The authors acknowledge many useful discussions with M. Caggioni and support from Proctor and Gamble in the form of an internship for NAB.

장치 일회 사용 재료 1. 준비 <ol><li> 튜브의 제조 <ol><li> 15cm 세그먼트로 튜브 잘라. 튜빙은 1.6 mm, 내경 3.2 mm, 외경을 갖는다. </li><li> 꽉 튜브 세그먼트는 수직으로 테이프를 사용. 과량의 불소 용액을 수집하기 위해 튜브 아래에 종이 타월을 놓습니다. </li><li> 이 내측 벽에 전체 둘레에 접촉한다되도록, 주사기를 이용하여 각 튜브 세그먼트의 상단 개구부에 불소 수지 용액 100 ㎕를 주입한다. </li><li> 튜브 세그먼트 불소 용액을 과량을 제거하기 위해 1 시간 동안 자리에 정지 할 수 있습니다. </li><li> 밖으로 떨어지지 않았다 튜브의 바닥면에서 어떤 불소 용액을 청소합니다. 위치를 걸려에서 튜브를 제거하고 종이 타월 폐기하십시오. </li><li> 1 시간 동안 100 ℃에서 오븐에 놓고 튜브 세그먼트는 불소 수지 코팅 층을 어닐링. </li><li> 오븐에서 튜브 세그먼트를 제거합니다. 튜브 SEG로, 핀셋을 사용하여사항은 뜨겁습니다. </li></ol></li><li> 묽은 자성 비드 용액의 제조 <ol><li> 이월 부피와 질량 MB는도 2에 도시 된 관계에 의해 결정되는 바와 같이, 원하는 이월 량을 달성하는데 필요한 자석 비드 농도를 계산한다. 주 : 원래 MB 용액 용액 50ml에의 MB 1g을 갖는다. ~ 0.4 μL의 이월 량을 구하는 4 (MB 물 용액 :) 20 μL의 시험 챔버 부피를 고려하면, (6)의 비율로 증류수 원래 MB 용액을 희석. 다른 이월 볼륨이 요구되는 경우 희석 비율을 조정한다. </li><li> 마이크로 밸런스에 20 ml의 샘플 병을 놓습니다. 균형을 제로. </li><li> 마이크로 피펫을 사용하여 0.6 ml의 철수 후, 자성 비드 용액을 교반 용기. </li><li> 균형에 샘플 바이알에 피펫 솔루션을 분배. </li><li> 샘플 바이알에 증류수 0.4 mL로 분배. </li></ol></li><li> 형광 염료 Liquid 준비 <ol><li> 1 분 동안 솔루션을 텍싱하여 DI 물에 염료의 2 중량. %를 녹인다. </li></ol></li></ol> 형광 실험을위한 실험 설정 2. 준비 <ol><li> 튜브 장치의 제조. <ol><li> 튜브의 한쪽 끝에 여성 루어 잠금 커넥터를 삽입합니다. </li><li> 3 ml의 볼륨과 0.1 ml의 졸업이 루어 잠금 주사기에 튜브를 놓습니다. </li><li> 주사기 펌프에 주사기를 놓고 / 시간 2 ml의에서 이송 속도를 설정합니다. </li><li> 튜브로의 액체의 정확한 삽입을 위해, 자성 비드와 형광 염료를 함유하는 용액을 인출 주사기 펌프를 사용한다. </li><li> 주사기 펌프 철수를 사용하여 튜브에 자기 비드 용액 20 μl를 삽입합니다. 이 액체 세그먼트는 테스트 챔버 (시험 챔버 부피가 실험에 따라 다를 수 있음)로 지칭된다. 1 분 동안 자기 비드 용액으로 용기 와동 다음 중 손으로 교반<html> 금단 사이클 균일 MB 분산액을 형성한다. </li><li> 시험 챔버 액체의 삽입이 체결 된 후, 튜브에 공기를 6 μL를 철회. 