파워, 284 W; 동작 주파수, 40 kHz ( 재료의 표참조).
      참고: 파 릴 렌 수 또한 될 벗 겨 기판에서 기판의 가장자리에 스카치 테이프의 조각을 적용 다음 테이프 멀리27이 겠 지 여.
    4. 특성까지 진공에서 기판은 desiccator 저장 합니다.

figure-protocol-6157
그림 1: 각도 측정 처리 실리콘 기판에 대 한 문의. (A) (후 어 닐 링 및 클로 프롬에 쥡니다) 실리콘, 플라즈마 청소 실리콘 (B) , (C) 스핀 코팅 실리콘 PGMA-b-PVDMA을 맨 손으로. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

4. PGMA-b-PVDMA 어셈블리 인터페이스 감독 절차

참고:이 절차는 화학적으로 불활성 배경 (4.1 단원), 또는 응용 프로그램에 따라 생물학적으로 불활성 배경 (4.2 단원)를 포함 하는 기판에 수행할 수 있습니다.

  1. 실리콘 기판에 화학적으로 불활성 배경의 준비
    1. 벌 거 벗은 실리콘 (3.2 단원) 청소 청소기 산소 플라즈마를 사용 합니다.
    2. 플라스틱 페 트리 접시에 trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS)의 100 µ L 및 페 트리 접시 옆 진공 desiccator 내부 실리콘 기판 장소.
    3. 화학 증기 증 착 (CVD)에 대 한 1 시간에 대 한 진공 (-750 Torr)를 적용 합니다.
      주의: TPS는 매우 독성이 고 연기 후드 내부 CVD 프로세스를 수행 해야 합니다.
      참고: 1 시간 후 기판 소수 동작을 보여 줍니다. 109 ° ± 3 °의 접촉 각은 일반적으로 CVD 과정 후 측정 됩니다. TPS 필름의 두께 1.5 ± 0.5 nm.
      참고: TPS 차단 PGMA-b반응 표면 산화물의 반응-PVDMA.
    4. 파 릴 렌 (1 µ m 두께)와 웨이퍼 코트. 평판과 에칭 파 릴 렌 패턴 (2 절)을 생성 하 고 노출된 영역에서 TPS 레이어 멀리 식 각 하는 반응성 이온을 수행 합니다.
  2. 실리콘 기판에 폴 리 에틸렌 글리콜 (PEG) 배경 준비 합니다.
    1. 사용 하 여 산소 플라즈마 청소기 3 분 청소 벌 거 벗은 실리콘 기판 (3.2 단원).
    2. 1 h (단원 4.1.2)에 대 한 TPS의 증 착을 수행 합니다.
    3. 기판 표면28,29에 못 레이어 생성 하 18 h 초순에 Pluronic F-127의 0.7 %wt / v 솔루션에 젖어.
      참고: Pluronic 2 개의 나무 못 사슬 사이의 소수 성 폴 리 프로필 렌 옥 사이드 (PPO) 폴리머 블록을 포함합니다. PPO 블록 앵커 TPS 표면에 폴리머 못 체인 솔루션28에 노출 되는 동안.
    4. 워시와 린스 초순의 100 mL로 5 분 동안 기판.
    5. 파 릴 렌 coater를 사용 하 여 4 인치 실리콘 웨이퍼에 80 nm와 1 µ m 두께 파 릴 렌 N 입금.
    6. 사진 평판 및 반응성 이온 에칭 파 릴 렌 패턴 (2 절)을 생성 하기 위해 수행 합니다.
  3. 쥡니다, 스핀-코팅 PGMA-b-PVDMA 폴리머, 고 어 닐 링은 기판의
    1. 화학적으로 불활성 (TPS) 기판 (4.1 단원) 또는 파 릴 렌 레이어를 제거 하는 아세톤에서 10 분 못 기능 기판 (단원 4.2)을 sonicate.
    2. 스핀 코트 1% wt. PGMA-b의 100 µ L로 sonicated 기판-15 1500 rpm에서 무수 클로 프롬에 PVDMA s.
    3. 18 h에 대 한 진공에서 110 ° C에서 고분자 필름 anneal
    4. 아세톤 또는 제거 physisorbed 폴리머 표면에 배경 영역에 존재 하는 10 분에 대 한 클로 프롬에 기판 sonicate
    5. 추가 사용까지는 기판 진공 desiccator 저장 합니다.

