Os autores agradecem o apoio da Fundação Nacional de Ciência sob o Grant No. CMMI-00748094 e onr n000141110629.

O texto do protocolo é dividido em três seções principais: 1) a fabricação dos pilares PDMS (polidimimetilsiloxano), 2) a funcionalidade dos topos dos pilares, e 3) a formação e caracterização das pontes capilares.
1. Fabricação dos Pilares PDMS
Esta seção detalha a fabricação dos pilares PDMS usando fundição de die com um molde de silício/SU-8.
<ol><li>
Fabricação de molde de silício/SU-8
	<ol>
<li>Coloque um 4 limpo em wafer de silício em uma placa Pyrex Petri.</li>
		<li>Prepare uma solução de ácido sulfúrico 4:1 (em volume) para peróxido de hidrogênio (piranha) em um béquer separado. Nota: É necessário extrema cautela na preparação e utilização da solução piranha. A reação é altamente exotérmica e luvas isoladas serão necessárias para lidar com béquers. Piranha reage violentamente com orgânicos. Deixe a solução de piranha esfriar à temperatura ambiente antes de descartar. Apenas prepare a solução suficiente necessária para submergir o wafer no prato.</li>
		<li>Despeje lentamente a solução de piranha no wafer de silício até ficar completamente submersa. Deixe descansar por 15 minutos.</li>
		<li>Retire o wafer da placa de Petri e enxágue sob um fluxo de: água deionizada (DI) por 2 min, etanol por 30 segundos, acetona por 30 segundos, depois seque com nitrogênio. Nota: Se os resíduos de acetona forem um problema, recomenda-se uma lavagem adicional com IPA</li>
		<li>Seque o wafer em uma placa quente a 150 °C por 15 min.</li>
		<li>Retire da placa quente e deixe esfriar até a temperatura ambiente.</li>
		<li>Gire o casaco SU-8 2002 na superfície do wafer por 40 segundos a 500 rpm.</li>
		<li>Gire o casaco SU-8 2050 no wafer com um programa de revestimento de giro de duas etapas. Passo 1: 40 segundos a 500 rpm. Passo 2: 1 min a 1.500 rpm.</li>
		<li>Retire o wafer do revestimento de giro e coloque em uma placa de aquecimento pré-aquecido (65 °C) por 10 minutos.</li>
		<li>Deixe esfriar até a temperatura ambiente, em seguida, coloque máscara sobre wafer.</li>
		<li>Coloque sob lâmpada ultravioleta e exponha por 30 segundos a 200 watts.</li>
		<li>Remova a máscara e coloque o wafer em uma placa de aquecimento pré-aquecido (95 °C) por 10 minutos.</li>
		<li>Coloque na solução SU-8 Developer e levemente agitar até que todo o SU-8 não exposto tenha sido removido. Em seguida, enxágue em um fluxo de álcool isopropílico por 30 segundos, seque com nitrogênio.</li>
		<li>Coloque em uma placa de aquecimento pré-aquecido (95 °C) por 30 min para uma última cobake.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Fundição de die de pilares PDMS
	<ol>
<li>Misture vigorosamente uma proporção de massa de 10:1 de base sylgard-184 PDMS para agente de cura em béquer.</li>
		<li>Degas PDMS em uma câmara de vácuo até que todas as bolhas se foram.</li>
		<li>Coloque o molde fabricado na seção 1.1 em um grande 4 em prato de pesagem de plástico e despeje o PDMS.</li>
		<li>Coloque prato com PDMS e molde de volta na câmara de vácuo. Degas novamente até que todas as bolhas se foram.</li>
		<li>Coloque o prato inteiro em forno (pré-aquecido a 75 °C) por pelo menos 2 horas. Então deixe esfriar até a temperatura ambiente.</li>
		<li>Corte o prato do PDMS, e o PDMS do wafer de silício com uma lâmina de barbear reta.</li>
		<li>Corte a região do PDMS com os pilares do granel e armazene em uma placa de Petri limpa.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Funcionalização dos Topos dos Pilares
Este processo de três etapas envolve primeiro a evaporação de uma película de ouro em um wafer de silício, seguido pela litografia de transferência de impressão16 do filme de ouro para os pilares PDMS (fabricado na seção 1), e por último a funcionalização do filme de ouro com uma monocamada auto-montada para torná-lo hidrofílico.