공기의 체적이 나중에 액체 두 세그먼트 사이에 밸브를 형성 할 것이다. </li><li> 에어 갭의 삽입이 완료된 후, 형광 염료로 출금 액 180 μl를 시작한다. 이 세그먼트는 액체 저장조로 지칭된다. 저수지 볼륨은 실험에 따라 달라질 수 있습니다. 큰 저장 볼륨은 염료 농도의 변화를 최소화하는 것이 유익하다. </li><li> 관의 타단 상에 제 암형 루어 락 커넥터를 배치했다. </li><li> 주사기에서 튜브 장치를 제거합니다. </li><li> 장치의 양쪽 끝 루어 잠금 캡을 놓습니다. </li></ol></li><li> 형광 실험에 대한 광학 설정 <ol><li> 거꾸로 현미경에 연결된 모든 구성 요소를 켭니다. </li><li> 컴퓨터를 켜고 현미경 이미징 소프트웨어를 엽니 다. </li></ol></li></ol>형광 실험에 대한 &quot;&gt; 3. 실험 절차 <ol><li> 거꾸로 현미경을 사용하여 시험 챔버 및 저수지의 초기 형광 강도 측정을 가져 가라. 샘플의 형광을 분석 할 때, 초점은 튜브 내의 액체 세그먼트 (두 X 및 Y 방향) 중앙 위치에 있음을 보장한다. 데이터를 스프레드 시트에 기록 측정. </li><li> 자석 구슬 모두가 시험 챔버의 한 영역으로 분리되도록 큐브 자석의 맨 위에 장치를 놓습니다. 자석 (~ 10 초)의 맨 위에 장치를 이동하여 저수지에 구슬을 전송합니다. 1 인치 네오디뮴 큐브 자석은 45.6 kg의 풀 힘으로 등급 N48입니다. </li><li> 자성 비드 클러스터가 에어 갭을 통해 저장조로 이송되면, 자석의 상단 위에 소자를 배치하고, 클러스터 내에서 포획되는 액체를 분리하도록 회전하여 자성 비드를 교반한다. 저수지의 균질화가 될 때까지 자석 구슬의 교반을 계속완료 (~ 30 ~ 45 초). </li><li> 자석 저수지에서 자기 구슬 모두가 하나의 영역으로 분리되도록의 맨 위에 장치를 놓습니다. 시험 챔버에 다시 자기 비드 클러스터를 전송합니다. </li><li> 클러스터가 시험 챔버에 도달하면, 자석의 상단 위에 위치시키고 장치 내의 포획 형광 액체를 방출하도록 회전하여 자성 비드를 교반한다. 시험 챔버의 균질화가 (~ 30-45 초)에 완료 될 때까지 자성 비드의 교반을 계속한다. </li><li> 도립 현미경을 사용하여 시험 챔버와 두 저장조의 형광 강도 측정을 수행. 데이터를 스프레드 시트에 기록 측정. </li><li> 두 액체 세그먼트가 비슷한 형광 강도 (~ 100 사이클)에 수렴 할 때까지 단계 3.2-3.6이 반복된다. </li></ol> 형광 데이터 4. 수치 해석 <ol><li> 형광 강도 데이터를 스프레드 시트에 저장으로, MATLAB을 사용하여 수치 해석을 수행한다. </li><li> Deriv전자 방정식은 저장조 및 시험실 양쪽에서 형광 강도의 이론 값을 산출한다. MATLAB 스크립트 파일에 대한 다음 방정식을 통합 : I는 형광 강도 (AU)이고, V는 체적 (μL)이고, n은 전송의 수이고, R은 T는 시험 챔버이고, C는 이월이며, 저수지이다. </li><li> MATLAB은, 플롯을 생성하고 모든 실험에 대한 이월 볼륨을 결정하기 위해 분석 사용. 도 2를 생성하기 위하여이 데이터를 사용한다. </li></ol> 계면 활성제 실험을위한 실험 설정 5. 