5. 사용자 정의 PGMA-b-PVDMA 마이크로-접촉 인쇄 (μCP)

  1. PDMS 스탬프 제작
    1. 표준 사진 평판 절차30에 따라 실리콘 마스터 조작. CVD 프로세스 (단원 4.1.2)를 사용 하 여 실리콘 마스터에 안티 접착제 TPS를 입금.
      참고: 실리콘 몰드 다루어야 TPS, 사용 되 고 다시 적용 하는 사용 된 후 처음으로 5-10 시간.
    2. 우표 (PDMS 전조 경화 에이전트 대량 비율 10:1)31의 제작을 위해 표준 소프트 리소 그래피 방법을 수행 합니다.
      참고:이 연구에 사용 된 우표의 micropillar 배열 구성 (직경 5-50 µ m, 높이 = = 20 µ m).
    3. 단일 스탬프를 잘라. Sonicating HCl (1 M), 아세톤에 5 분에서에서 10 분 뒤에 에탄올에 5 분 여 스탬프를 청소.
    4. 대류 오븐 잔류 유기 용 매를 제거 하려면 20 분 동안 80 ° C에 우표를 건조.
  2. PGMA-b의 Microcontact 인쇄 실리콘 기판에-PVDMA
    1. PDMS 스탬프 CVD 프로세스 (단원 4.1.2)를 사용 하 여 표면에 예금 TPS.
      참고: TPS 레이어 스탬프 표면에 폴리머의 결합을 방지 하기 위해 사용 됩니다.
      참고: 접촉 각도 측정 그림 2 (인세트 A, B)에서 같이 TPS 흡착 후 우표의 특성을 사용할 수 있습니다.
    2. 0.25-1의 농도에 무수 클로 프롬에 PGMA-b-PVDMA 폴리머 분해 %wt.
    3. 3 분 위한 폴리머 솔루션의 5 mL에 우표를 잠수함.
    4. 플라즈마는 PGMA 블록 (3.2 단원) 커플링에 대 한 깨끗 한 표면에 3 분에 대 한 2 × 2 cm 벌 거 벗은 실리콘 기판 청소.
    5. 폴리머 솔루션에서 폴리머 코팅 우표를 꺼내.
      참고: 우표 들은 아직 젖어 솔루션의 레이어 위에 존재 하는 동안 인쇄를 위해 사용 해야 합니다.
    6. 실리콘 기판에 직접 체결된 우표를 붙이다.
    7. 수동 드릴 프레스 스탠드 ( 테이블의 자료를 참조)를 사용 하 여 패턴 전송을 촉진을 실리콘 표면에 폴리머 코팅 스탬프를 누르면 (그림 3). 폴리머 솔루션에서 코팅된 우표 밖으로 복용 후 스탬프 (1-2 s) 이내 기판에 즉시 적용 됩니다.
      참고: 모두 실리콘 PDMS 스탬프는 스탬프32균일 하지 않은 또는 높은 압력 PDMS 스탬프 변형을 최소화 하기 위해 양면 테이프 백업에 배치 될 수 있습니다.
    8. 언론에 등각 접촉 폴리머 체결 스탬프와 1 분 사용 75 g/c m2(7.35 kPa)의 예상된 압력에 대 한 실리콘 기판 사이 적용 합니다.
    9. 부드럽게 실리콘 표면에서 스탬프를 구분 합니다.
    10. 18 h 110 ° C에서 진공 오븐에서 즉시 인쇄 실리콘 기판 anneal
    11. 아세톤 또는 어떤 물리적으로 흡착 PGMA-b제거 하려면 10 분에 대 한 클로 프롬에 인쇄 된 실리콘 기판 sonicate N2-PVDMA을 다음.
      1. PGMA-b의 성공적인 전송 확인 (인쇄 단계) 후 PDMS 스탬프를 (어 닐 링 및 쥡니다 단계) 후 인쇄 실리콘 표면 특성 분석을 수행-PVDMA.
        참고: 표면 profilometer와 감쇠 총 반사율 푸리에 변환 적외선 분광학 (ATR FTIR) 분석 인쇄 실리콘 기판 및 PDMS 스탬프를 각각 분석 하는 데 사용할 수 있습니다.
    12. 특성까지 진공에서 기판은 desiccator 저장 합니다.

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그림 2 : 치료 PDMS 스탬프 (상대 강도)에 대 한 ATR FTIR 측정. (A 삽입 된.) 벌 거 벗은 PDMS 스탬프 각도 측정을 문의 하십시오. (B 삽입) TPS에 대 한 접촉 각 측정 치료 PDMS 스탬프. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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그림 3: 실리콘 기판에 PGMA-b-PVDMA 솔루션의 μCP에 대 한 설정. 절차 PGMA-b-PVDMA 폴리머 코팅 TPS 기능성된 PDMS 스탬프 (A) 수동 드릴 프레스, (B) 의 사용을 포함, (C)는 플라즈마 청소 2 × 2 cm 실리콘 기판, 및 (D) 양면 테이프.