<ol><li>Fabricação de ouro em bolachas de silício para litografia de transferência de impressão 
	<ol>
<li>Use um cortador de vidro para colocar um 4 em wafer de silício circular em 4 pedaços igualmente dimensionados. Nota: Os wafers podem ser limpos usando as etapas 1.1.2-1.1.4 e reutilizados.</li>
		<li>Evaporar 20 nm de ouro diretamente no wafer de silício.</li>
		<li>Deixe o wafer na câmara de evaporação (ou em um dessecador) até que a seção 3 abaixo esteja completa. Isso manterá o wafer o mais limpo possível.</li>
		<li>Prepare uma solução de 8 μl:20 ml, (3-mercaptopropil)-trimetoxisilano (MPTS) : solução de tolueno em um frasco de vidro limpo.</li>
		<li>Prepare 200 ml de ácido clorídrico de 16 mM (HCl) em um béquer limpo.</li>
		<li>Coloque o wafer com filme de ouro no reator de plasma.</li>
		<li>Limpe o wafer usando plasma de oxigênio a uma pressão de 300 mTorr, potência de 50 W por 10 minutos. Nota: Para este procedimento foi utilizado um reator de plasma construído em casa.</li>
		<li>Coloque o wafer em uma placa Pyrex Petri cheia de 200 etanol à prova por pelo menos 10 minutos. Nota: Este passo é feito para remover quaisquer óxidos instáveis que se formam no ouro devido ao plasma de oxigênio.</li>
		<li>Enxágüe o wafer com etanol, depois seque com nitrogênio.</li>
		<li>Gire a solução MPTS no wafer a 500 rpm por 30 segundos, seguido por 2.750 rpm por 1 min. Nota: O MPTS é usado como uma camada de adesão entre o PDMS e a camada de ouro16.</li>
		<li>Tire o wafer do revestimento de giro e enxágue sob um fluxo de etanol. Em seguida, enxágue com água DI e seque com nitrogênio. Nota: Enxágüe suavemente para evitar a descascamento da camada de ouro do wafer de silício.</li>
		<li>Coloque o wafer em uma placa Pyrex Petri que contém solução HCl suficiente de 16 mM para submergir totalmente o wafer. Deixe em HCL por pelo menos 5 minutos. Nota: Coloque na solução suavemente para evitar que o ouro se retire. Nota: Isso é feito para melhorar a adesão entre o PDMS e a camada de ouro16.</li>
		<li>Remova o wafer da solução HCl e seque com nitrogênio. Nota: os wafers não devem ser usados mais do que 15-20 minutos após esta etapa estar completa.</li>
	</ol></li>
	<li>Imprimir litografia de transferência do ouro de wafer para pilares PDMS
	<ol>
<li>Prepare um slide de vidro de 25 mm x 75 mm para cada amostra de PDMS enxaguando-a com etanol, água DI e secar com nitrogênio.</li>
		<li>Coloque pilares PDMS na câmara de plasma e realize plasma de oxigênio a uma pressão de 300 mTorr e potência de 50 W por 30 segundos. Nota: a superexposição do PDMS ao plasma de oxigênio causará rachaduras. Ajuste as condições do plasma de acordo.</li>
		<li>Amarre a parte de trás dos substratos PDMS aos slides de vidro limpos, aplicando pressão luminosa a eles. O slide de vidro facilita as manipulações dos pilares PDMS e a montagem no dispositivo descrito na etapa 3.</li>
		<li>Vire os substratos PDMS apoiados em vidro e pressione os pilares para baixo nas películas de ouro funcionalizadas pelo MPTS (passo 2.1). Aplique pressão moderada inicialmente e, em seguida, coloque um peso (aproximadamente 100 g) na lâmina de vidro para garantir o contato conformal.</li>
		<li>Deixe o substrato em contato com o wafer de silício por pelo menos 12 horas.</li>
		<li>Separe o substrato PDMS do wafer. Se o substrato PDMS estiver preso, use uma lâmina de barbear reta para arrancar cuidadosamente uma borda do PDMS do wafer.</li>
		<li>Neste ponto, uma película de ouro uniforme deve estar presente no topo dos pilares do PDMS. Use um microscópio óptico para verificar se a película de ouro não está rachada ou se não há partes faltando ao longo do pilar.</li>