준비 <ol><li> 튜브 장치의 제조. <ol><li> 튜브의 한쪽 끝에 여성 루어 잠금을 삽입합니다. </li><li> 루어 잠금 주사기에 튜브를 놓습니다. </li><li> 주사기 펌프에 주사기를 놓고 / 시간 2 ml의에서 이송 속도를 설정합니다. </li><li> 튜브로의 액체의 정확한 삽입을 위해, 자성 비드와 SU 함유 용액을 인출 주사기 펌프를 사용하여rfactant. </li><li> 주사기 펌프 철수를 사용하여 튜브에 20 μL 자기 비드 솔루션을 삽입합니다. 이 액체 세그먼트는 테스트 챔버 (시험 챔버 부피가 실험에 따라 다를 수 있음)로 지칭된다. MB 균일 한 분산액을 형성하기 위해 철회주기 동안 손으로 마그네틱 비드 용액을 교반 용기. </li><li> 시험 챔버 액체의 삽입이 체결 된 후, 튜브에 공기를 6 μL를 철회. 공기의 체적이 나중에 에어 갭이라고한다. </li><li> 에어 갭의 삽입이 완료된 후, 출금 순수한 C12E5 활성제의 180 μl를 시작한다. 이것은 나중에 저장조로 지칭 될 것이다. </li></ol></li><li> 계면 활성제 실험 광학 설정. <ol><li> 자석 구슬 테스트 챔버는 스테레오 현미경으로 초점이되도록 배관 장치 주사기 펌프를 이동합니다. </li><li> LED 광원 위에 편광 필름의 시트를 놓습니다. 에 부착 된 튜브 아래에 LED 광원을 밀어주사기 펌프. </li><li> 테이프를 사용하여 스테레오 현미경의 렌즈에 다른 편광 필름을 부착합니다. 2 장의 편광 필름은 서로 상쇄 90도를 가지고 있는지 확인하십시오. </li><li> 스테레오 현미경에 CCD (전하 결합 소자) 카메라를 탑재합니다. 카메라를 컴퓨터에 연결하고 이미징 소프트웨어를 엽니 다. </li></ol></li></ol> 계면 활성제 실험 6. 실험 절차 <ol><li> 자석이 스탠드에 장착되는 동안 시험 챔버 옆에 큐브 자석을 놓습니다. </li><li> 자성 비드가 클러스터를 형성하면, 자성 비드 클러스터가 에어 갭에 걸쳐, 그리고 계면 활성제를 저류 챔버 내로, 시험 챔버로부터 이동되도록 2 ㎖ / hr의 공급 속도로 튜브에 액체를 펌핑하기. </li><li> 자성 비드 클러스터가 저장 챔버의 중간 점에 도달하면, 주사기 펌프에 펌프를 멈춘다. </li><li> 자성 비드를 분리 할 수​​ 있도록, 관으로부터 떨어져 큐브 자석 이동ND 자성 비드 클러스터에 포집 된 액체의 확산 시간을 감소시킨다. </li><li> 여러 단계를 통해 H 2 O / C12E5 혼합물주기를 관찰하기 위해 컴퓨터 화면을보세요. </li><li> 액체의 확산 및 위상 변화가 완료되면 자성 비드가 클러스터로 형성하고 있으므로, 리저버로 다시 이전 대상에 자석을 배치했다. </li><li> 주사기 펌프를 이용하여 자성 비드 클러스터가 에어 갭을 가로 질러, 계면 활성제의 저장소로부터 옮기고,되도록 액체를 인출 다시 H 2 O 시험 챔버로. </li><li> 자성 비드 클러스터가 시험 챔버의 중간 점에 도달하면, 주사기 펌프에 펌프를 멈춘다. </li><li> 멀리 튜브에서 큐브 자석을 이동합니다. 이렇게 자성 비드를 분리 할 수​​있게되며, 자성 비드 클러스터에 포집 된 액체의 확산 시간을 줄일 수 있도록한다. </li><li> 여러 단계를 통해 H 2 O / C12E5 혼합물주기를 관찰하기 위해 컴퓨터 화면을보세요. </lI&gt; <li> 액체의 확산 및 위상 변화가 완료되면 자성 비드가 클러스터로 형성하고 있으므로, 시험 챔버에 의하여 그 이전의 목적지로 다시 자석을 배치했다. </li><li> 시험 챔버는 상 변화가 표시 될 때까지 반복 6.2-6.11 단계를 반복합니다. </li></ol>