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결과

접촉 각 측정은 PGMA-b-PVDMA와 실리콘의 기능화를 평가 하기 위해 사용할 수 있습니다. 그림 1 은 다른 처리 단계 동안 실리콘 기판의 접촉 각을 보여준다. 청소 하는 플라즈마 실리콘 기판의 친수성 동작 그림 1B에서 표시 됩니다. 접촉 각 폴리머 스핀 코팅 및 어 닐 링은 75 ° ± 1 ° 후(그림 1C)...

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토론

이 문서에서는 PGMA-b를 패턴화 하는 세 가지 방법을 제공-PVDMA, 각각의 장점과 단점의 그것의 집합. 파 릴 렌 이륙 메서드 블록 공동 고분자 마이크로 나노 해상도 패턴화 하는 다재 다능 한 방법 이며 다른 패터 닝 시스템33,,3435에서 증 착 마스크로 사용 되었습니다. 때문에 그것의 상대적으로 약한 표면 접착, 파 릴 렌 스?...

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공개

저자는 공개 없다.

감사의 말

이 연구는 캔자스 주립 대학에 의해 지원 되었다. 이 연구의 일부에 대 한 Nanophase 물자는 과학, 과학적인 사용자 시설 부문, 기본적인 에너지 과학의 사무실과 미국 에너지 부 오크 리 지 국립 연구소에서 후원은 센터에서 실시 되었다.

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자료

NameCompanyCatalog NumberComments
Material
Ethanol, ≥ 99.5%Sigma-Aldrich459844-
HCL, 1.019 N in H2OFluka Analytical318949-
Acetone, ≥ 99.5%Sigma-Aldrich320110-
Benzene, ≥ 99.9%Sigma-Aldrich270709-
Isopropanol, ACS reagent, ≥99.5%Sigma-Aldrich190764
HexaneFisher ChemicalH292-4-
ArgonMatheson GasG1901175-
Tetrahydrofuran (THF), ≥ 99.9%Sigma-Aldrich401757-
Pluronic F-127Sigma-AldrichP2443-
Polydimethyl Siloxane (PDMS) Slygard 184Dow Corning4019862-
Trichloro (1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS), 97%Sigma-Aldrich448931It is toxic. Work with it under hood
Anhydrous Chloroform, ≥ 99%Sigma-Aldrich372978-
Positive Photoresist AZ1512MicroChemicalsAZ 1512amber-red liquid, density 1.083 g/cm3, spin coating step should be done under the hood
Developer AZ 300 MIFMicroChemicalsAZ300 MIFclear colourless liquid with slight amine odor and density of 1 g/cm3
1,2-Vinyl-4,4- dimethyl azlactone (VDMA)Isochem North America, LLCVDMA-
2-cyano-2-propyl dodecyl trithiocarbonate (CPDT)Sigma-Aldrich723037-
2,2′-Azobis (4methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile) (V-70)Wako Specialty ChemicalsCAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8-
Parylene NSpecialty Coating Systems15B10004-
NameCompanyCatalog NumberComments
Equipment
Parylene CoaterSpecialty Coating SystemsSCS Labcoater (PDS 2010)-
Mask alignment systemNeutronix QuintelNXQ8000-
Oxygen Plasma EtcherOxford InstrumentsPlasma Lab System 100-
Surface ProfilometerVeecoDektak 150Scan type was standard hill. Scan duration and force were 120 s and 1 mg, respectively.
Brightfield Upright MicroscopeOlympus CorporationBX51-
Oxygen Plasma  CleanerHarrick PlasmaPDC-001-HP-
Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR)Perkin ElmerATR-FTIR 100-
Atomic Force Microscopy (AFM)PicoPlusPicoplus atomic force microscopeVeeco MLCT-E cantilevers with a 0.5 N/m spring constant. Scan speeds varied between 0.25 and 1 Hz.
Scanning Electron Microscopy (SEM)Hitachi Science Systems Ltd., Tokyo, Japan--
Rotary Tool WorkstationDremelModel 220-01-
Spin CoaterSmart CoaterSC100-
Vacuum OvenYamato Scientific Co.PCD-C6(5)000)-
Size Exclusion Chromatography (SEC)Waters Alliance 2695 Separations Module720004547EN-
Refractive Index (RI) detectorWatersModel 2414-
Photodiode Array DetectorWatersModel 2996, 716001286-
Multi-angle Light Scattering (MALS) DetectorWyatt TechnologyminiDAWN TREOS II-
ViscometerWyatt TechnologyViscostar-
PLgel 5 µm mixed-C columns (300 x 7.5 mm)Agilent5 µm mixed-C columns-
EllipsometerJ. A. Woollamalpha-SECauchy model, PGMA and PVDMA layers had refractive indices of 1.50 and 1.52 at 632 nm
Ultrasonic SonicatorFischer ScientificFS-110H-

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