	</ol></li>
	<li>Funcionalização do ouro no topo dos pilares do PDMS
	<ol>
<li>Prepare o suficiente 1 mM de ácido mercaptohexadecanoico (MHA) em sulfóxido de dimetila (DMSO) para submergir totalmente o ouro em cima dos pilares do PDMS. Nota: O DMSO é usado para o seu fator de inchaço PDMS baixo17.</li>
		<li>Coloque os substratos PDMS na solução MHA e mantenha-os lá por pelo menos 24 horas.</li>
		<li>Remova o substrato da solução MHA e enxágue com água DI e depois seque com nitrogênio.</li>
		<li>Coloque na câmara de vácuo (pressão < 100 mTorr a 25 °C) por pelo menos 12 horas.</li>
	</ol></li>
</ol>Nota: Para verificar se o processo de funcionalização foi bem sucedido, a etapa 2 pode ser realizada em uma peça a granel de PDMS (sem pilares) e o ângulo de molhar pode ser testado em um goniômetro. Os filmes de ouro MHA devem ter avançado e recuando ângulos de contato de água de <15° e ~0°, respectivamente. 18
3. Formação e Caracterização das Pontes Capilares
Esta seção detalha como uma ponte líquida pode ser introduzida entre dois substratos seguidos por sua caracterização através de imagens em diferentes alturas e volumes de fluidos.
<ol><li>Utilizando dois substratos de pilares (feitos nas etapas 1-2), coloque um na parte superior e outro nos suportes inferiores. Fixar os substratos usando parafusos de tensão lateral. Nota: veja a Figura 1 e os resultados representativos para detalhes do dispositivo.</li>
	<li>Monte o dispositivo anexando o estágio superior do substrato à placa de pão de tal forma que o substrato superior esteja aproximadamente acima do substrato inferior. Diminua a altura entre os dois pilares voltados para cerca de 1mm.</li>
	<li>Alinhamento áspero: usando os botões x, y e rotação no estágio inferior do substrato alinham (por olho) as tiras de ouro para os dois substratos de modo que sejam paralelas (olhando de cima para baixo através do substrato superior).</li>
	<li>Alinhamento fino: posicione a câmera para olhar para baixo o comprimento do pilar PDMS. Usando o feed da câmera ao vivo na tela do computador, ajuste ainda mais a posição do substrato inferior para que os pilares sejam paralelos.</li>
	<li>Mova a câmera para o lado oposto do dispositivo e repita o passo 3.4.</li>
	<li>Diminua a separação entre os dois pilares até que o pilar superior faça contato com o pilar inferior (usando alimentação de câmera ao vivo). Zero o micro estágio digital. Isso será definido como uma altura de poros de zero.</li>
	<li>Aumente a altura dos poros para aproximadamente 200 μm.</li>
	<li>Prepare uma seringa com 1-5 μl de uma solução de 80% de glicerol, 20% de água. Coloque uma agulha de 30 G na extremidade da seringa, certificando-se de que nenhuma bolha de ar fique presa dentro da agulha. Nota: a mistura água/glicerol é usada para reduzir a evaporação durante o experimento. A água também pode ser empregada.</li>
	<li>Monte a seringa no estágio de tradução de xyz de seringa com um grampo mecânico.</li>
	<li>Ajuste os micrômetros no estágio de posicionamento da seringa para que a agulha se encaixe no poro cortado (paralelo ao comprimento dos pilares).</li>
	<li>Diminua a altura do poro cortado para que as superfícies superior e inferior entrem em contato suavemente com a agulha. Isso garantirá que o líquido toque em ambas as superfícies e forme espontaneamente uma ponte capilar.</li>
	<li>Distribua o líquido da seringa lentamente no poro cortado.</li>
	<li>Use os micrômetros no estágio de posicionamento da seringa para remover a agulha do poro cortado. Nota: Neste ponto, a altura do poro cortado pode ser variada e a ponte líquida imagem. Nota: As imagens podem ser analisadas com o pacote de software de código aberto 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>