<ol>
	<li>Gijs, M. A., Lacharme, F., Lehmann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+applications+of+magnetic+particles+for+biological+analysis+and+catalysis.">Microfluidic applications of magnetic particles for biological analysis and catalysis.</a> Chemical review. 110, 1518-1563 (2009).</li><li>Kozissnik, B., Dobson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+applications+of+mesoscale+magnetic+particles.">Biomedical applications of mesoscale magnetic particles.</a> MRS Bulleti. 38, 927-932 (2013).</li><li>Ali-Cherif, A., Begolo, S., Descroix, S., Viovy, J. -. 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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=Design+criteria+for+developing+low-resource+magnetic+bead+assays+using+surface+tension+valves.">Design criteria for developing low-resource magnetic bead assays using surface tension valves.</a> Biomicrofluidic. 7, 014104 (2013).</li><li>Hishida, M., Tanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transition+of+the+hydration+state+of+a+surfactant+accompanying+structural+transitions+of+self-assembled+aggregates.">Transition of the hydration state of a surfactant accompanying structural transitions of self-assembled aggregates.</a> Journal of Physics: Condensed Matte. 24, 284113 (2012).</li><li>Strey, R., Schomacker, R., Roux, D., Nallet, F., Olsson, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dilute+lamellar+and+L3+phases+in+the+binary+water-C12E5+system.">Dilute lamellar and L3 phases in the binary water-C12E5 system.</a> Journal of the Chemical Society, Faraday Transaction. 86, 2253-2261 (1990).</li><li>Chen, B. -. 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=Dissolution+Rates+of+Pure+Nonionic+Surfactants.">Dissolution Rates of Pure Nonionic Surfactants.</a> Langmui. 16, 5276-5283 (2000).</li><li>Warren, P. B., Buchanan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+surfactant+dissolution.">Kinetics of surfactant dissolution.</a> Current Opinion in Colloid, &amp; Interface Scienc. 6, 287-293 (2001).</li><li>Laughlin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Aqueous Phase Behavior of Surfactant. , (1996).</li><li>Laughlin, R. G., 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=Phase+Studies+by+Diffusive+Interfacial+Transport+Using+Near-Infrared+Analysis+for+Water+(DIT-NIR).">Phase Studies by Diffusive Interfacial Transport Using Near-Infrared Analysis for Water (DIT-NIR).</a> The Journal of Physical Chemistry. 104, 7354-7362 (2000).</li><li>Lynch, M. L., Kochvar, K. A., Burns, J. L., Laughlin, 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=Aqueous-Phase+Behavior+and+Cubic+Phase-Containing+Emulsions+in+the+C12E2&#8722;Water+System.">Aqueous-Phase Behavior and Cubic Phase-Containing Emulsions in the C12E2&#8722;Water System.</a> Langmui. 16, 3537-3542 (2000).</li></ol>

The authors have no competing financial interests.

상태도 조사위한 일반적인 기술들은, 상이한 조성 및 비율과 다중 샘플 준비 및 긴 과정과 물질의 상당한 양을 발생 열역학적 평형에 도달 할 필요가있다. 몇 가지 문제가 평면 모세관 및 적외선 분석 방법을 사용하여 (전송 확산 계면) DIT 방법에 의해 해결 될 수 있지만, 그들 중 어느 것도 저렴한 투자 모든 과제를 해결할 수 없다. 이 마이크로 유체 &quot;랩 - 인 - 튜브&quot;접?...

직경이 1㎛ 정도의 자성 비드 (MB들)은 특히 생물 의학 장치에, 미세 유체 기반 애플리케이션에서 매우 자주 1,2 사용되고있다. 이러한 장치에서, 매크로 블럭은 몇 가지 이름을, 휴대 및 핵산 분리, 조영제, 및 약물 전달 등의 기능을 제공하고있다. 외부 (자기장) 제어 및 액적 기반의 미세 유체의 조합은 작은 볼륨 (&lt;100 NL)를 사용하여 면역의 3 컨트롤을 가능하게했다. 액체가 4를 처리하는 데 사용하는 경우 매크로 블럭은 약속을 보여 주었다. 이 방법은 공기 밸브에 의해 분리 튜브 내의 액체 세그먼트 사이의 생체 분자를 수송하는 MB들을 사용한다. 이 방법은 과거에 보이는 다른 더 복잡한 랩 - 온 - 칩 디바이스처럼 강력하지 않지만 훨씬 간단하고 액체의 마이크로 리터 크기의 볼륨을 처리하는 기능을 제공 않는다. 유사한 접근 방식은 최근 Haselton의 그룹에 의해 5보고 및 생물 의학에 적용되었습니다분석. 이 장치의 가장 중요한 특징 중 하나는, 표면 장력 제어 공기 밸브에 의해 제공 액체 세그먼트를 분리한다. MB들에 연결된 마이크로 리터의 액체 부피는 외부에서인가 된 자계를 이용하여 액체의 세그먼트 사이의 에어 갭을 통해 수송된다. 외부 자기장의 영향 아래 (1.9 μm의 평균 직경에서 ~ 0.4-7 μm의)에서 미세 입자의 매크로 블럭은 내부의 액체 트랩 미세 다공성 클러스터를 만들 수 있습니다. 이 액체 포획의 강도는 다음 하나의 저장소로부터 MB들을 운반 할 때, 표면 장력의 힘을 견디기에 충분하다. 대부분의 접근은 단지 액체 (6) 내에 포함 된 (생체 등)을 특정 분자의 수송을 원하는대로 일반적으로,이 효과는 바람직하지 않다. 그러나, 우리의 연구에서 볼 수있는 바와 같이,이 효과는 장치의 양 측면에 이용 될 수있다. 우리는이 &#39;실험실에서 튜브를 활용 한이진 재료 시스템에서 상태도를 분석하기위한,도 1에 개략적으로 도시 &#39;접근법. 이 풍부한을 제공하기 때문에 널리 등 특히 의약품, 식품, 화장품, 산업용 애플리케이션에서 사용되는 한 계면 활성제 C12E5는, 특성의 주요 초점으로 선정되어, H 2 O / C12E5 이진 시스템은 조사 하였다 단계의 세트 탐험. 우리는이 화학 물질 혼합물, 특정 농도 7-9에서 액정 상에 즉 전환 하나의 특정 측면에 초점을 맞추고있다. 이 전환은 쉽게 위상 경계를 강조하기 위해 광학 현미경 연구에 편광판을 통합하여 우리의 장치에서 관찰된다. 상태도를 매핑 할 수 있다는 것은 위상 전이 (10)와 관련 동역학을 이해하기 위해 연구의 중요 분야이다. 정확하게 용제와 계면 활성제의 상호 작용을 결정하는 능력ND 다른 구성 요소로 인해 복잡성과 여러 가지 단계 (11)에 매우 중요하다. 많은 다른 기술은 이전에 위상 변화를 특성화하는데 사용되어왔다. 종래의 방법은 각각 다른 농도로 이루어진 그들을 긴 처리 시간 및 샘플 볼륨 높은 금액 요구하는 평형 수 많은 샘플을 포함한다. 그 후, 샘플은 전형적으로 계면 활성제 조성물 (12, 13)의 고 해상도를 제공 계면 확산 수송 (DIT), 광학 방법에 의해 분석된다. 우리가 활용 한 방법과 유사하게, DIT 방법은 별개의 이미지 경계 상에 편광 된 광을 사용한다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AccuBead</td>
			<td>Bioneer Inc.</td>
			<td>TS-1010-1</td>
			<td>Magnetic beads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C12E5 Surfactant</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>76437</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermo Scientific Nalgene 890</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14176178</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cube Magnet</td>
			<td>Apex Magnets</td>
			<td>M1CU</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizer Film</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>38-493</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon AF</td>
			<td>Dupont</td>
			<td>400s1-100-1</td>
			<td>Fluoropolymer solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Keyacid Red Dye</td>
			<td>Keystone</td>
			<td>601-001-49</td>
			<td>Fluorescent dye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer-Lock</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>T-45502-12</td>
			<td>Female</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer-Lock</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>T-45502-56</td>
			<td>Male</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-823-435</td>
			<td>3 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>53130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>SMZ-2T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse Ti-U</td>
			<td>The filter cube used had an excitation wavelength range from 540-580 nm and a dichroic mirror at 585 nm, allowing for photoemission ranging from 593-668 nm.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Balance</td>
			<td>Denver Instruments&#160;</td>
			<td>PI-225D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope-Mounted Camera</td>
			<td>Motic</td>
			<td>5000</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