Os autores não têm nada a revelar.

O método aqui apresentado fornece uma maneira de criar pontes capilares na geometria dos poros cortados, e também um método para a imagem dessas pontes para que sua morfologia possa ser analisada e comparada com simulação e teoria.
Este método incorpora alívio físico, bem como padronização química seletiva para criar propriedades de molhar assimétricas. Se apenas uma heterogeneidade química estiver presente, uma gota líquida permanecerá presa na heterogeneidade até que o ângul...

O estudo da forma e das forças resultantes causadas por pontes capilares tem sido objeto de extensos estudos2-7. Inicialmente, a maioria dos esforços foi focada, devido à sua simplicidade, em pontes capilares capilares de eixos. Muitas vezes pontes capilares que ocorrem em sistemas naturais, como as encontradas em mídias granulares e porosas8,9 e pontes empregadas em aplicações tecnológicas, como para automontagem capilar em tecnologias de flip chip10-15 são assimétricas com propriedades de molhar não uniforme nas superfícies interativas. A combinação de técnicas aprimoradas de litografia, juntamente com a acessibilidade de ferramentas numéricas simples para modelar interfaces fluidas permite a criação e modelagem de pontes capilares com crescente complexidade.
Pontes capilares na geometria de porose oferecem um compromisso interessante: as propriedades de molhar direcionais levam a pontes nãoximétricas que retêm alguns planos de simetria (o que simplifica a análise). Eles têm sido estudados teoricamente e numericamente como um estudo de caso para a mídia porosa. Estudos experimentais sistemáticos de pontes capilares na geometria de poros cortados têm, no entanto, sido limitados. Aqui apresentamos um método para criar e caracterizar pontes capilares na geometria dos poros cortados. Resumidamente, o método consiste em 1) a fabricação de pilares para criar uma heterogeneidade química e física, 2) o desenho de um microestácia para alinhar e manipular as pontes, e 3) a imagem das pontes capilares tanto da frente quanto das laterais para caracterizar sua morfologia. A caracterização da morfologia da ponte, juntamente com comparações com simulações de evoludores de superfície são fornecidas em uma publicação separada1.

<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

Um procedimento para criar e imagem pontes capilares na geometria de fenda-poros é apresentado. Pilares hidrofóbicos de alta proporção são fabricados e funcionalizados para tornar suas superfícies superiores hidrofílicas. A combinação de uma característica física (o pilar) com um limite químico (o filme hidrofílico no topo do pilar) fornece uma heterogeneidade física e química que fixa a linha de contato triplo, uma característica necessária para criar pontes capilares longas e estreitas estáveis. Os substratos com os pilares são anexados a lâminas de vidro e fixados em suportes personalizados. Os suportes são então montados em microestácções de quatro eixos e posicionados de tal forma que os pilares são paralelos e voltados uns para os outros. As pontes capilares são formadas pela introdução de um fluido na distância entre os dois substratos, uma vez que a separação entre os pilares voltados foi reduzida a algumas centenas de micrômetros. O microestálula personalizado é então empregado para variar a altura da ponte capilar. Uma câmera CCD está posicionada para visualizar o comprimento ou a largura da ponte capilar para caracterizar a morfologia da interface do fluido. Pilares com larguras até 250 μm e comprimentos de até 70 mm foram fabricados com este método, levando a pontes capilares com proporções (comprimento/largura) de mais de 1001.

Descrição do dispositivo experimental
O dispositivo experimental pode ser dividido em quatro partes principais: 1) o estágio superior do substrato, 2) o estágio inferior do substrato, 3) o estágio de seringa/seringa xyz-tradução e 4) a câmera/óptica e o suporte da câmera. Os detalhes de cada um seguem:
<ol><li>
Estágio de substrato superior. Um estágio de tradução digital é anexado a um grampo de montagem série P através de uma peça conectora personalizada. ...

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Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

Um procedimento para criar e imagem pontes capilares na geometria de fenda-poros é apresentado. A criação de pontes capilares conta com a formação de pilares para proporcionar uma heterogeneidade física e química direcional para fixar o fluido. Pontes capilares são formadas e manipuladas usando microestálulas e visualizadas usando uma câmera CCD.

Fabricação e Visualização de Pontes Capilares em Geometria de Poros Cortados

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 visualizações.  Johns Hopkins University. Um procedimento para criar e imagem pontes capilares na geometria de fenda-poros é apresentado. A criação de pontes capilares conta com a formação de pilares para proporcionar uma heterogeneidade física e química direcional para fixar o fluido. Pontes capilares são formadas e manipuladas usando microestálulas e visualizadas usando uma câmera CCD.

Vídeo: 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.

Fabricação, Operação e Visualização de Fluxo em superfície acústico de ondas orientadas Microfluidics acústico contrafluxo

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

Engenharia

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.

Fabricação e Teste de microfluídicos optomechanical osciladores

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.

A preparação de eletro Pontes de Polar dielétricos líquidos

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.

Imagem Reservoir Condição Pore escala de múltiplas fases de fluidos utilizando microtomografia de raios-X

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.

Pore ​​escala dinâmica Reservatório-condição de imagem de Reacção em Carbonatos Usando Síncrotron Tomografia rápido

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.

Fabricação e caracterização de supercondutores Resonators

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 testes para unidirecionais Tecidos: Medidas de capilar parâmetros para avaliar a pressão capilar em Processos Líquido Composite Moldagem

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.

Fabricação de Microsferas de Polímeros para Resonadores Ópticos e Aplicações 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.

Fabricação de filmes de cor ultra-fino com altamente absorvente Media usando ângulo oblíquo deposição

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.

Expressão de betonilhas Pore solução e a análise de sua composição química e Resistividade usando fluorescência de raio-x

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