phase diagram characterization using magnetic beads as liquid carriers

1.9 μm의 평균 직경 ~와 자성 비드는 그 액체 세그먼트들의 위상 변화를 조사 할 목적으로 연속적인 액체 튜브 세그먼트 사이의 액체 ㎕의 부피를 수송하기 위해 사용되었다. 자성 비드는 외부 비드 인접한 액체 세그먼트 사이 에어 밸브를 해소 할 수 있도록 자석을 사용하여 제어 하였다. 소수성 코팅은 두 세그먼트 사이의 액체 분리를 향상시키기 위해 관의 내면에 도포 하였다. 인가 된 자계는 이월 량이라 클러스터 내에 특정 량의 액체를 포착, 자성 비드의 집합체 클러스터 형성. 형광 염료는 인접한 액체 세그먼트 형광 강도 변화를 액체 전달, 일련이어서, 하나의 액체 부분에 첨가 하였다. 측정 된 형광 강도 변화의 수치 분석에 기초하여, 자성 비드의 질량 당 이월 볼륨이 밝혀졌다~ 2-3 μL / mg을합니다. 액체의 소량이 랩 - 인 - 튜브 접근 장치의 타당성을 향상 몇 백 마이크로 리터의 비교적 작은 액체 세그먼트의 이용을 허용했다. 액량 작은 조성 변동을 적용이 기술은, 물 및 계면 활성제 C12E5 (펜타 에틸렌 글리콜 모노 도데 실 에테르) 사이의 이진 위상도를 분석하는 종래의 방법보다 더 작은 샘플 볼륨으로 빠르게 분석 선도에 적용 하였다.

자성 비드 질량의 함수로서, 수치 해석, 평균 액체 이월 볼륨 MATLAB 함께 자성 비드와 액체 μL 부피 량을 이송하기위한 랩 - 인 - 튜브 방식을 사용하여, (도 2)를 발견 하였다. 자석 구슬의 높은 질량은 2-3 μL / mg의 속도에서 더 높은 이월 볼륨을 제공합니다. 실험 장치 (도 1) H 2 O / C12E5 이진 시스템 내의 위상 변화를 관찰 하였다. H 2 O / C12E5 시스템은도 ...

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Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.

단계도 특성 액체 캐리어로 자기 구슬을 사용하여

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

12.1K 조회수.  University of Cincinnati. Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.

비디오: Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted significant interests across the research fields of materials science, physics, chemistry and biology. The key enabling technology is a liquid cell. We fabricate liquid cells with thin viewing windows through a sequential microfabrication process, including silicon nitride membrane deposition, photolithographic patterning, wafer etching, cell bonding, etc. A liquid cell with the dimensions of a regular TEM grid can fit in any standard TEM sample holder. About 100 nanoliters reaction solution is loaded into the reservoirs and about 30 picoliters liquid is drawn into the viewing windows by capillary force. Subsequently, the cell is sealed and loaded into a microscope for in situ imaging. Inside the TEM, the electron beam goes through the thin liquid layer sandwiched between two silicon nitride membranes. Dynamic processes of nanoparticles in liquids, such as nucleation and growth of nanocrystals, diffusion and assembly of nanoparticles, etc., have been imaged in real time with sub-nanometer resolution. We have also applied this method to other research areas, e.g., imaging proteins in water. Liquid cell TEM is poised to play a major role in revealing dynamic processes of materials in their working environments. It may also bring high impact in the study of biological processes in their native environment.

We have developed a self-contained liquid cell, which allows imaging through liquids using a transmission electron microscope. Dynamic processes of nanoparticles in liquids can be revealed in real time with sub-nanometer resolution.

액체 셀 전송 전자 현미경을 사용하여 액체의 재료의 동적 프로세스를 공개

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

연구

공학

Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via stereotactic radiotherapy where positioning accuracy allows delivering very high doses per fraction in a small volume of the patient. Dosimetric measurements on medical accelerators are conventionally realized using air-filled ionization chambers. However, in small beams these are subject to nonnegligible perturbation effects. This study focuses on liquid ionization chambers, which offer advantages in terms of spatial resolution and low fluence perturbation. Ion recombination effects are investigated for the microLion detector (PTW) used with the Cyberknife system (Accuray). The method consists of performing a series of water tank measurements at different source-surface distances, and applying corrections to the liquid detector readings based on simultaneous gaseous detector measurements. This approach facilitates isolating the recombination effects arising from the high density of the liquid sensitive medium and obtaining correction factors to apply to the detector readings. The main difficulty resides in achieving a sufficient level of accuracy in the setup to be able to detect small changes in the chamber response.

A growing number of radiation therapy devices offer the advantage of delivering the dose through very small beams to the tumor, allowing for increased conformity and higher doses per fraction. Many different detectors can be used for the dosimetry of these small fields. In the present study, the effect of ion recombination is investigated for a liquid ionization chamber using a stereotactic radiation therapy system.

액체 이온화 챔버의 재조합 효과의 특성은 Radiosurgical 가속기의 선량 측정에 사용

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is reported. The measurements were demonstrated at the 1-BM bending magnet beamline of the Advanced Photon Source (APS) at Argonne National Laboratory (ANL). By using a 2-D checkerboard &#960;/2 phase-shift grating, transverse coherence lengths were obtained along the vertical and horizontal directions as well as along the 45&#176; and 135&#176; directions to the horizontal direction. Following the technical details specified in this paper, interferograms were measured at different positions downstream of the phase grating along the beam propagation direction. Visibility values of each interferogram were extracted from analyzing harmonic peaks in its Fourier Transformed image. Consequently, the coherence length along each direction can be extracted from the evolution of visibility as a function of the grating-to-detector distance. The simultaneous measurement of coherence lengths in four directions helped identify the elliptical shape of the coherence area of the Gaussian-shaped X-ray source. The reported technique for multiple-direction coherence characterization is important for selecting the appropriate sample size and orientation as well as for correcting the partial coherence effects in coherence scattering experiments. This technique can also be applied for assessing coherence preserving capabilities of X-ray optics.

The measurement protocol and data analysis procedure are given for obtaining transverse coherence of a synchrotron radiation X-ray source along four directions simultaneously using a single 2-D checkerboard phase grating. This simple technique can be applied for complete transverse coherence characterization of X-ray sources and X-ray optics.

2-D 바둑판 위상 격자를 사용하여 여러 길을 따라 X 선 빔 일관성의 측정

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Frequency Mixing Magnetic Detection Scanner for Imaging Magnetic Particles in Planar Samples

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. It consists of two magnetic measurement heads on both sides of the sample mounted on the legs of a u-shaped support. The sample is locally exposed to a magnetic excitation field consisting of two distinct frequencies, a stronger component at about 77 kHz and a weaker field at 61 Hz. The nonlinear magnetization characteristics of superparamagnetic particles give rise to the generation of intermodulation products. A selected sum-frequency component of the high and low frequency magnetic field incident on the magnetically nonlinear particles is recorded by a demodulation electronics. In contrast to a conventional MPI scanner, p-FMMD does not require the application of a strong magnetic field to the whole sample because mixing of the two frequencies occurs locally. Thus, the lateral dimensions of the sample are just limited by the scanning range and the supports. However, the sample height determines the spatial resolution. In the current setup it is limited to 2 mm. As examples, we present two 20 mm &#215; 25 mm p-FMMD images acquired from samples with 1 &#181;m diameter maghemite particles in silanol matrix and with 50 nm magnetite particles in aminosilane matrix. The results show that the novel MPI scanner can be applied for analysis of thin biological samples and for medical diagnostic purposes.

A scanner for imaging magnetic particles in planar samples was developed using the planar frequency mixing magnetic detection technique. The magnetic intermodulation product response from the nonlinear nonhysteretic magnetization of the particles is recorded upon a two-frequency excitation. It can be used to take 2D images of thin biological samples.

평면 샘플에 자석 입자 이미징에 대한 자기 인식 스캐너를 혼합 주파수

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

스캔 전송 전자 현미경을 사용하여 액체에 나노 크기의 개체의 동적 프로세스를 공부

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.

전송 키쿠치 회절을 사용하여 울트라 미세 그레인과 나노 결정 재료의 특성

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared on transparent membranes which are very fragile and difficult to manipulate. We present processes for the fabrication of samples with magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission x-ray microscopy studies. The samples are prepared on silicon nitride membranes and the fabrication consists of a spin coating, UV and electron-beam lithography, the chemical development of the resist, and the evaporation of the magnetic material followed by a lift-off process forming the final magnetic structures. The samples for the Lorentz transmission electron microscopy consist of magnetic nanodiscs prepared in a single lithography step. The samples for the magnetic x-ray transmission microscopy are used for time-resolved magnetization dynamic experiments, and magnetic nanodiscs are placed on a waveguide which is used for the generation of repeatable magnetic field pulses by passing an electric current through the waveguide. The waveguide is created in an extra lithography step.

A protocol for the fabrication of magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for transmission electron microscopy (TEM) and magnetic transmission x-ray microscopy (MTXM) studies is presented.

자기 소용돌이 연구 전송 현미경 검사 법 기술을 사용 하 여 실리콘 질 화 막에 자석 Nanostructures의 제조

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...

Measuring Magnetically-Tuned Ferroelectric Polarization in Liquid Crystals

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due to their potential applications for future device technologies such as sensors and storage. However, conventional approaches, which usually utilize materials containing magnetic metal ions (or radicals), have a major problem: only a few materials have been found to show the coupling phenomena at room temperature. Recently, we proposed a new approach to achieve room-temperature magnetoelectrics. In contrast to conventional approaches, our alternative proposal focuses on a completely different material, a &#34;liquid crystal&#34;, free from magnetic metal ions. In such liquid crystals, a magnetic field can be utilized to control the orientational state of constituent molecules and the corresponding electric polarization through magnetic anisotropy of the molecules; it is an unprecedented mechanism of the magnetoelectric effect. In this context, this paper provides a protocol to measure ferroelectric properties induced by a magnetic field, that is, the direct magnetoelectric effect, in a liquid crystal. With the method detailed here, we successfully detected magnetically-tuned electric polarization in the chiral smectic C phase of a liquid crystal at room temperature. Taken together with the flexibility of constituent molecules, which directly affects the magnetoelectric responses, the introduced method will serve to allow liquid crystal cells to acquire more functions as room-temperature magnetoelectrics and associated optical materials.

In this report, we present a protocol to examine direct magnetoelectric effects, i.e., induction of ferroelectric polarization by applying magnetic fields, in liquid crystals. This protocol provides a unique approach, supported by the softness of liquid crystals, to achieve room-temperature magnetoelectrics.

액정에 자석으로 조정 Ferroelectric 편광 측정

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due ...

Shaping the Amplitude and Phase of Laser Beams by Using a Phase-only Spatial Light Modulator

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser radiation. The method is based on the coherent sum of two uniform waves, previously encoded into a phase-only spatial light modulator (SLM) by spatial multiplexing of their phases. Here, the interference process is carried out by spatial filtering of light frequencies at the Fourier plane of certain imaging system. The correct implementation of this method allows arbitrary phase and amplitude information to be retrieved at the output of the optical system.
It is an on-axis, rather than off-axis encoding technique, with a direct processing algorithm (not an iterative loop), and free from coherent noise (speckle). The complex field can be exactly retrieved at the output of the optical system, except for some loss of resolution due to the frequency filtering process. The main limitation of the method might come from the inability to operate at frequency rates higher than the refresh rate of the SLM. Applications include, but are not limited to, linear and non-linear microscopy, beam shaping, or laser micro-processing of material surfaces.

We show how to encode the complex field of laser beams by using a single phase element. A common-path interferometer is employed to mix the phase information displayed into a phase-only spatial light modulator to finally retrieve the desired complex field pattern at the output of an optical imaging system.

진폭 및 위상 레이저 광선의 위상 전용 공간 가벼운 변조기를 사용 하 여 형성

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser ...