Bu sonuçlara önde gelen araştırma Avrupa Birliği&#39;nin Yedinci Çerçeve Programı (/ 2007-2013 FP7) kapsamında, Avrupa Araştırma Konseyi fon aldı / fotonik mikro robotik ve İİT TOHUM projesi Microswim gelen ERC hibe anlaşması n o [291349]. Biz de Ente Cassa di risparmio di Firenze destek için minnettarım. Biz geribildirim ve tartışmalar için LENS de Karmaşık Sistemler grubunun tüm Optics teşekkür ederim.

Not: Bu protokol, üç adımları içerir: LC moleküler oryantasyon için hazırlık ızgarası, IP-L, LCE ve hafif harekete karakterizasyonu DLW. Mikro manipülasyon sistemi, Şekil 5&#39;te gösterilmektedir ise doğrudan lazer yazma sistemi şematik, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. 1. IP-L Izgara Kalıp Hazırlama <ol><li> bir mikroskop kapak slayt (3 cm çapında) dışarı atın ve aseton kullanılarak lens dokuları ile temizleyiniz. </li><li> yaklaşık 0.5 cm uzakta kendi merkezine cam slayt 3 farklı noktalarda metal ucu yardımı ile bazı ara parçaları (cam mikroküreler) yerleştirin. </li><li> burçlarının üstüne başka mikroskop lamı (çapı 1 cm) yerleştirin. Üst cam slayt üstüne hafifçe basmak için bir ucu kullanın. </li><li> sırasıyla üst camın sınır üç farklı noktalarda UV ile sertleşen yapıştırıcı bir damla (yaklaşık 2 | il) yerleştirin. </li><li> tutkal çok int nüfuz önceboşluk o tutkal katılaşmaya UV ışığı kullanın. Hücre artık oluşturulur. </li><li> bir pipet kullanılarak hücrenin sınırında, IP-L reçine bir damla (yaklaşık 10 ul) yerleştirin. Sıvı hücrenin tüm alana sızmış kadar birkaç dakika bekleyin. </li><li> numune tutucu üzerinde hücreyi düzeltmek ve doğrudan lazer yazma sistemi içine yerleştirmek için tutkal kullanın. </li><li> Bir 100X objektif seçin ve bu yüzey üzerinde eğim düzeltme ardından üst iç yüzeyinde arayüzü bulmak. </li><li> sırasıyla bir lazer gücü 6 mW bir tarama hızı ile 60 mm / saniye ile tasarlanmış bir IP-L rendeleme desen yapıları Yazın. Izgara desenler IP L eğri veya düz çizgiler ile yapılır. </li><li> Tekrarlayın 1.8 ve alt iç yüzeyinde 1.9 adımları. </li><li> hücreyi dışarı atın ve 12, hücre açmadan 2-propanol banyosunda örnek batırmak - 24 saat. </li><li> çözücü maddeden hücreyi dışarı atın ve 10 sıcak plaka (50 ° C) üzerinde kurutun - 20 dakika. </li></ol> 2. LCE Mikroyapı İmalatı <ol><li> dengesine Tedbir ~ 300 mg monomer karışımı. Tablo 1 &#39;de moleküler bileşim bakınız. </li><li> Bir cam şişe içinde hazırlanmış karışım koyun ve 70 sıcak bir plaka seti üzerine koydu - 80 ° C. </li><li> Tüm toz eriyiklerin kadar bekleyin Bir manyetik karıştırıcı ekleyin ve 1 st için karışımın karışımı (90-150 rpm). </li><li> 60 ° C &#39;de sıcak bir plaka üzerinde hücre yerleştirin. </li><li> Daha küçük bir cam slayt kenarında karışımdan bir damla (yaklaşık 20 ul) yerleştirin ve sıvı hücreye infiltratlar kadar bekleyin. </li><li> bir çapraz polarize ve sıcaklık kontrolörü ile optik mikroskop hücre aktarın. Aktarım sırasında karanlıkta her şeyi tutun ve UV filtre aydınlatma lambasının önce turuncu bir filtre koymak. </li><li> daha sonra sıcaklığı azaltmak, mikroskop, bir sıcaklık kontrol cihazı kullanılarak 60 ° C üzerinde bir hücrenin sıcaklığı, artış (2 - dakika başına 10 ° C), LC fazı için sıcaklık aralığını ölçmek için. Farklı moleküler bileşim ile bir karışımı, farklı bir LC fazı sıcaklığına sahiptir. İyi bir homojen nematik LC faz polarize eksenine göre her 45 ° örnek dönerken görüntü kontrastı inversiyon gözlemleyerek tarafından kabul edilebilir. </li><li> , Numune tutucu üzerinde hücreyi Fix DLW sistemi içine yerleştirin ve LC fazını ulaşmak için sıcaklığı ayarlamak (adım 2.7 olarak ölçülen). </li><li> alt iç yüzeyinde arayüzü bulmak ve arayüz bulmadan 100X objektif veya 10X objektif kullanılarak eğim düzeltme gerçekleştirin. </li><li> 100X amacı ile daha düşük bir cam slayt, bir lazer gücü ve 4 mW bir tarama hızı ile 60 mm / sn DLW&#39;ye kullanılarak LCE yapıları yaz. Aksi takdirde, (LCE yapısı tüm numune kalınlığı boyunca imal edilir) 10X objektif kullanarak bir lazer gücü ve 14 mW bir tarama hızı ile 60 mm / saniye ile kullanmak. </li><li> hücreyi dışarı atın ve bir bıçak kullanınÜst cam slayt kaldırarak hücreyi açın. </li><li> 5 dakika süreyle toluen banyosunda yapıları bırakın. </li><li> 10 dakika boyunca hava içinde örnek, kuru çıkar. </li></ol> LCE Microstructures Işık aktüatör 3. Karakterizasyonu <ol><li> optik mikroskop (20X) içinde örnek yerleştirin ve bir lazer ışını odak - yapıları üzerinde 10X objektif ile (CW, 532 nm, 50 500 mW). </li><li> optik mikroskop CMOS kamera (kare hızı 25.8 fps) ışık kaynaklı deformasyon gözlemleyin. </li><li> LCE mikroyapılarından yakın bir konumda cam ucu koymak için mikro manipülasyon sistemi (Şekil 5) manuel olarak kontrol kullanın. </li><li> yapı (ışık emme nedeniyle) LCE sıcaklığını arttırmak ve böylece yumuşatmak amacıyla, düşük güç (~ 20 mW) de lazer açınız. </li><li> bir LCE mikroyapı almak için bir cam ucu kullanın ve havada tutun. Bu işlem, cam yüzeyinden yapışmasını önlemek için gereklidir. </li><li> şarap fıçısıyüksek güç (&gt; 100 mW) için lazer e ve LCE yapısı deforme gözlemleyin. </li><li> mikroskop kamera ile ışık kaynaklı deformasyon kaydedin. </li></ol>

<ol>
	<li>Tanaka, Y., 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=Biological+cells+on+microchips:+New+technologies+and+applications.">Biological cells on microchips: New technologies and applications.</a> Biosens. Bioelectron. 23, 449-458 (2007).</li><li>Hierold, C., Jungen, A., Stampfer, C., Helbling, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano+electromechanical+sensors+based+on+carbon+nanotubes.">Nano electromechanical sensors based on carbon nanotubes.</a> Sensor. Actuator. A-Phys. 136 (1), 51-61 (2007).</li><li>van Oosten, C. L., Bastiaansen, C. W. M., Broer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printed+artificial+cilia+from+liquid-crystal+network+actuators+modularly+driven+by+light.">Printed artificial cilia from liquid-crystal network actuators modularly driven by light.</a> Nat. Mater. 8, 677-682 (2009).</li><li>Ulijn, R. V., 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=Bioresponsive+hydrogels.">Bioresponsive hydrogels.</a> Mater. today. 10 (4), 40-48 (2007).</li><li>Roy, D., Cambre, J. N., Sumerlin, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Future+perspectives+and+recent+advances+in+stimuli-responsive+materials.">Future perspectives and recent advances in stimuli-responsive materials.</a> Prog. Polym. Sci. 35 (1-2), 278-301 (2010).</li><li>Zeng, 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=High-Resolution+3D+Direct+Laser+Writing+for+Liquid-Crystalline+Elastomer+Microstructures.">High-Resolution 3D Direct Laser Writing for Liquid-Crystalline Elastomer Microstructures.</a> Adv.Mater. 26 (15), 2319-2322 (2014).</li><li>Ohm, C., Brehmer, M., Zentel, 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+Crystalline+Elastomers+as+Actuators+and+Sensors.">Liquid Crystalline Elastomers as Actuators and Sensors.</a> Adv. Mater. 22 (31), 3366-3387 (2010).</li><li>Zeng, 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=Alignment+engineering+in+liquid+crystalline+elastomers:+Free-form+microstructures+with+multiple+functionalities.">Alignment engineering in liquid crystalline elastomers: Free-form microstructures with multiple functionalities.</a> Appl. Phys. Lett. 106 (11), 111902 (2015).</li><li>Malinauskas, M., Farsari, M., Piskarskas, A., Juodkazis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+laser+nanostructuring+of+photopolymers:+A+decade+of+advances.">Ultrafast laser nanostructuring of photopolymers: A decade of advances.</a> Phys. Rep. 533 (1), 1-31 (2013).</li><li>Liu, D., Bastiaansen, C. W. M., den Toonder, J. M. J., Broer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photo-switchable+surface+topologies+in+chiral+nematic+coatings.">Photo-switchable surface topologies in chiral nematic coatings.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 51 (4), 892-896 (2012).</li><li>Yang, 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=Micron-sized+main-chain+liquid+crystalline+elastomer+actuators+with+ultralarge+amplitude+contractions.">Micron-sized main-chain liquid crystalline elastomer actuators with ultralarge amplitude contractions.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (41), 15000-15004 (2009).</li><li>Yan, Z., 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=Light-switchable+behavior+of+a+microarray+of+azobenzene+liquid+crystal+polymer+induced+by+photodeformation.">Light-switchable behavior of a microarray of azobenzene liquid crystal polymer induced by photodeformation.</a> Macromol. Rapid Commun. 33 (16), 1362-1367 (2012).</li><li>Liao, Y., 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=Alignment+of+liquid+crystal+molecules+in+a+micro-cell+fabricated+by+femtosecond+laser.">Alignment of liquid crystal molecules in a micro-cell fabricated by femtosecond laser.</a> Chem. Phys. Lett. 498, 188-191 (2010).</li><li>Zeng, 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=Light-fueled+microscopic+walkers.">Light-fueled microscopic walkers.</a> Adv. Mater. 27, 3883-3887 (2015).</li><li>Flatae, A. 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=Optically+controlled+elastic+microcavities.">Optically controlled elastic microcavities.</a> Light: Science &amp; Applications. 4, 282 (2015).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

IP-L mikro ızgara yönlendirme tekniği sıvı kristal monomerlerin yönlendirmek için DLW ile entegre edilmiştir. Daha sonra lazer yazılı LCE mikro yapılar da mikro ölçekte tasarlanmış uyum desenli olabilir. Bu teknik bize birden fazla işlevleri destekler bileşik LCE öğeleri oluşturmanıza olanak sağlar. Doğru 3D mikro ve çalıştırma kontrolünü oluşturmak için olağanüstü yeteneği ile, bu teknik elastomer esaslı mikroskobik robotlar 14 oluşturmak için kullanılacak ve ışık ayarlanabilir cihazların 15 elde edilmesi için yeni stratejiler bir bolluk açmak için bekliyoruz. hazırlık iki kritik adım vardır. İlk bir hücrenin iki bardak sıkı (adım 1.4, 1.5) yapıştırılmış olmasıdır. UV yapıştırıcı gelişimi esnasında hücre geometrisi stabilitesini korur: diğerine göre hücrenin cam hareketinin bir kötü uyum ile sonuçlanırLCE. İkincisi, LCE yapısı yazma sırasında lazer yazma hızı 100X amacı seçilmiş ise mümkün olduğunca yüksek olmalıdır. Nedeniyle lazer yazma işlemi sırasında LCE güçlü şişlik, kabartılmış yapı böylece fabrikasyon aktüatör kalitesini etkileyen, tasarlanmış konumu dışında hareket olacaktır. Bazı durumlarda, ışık kaynaklı şekil değiştirebilirlik yapılarında bozulmaya görülmektedir. Bu yüksek aydınlatma yoğunluğu altında boya ağartma nedeniyle olabilir. Boya molekülleri kapatıldıktan sonra, LCE yapı, saydam ortam olarak davranan ve ışık emme / ışığın neden olduğu deformasyon bastırılır. Daha düşük lazer gücü LCE mikro yapıların çalıştırılması için daha güvenli olacaktır. Bu yöntemin bazı dezavantajları da vardır. İlk olarak, tüm işlem, nispeten uzun bir zaman alır. samp daldırarak yapılan hücre yapılandırması, ilk IP-L gelişim sürecini (sürdürülebilmesi içinBir solvent banyosuna le) hücre açmadan 2-proponal içinde gerçekleştirilmektedir. Gelişmekte olan zamanı ve böylece hücre boyutu ve boşluğun kalınlığına bağlıdır ve genellikle 12 - 24 saat. lazer kaynaklı ablasyon desen ve lazer kaynaklı kimyasal olarak modifiye edilmiş bir yüzey gibi diğer lazer yazılabilir desenleri ile ızgara IP L değiştirilmesi LC hizada ve üretim zaman büyük azalma ile sonuçlanabilir. İkincisi, LCE daima cam yüzeye yapışmayı uğrar yumuşak bir konudur. mikroyapıları yüzeye sopa ışık kaynaklı deformasyon bastırıldı. Üçüncü olarak, yapı yüksekliği hücre kalınlığı ve objektif bir çalışma mesafesi ile sınırlıdır. Lazer yazı sisteminde, maksimum yükseklik yaklaşık 100 mm. Son zamanlarda geliştirilen 3D baskı teknikleri makroskobik ölçekte mezoskopik ışık çalıştırılan LCE yapısını oluşturmak için iyi bir aday olabilir. Bununla birlikte, polimerizasyon sırasındaki moleküler oryantasyon muhafaza olabilirendişe ana konu olarak. bir diğer mevcut tekniklerle mümkün olmadığı, gerçekten mikro 3D serbest form aktüatörler elde etmek için izin verir, çünkü bu yöntem tektir. LCE mikroyapılar farklı moleküler yönelimleri ve işlevleri ile desenli olabilir. Daha fazla kimya mühendisliği ile bu tekniğin uygulanması, diğer uyarıcı kaynaklarına aktüatörler duyarlı hale sağlayacak ve verimli mikro robotlar ve yumuşak fotonik aygıtların geliştirilmesi için açılacaktır.

Mikrouyarıcılar başka bir mekanizma veya sistemin işletimi için harici enerji iletimi mikroskobik yapılardır. Kompakt boyutu ve uzaktan kumanda yeteneği, yaygın laboratuar-on-chip sistemleri 1, 2 mikro-algılama ve mikro robotik 3 kullanılmaktadır. Bugüne kadar mevcut aktüatörler gibi dış alanı ile tek yönde 5 bükme bir hidrojel matriks 4 şişlik / çöküşü, daralma / sadece basit eylemleri gerçekleştirebilirsiniz. Son zamanlarda geliştirilen teknikler mikroskopik ölçekli tahrik yapıları 6 imal etmek için etkin olmasına rağmen, aynı uzunlukta ölçekte bu actuations kontrol etmek için büyük bir meydan okuma hala. Bu yazıda 3D ışık kontrol tahrik özelliklere sahip mikro aktive hazırlamak için bir yöntem bildirir. teknik, doğrudan lazer yazı (DLW) temel alan ve sıvı kristalin elastomerleri (LCEs) &#39;de gösterilmiştir. LCEs sof vardırelastomer ve sıvı kristal yönelimi özelliğini penye t polimerleri. Dış stimuli 7 çeşitli altında - (% 400 20), bu malzemeler, büyük deformasyon yeteneğine sahiptir. Mikro aktuatörler için LCEs kullanmanın avantajı mikroskopik ölçekte 8 geçirilmesini kontrol etmek için izin verir yapılarda mühendislik moleküler düzen kolaylık olduğunu. LC monomerler tek adımlı foto-polimerizasyonu sağlayan akrilat kısımla sentezlenir. Bu özellik 3D mikro yapıların imalatı için litografik teknikler farklı türde erişim sağlar. verilmedi yanıt moleküller olarak azo boyalar ko-polimerizasyon işleminde, polimer ağına bağlanır. Bu tür moleküller ışık kontrollü deformasyon karşılayabilme sistemin ışık kaynaklı ısıtma ile (sis izomerleştirme trans) güçlü ışık tepki yeteneği birleştirir. DLW ışığa Materi polimer yapıları elde etmek için kullanılan bir tekniktirodaklanmış bir lazer ışın demeti 9 uzamsal kontrolü ile diğ. DLW moleküler uyum 6 kaybetmeden LCE 3D serbest form yapıları oluşturulmasını sağlar. LCE mikro aktuatörler imalatında DLW çeşitli avantajları vardır. İlk olarak, çözünürlük mikron altı ölçek ulaşabilir ve yapılar 6 gerçekten 3D bulunmaktadır. Önceden bildirilen LCE mikro üretim yöntemleri, örneğin., Yaklaşık 10 mikron ve sadece aşağı çözünürlüğü sağlanan maskeli maruz kalma 10 ve 11 kalıplama çoğaltma, 2D geometriye sahiptir. İkinci olarak, DLW temassız bir üretim sürecidir. Uygun bir çözücü tasarlanmış yapılandırmayı sürdürmek yüksek kaliteli yapılar gelişebilir. Replika döküm tekniği nadiren alt mikron çözünürlüğü 12 verir ve yapısal kalite kontrol etmek zordur. Üçüncü olarak, lazer yazma mikroskobik ölçekte 8,13 yerel LC yönlendirme için çok yönlü seçenekler sunar. LC oryantasyon teknikleri çeşitli türleri arasında, sürtünme mos olduğunuLC molekülleri yönlendirmek için etkili bir yol t yaygın LCE ince filmin hazırlanmasında kullanılmıştır. Bu genellikle LC monomer infiltre bir hücrenin iç yüzeyleri üzerinde Mikroyivlerin oluşturmak için polimer tabakaları sürtünme ile elde edilmiştir. Nedeniyle yüzey demirleme etkisi, bu tür microgrooves oluk yönünde LC molekülünü yönlendirmek mümkün. DLW çok daha yüksek doğruluk ile önceden tasarlanmış yönde seçilen bölgeye bu mikro oluklarda doğrudan fabrikasyon sağlar. Tüm bu özellikler, DLW imalat ve mikroskopik ölçekte harekete kontrolü için mükemmel bir özgün tekniği tercih. DLW dayanarak, LCE mikroyapılar farklı moleküler yönelimleri ile desenli olabilir. Tek bir LCE yapısı içinde bileşik hizalama, çok fonksiyonlu actuations mümkün olmaktadır. yöntem, LC monomer karışımının her türlü LCE mikro aktuatörler imalatı için de kullanılabilir. başka kimyasal ürünler olarak, bunu yapmak mümkündürdiğer uyarıcı kaynaklarına duyarlı aktüatörler, örneğin., nem ya da farklı dalga boyunda aydınlatma.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="574">
	<tbody>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:191px;">LC monomer</td>
			<td style="width:117px;">SYNTHON Chemicals GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td style="width:99px;">ST03866</td>
			<td style="width:167px;">78 mol % in the mixture</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:191px;">LC crosslinker</td>
			<td style="width:117px;">SYNTHON Chemicals GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td style="width:99px;">ST03021</td>
			<td style="width:167px;">20 mol % in the mixture</td>
		</tr>
		<tr height="127">
			<td height="127" style="height:127px;width:191px;">Azo dye</td>
			<td style="width:117px;">Synthesis referring to Ref.6</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:167px;">1 mol % in the mixture.&#160; Light sensitive component, can be excluded in the fabrication for heat driven actuators.</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">Initiator</td>
			<td style="width:117px;">Sigma</td>
			<td style="width:99px;">Irgacure 369</td>
			<td style="width:167px;">1-2 mol % in the mixture</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:191px;">Spacer</td>
			<td style="width:117px;">Thermo scientific</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:167px;">Microsphere with diameter from 10 to 100 &#181;m.</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">IP-L</td>
			<td style="width:117px;">Nanoscribe GmbH</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">UV curing glue</td>
			<td style="width:117px;"></td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:167px;">IP-L with 1 wt% initiator (Irgacure 369)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="64" rowspan="2" style="height:64px;width:191px;">Microscope cover slide</td>
			<td rowspan="2" style="width:117px;">MENZEL-GL&#196;SER</td>
			<td rowspan="2" style="width:99px;"></td>
			<td style="width:167px;">Diameter: 1 or 3 mm</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:167px;">Thickness: 0,16-0,19 mm</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">UV LED lamp</td>
			<td style="width:117px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:99px;"><a href="http://www.thorlabs.de/thorproduct.cfm?partnumber=M385L2-C4">M385L2-C4</a></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">532 nm laser</td>
			<td style="width:117px;">Shanghai Dream Lasers</td>
			<td style="width:99px;">SDL-532-500T</td>
			<td style="width:167px;">500 mW laser</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">Direct Laser Writing system</td>
			<td style="width:117px;">Nanoscribe GmbH</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="84" rowspan="2" style="height:84px;width:191px;">Hot plate</td>
			<td rowspan="2" style="width:117px;">Linkam Scientific Instruments Ltd.</td>
			<td rowspan="2" style="width:99px;">PE120</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:191px;">Microscope</td>
			<td style="width:117px;">Zeiss</td>
			<td style="width:99px;">Axio Observer A1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:191px;">Micro-manipulator</td>
			<td style="width:117px;">Narishige</td>
			<td style="width:99px;">MHW-3</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

free-form light actuators &#8212; fabrication and control of actuation in microscopic scale

Sıvı kristal elastomerler (LCEs) dış uyaranlara tepki olarak geri dönüşümlü şekil değişikliği yapabilen akıllı malzemeler ve birçok alanda araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Çalışmaların çoğu makroskopik LCE yapılarda (film, lifler) odaklanmış ve minyatür henüz emekleme aşamasında olduğunu. Son zamanlarda, litografi teknikleri geliştirilmiştir, örneğin., Maske maruz kalma ve çoğaltma kalıp, sadece LCE ince filmler üzerinde 2B yapılar oluşturmak için izin verir. Doğrudan lazer yazma (DLW) mikroskopik ölçekte gerçekten 3D imalat erişimi açar. Ancak, aynı uzunlukta ölçekte harekete topoloji ve dinamiklerini kontrol eden bir sorun olmaya devam etmektedir. Bu yazıda keyfi üç boyutlu şeklin LCE mikroyapısında sıvı kristal (LC) moleküler hizalama kontrol etmek için bir yöntem rapor. Bu LCE yapıları hem de doğrudan lazer yazılı bir kombinasyonu ile de indükleyici micrograting kalıpları için mümkün olduYerel LC hizalama. Izgara desen çeşitli tipleri, daha sonra LCE yapılarına desenli farklı LC saflaşma tanıtmak için kullanılmıştır. Bu protokol, böylece birden fazla işlevleri yeteneğine sahip olmanın, bir çoklu opto-mekanik tahriki gerçekleştirmek mümkün tasarlanmış hizalanmalar ile LCE mikro elde etmesini sağlar. Uygulamalar ayarlanabilir fotonik, mikro-robotik, laboratuvar-on-chip teknolojisi ve diğerleri alanlarında öngörülebilir.

Şekil 1 lazer yazma optik set up gösterir. Sistem 100 MHz tekrarlama oranı 130 FSEC darbe üreten bir 780 nm fiber lazer oluşur. Lazer ışını bu numune içine odaklanmış optik mikroskop objektif diyafram kiriş profili ayarlamak için bir teleskop içine yansır. Mikroskop, 3D piezo sahne 2 nm çözünürlükte 100 mm / sn maksimum hız ile örnek çeviri için 300 × 300 × 300 mikron 3 seyahat aralığı ile yüklenir. görüntü aynı amaca göre dibinde toplanır ve bir CCD kamera bir ışın ayırıcı yansıyan ise kırmızı lambadan doğrusal polarize ışık, üstten örnek aydınlatır. kamera önce, başka bir polarize kontrastlı çapraz polarize aydınlatma elde etmek için kullanılır. Şekil 2, tarama Elec gösterirlazer tron ​​mikroskobu (SEM) görüntüleri, IP-L micrograting desenleri (Adım 1) Yazılı. olukların (yukarıdan Valley) yüksekliği yaklaşık 700 nm iken, 1,200 nm - kanal mesafesi 400 aralığındadır. farklı yönlerde olan Izgara desen LCE elemanının arzu edilen harekete bağlı olarak, farklı bir LC hizalanmalar neden olabilir. Şekil 3 IP-L ızgara desenleri (2.7 Adım) tarafından uyarılan LC monomer yönünü gösterir. İlk olarak, 100 x 100 um 2 boyutu olan mikro ızgara deseni dört çeşit her biri bir cam hücresi (şematik olarak Şekil 3a&#39;da gösterilen) karşılıklı yanları üzerinde imal edildi. Nedeniyle yüzey demirlemesi, sızmış LC monomerler böylece polarize optik mikroskop (POM) görüntü (Şekil 3b) 45 ° kontrast inversiyon sergileyen, ızgara çizgileri yönü ile birlikte yönlendirilmiş edilmiştir. Şekil 4 farklı yönde (Adım 2.10) IP-L ızgara ağlarda fabrikasyon bir LCE nano nokta / çizgi SEM görüntüleri gösterir. ızgara ağ içinde, LCE yapıları daha toluen içinde gelişmesine çok daha yüksek direnç, sınırlı olur. bağlantısız LCE minimum genişlik ızgara deseni olmayan DLW kararı ile tutarlıdır ~ 300 nm olarak ölçülmüştür edilmiştir. Fotonik uygulamaları için başka ilginç bir yaklaşım. Büyük ölçekli periyodik yapının gerçekleştirilmesi olmak 4 Şekil olabilir (c, d) 2D LCE mikro-ızgara ağı içinde periyodik yapılar gösterir. Şekil 4, yerleştirilmiş POM resimlerde gösterildiği gibi hizalama de, bu nano-içinde korunur (c, d). Ancak, ışık kaynaklı deformasyon bu nanoyapılardaki elde edilememiştir. IP-L ızgara içinde, nano-LCE elemanları yüksek sınırlı ve yapışma görünür bir deformasyonu önler edilmiş olmasıdır. </p&gt; Mikro manipülasyon sistemi ev yapımı yansıyan mikroskop dayalıdır ve Şekil şematik olarak gösterilmiştir 5. 10X objektif dikey duran bir optik breadboard yerleştirilen bir lensi boru üzerine monte edilmiştir. A 730 nm IR LED ışık kaynağı olmayan bir polarize ışın ayırıcı ile aydınlatma için kullanılır. yansıyan görüntü aynı amaca tarafından toplanan ve kameraya tahmin edilmektedir. Sürekli katı hal 532 nm lazer 45 ° &#39;lik bir insidans açıyla uzun bir pas dikroik ayna (% 50 iletim ve 567 nm&#39;de yansıma) tarafından objektif olarak birleştirilmiştir. Bir güç ölçer, lazer gücünün gerçek zamanlı tespiti için dikroik ayna sonra iletilen ışın ölçer. 150 mikron çaplı ~ A gevşek odaklanmış lazer nokta ~ 10 W / mm 2 maksimum aydınlatma yoğunluğunu oluşturur. Lazer yoğunluğu lazer önüne yerleştirilen bir değişken nötral yoğunluk filtresi tarafından kontrol edilir. objektif Aşağıda, 3D manuel translation aşamalı örnek çeviri için kullanılır. yapıldı aşaması yüklü bir ısıtma aşaması 0.5 ° C doğruluğu olan 120 ° C ile -20 arasında bir aralıkta numune sıcaklığının hassas kontrolü için kullanılır. İki manuel çeviri aşamaları üzerine monte iki cam ipuçları örnek konumuna yakın, sol ve sağ tarafta konulmuştur. Yapı mikro manipülasyon dikkatle çeviri aşamaları yardımıyla ipuçları hareket ettirerek gerçekleştirilebilir. hizalama ve deformasyon korelasyon göstermek için, 60 mikron çapında ve 20 mm yüksekliğinde dört LCE silindirik yapıları imal. Bu silindirler dört farklı odaklı IP-L ızgara bölgeler (1 mikron dönemi) yazılıdır. ışık uyarma altında, LCE içindeki boyalar ışık enerjisini absorbe ve ağ içine aktarın. LCE yapıları kadar ısıtılır ve daha sonra (izotropik için nematik) faz geçiş uğratılırlar. Böyle bir faz geçişi de yardımcı oluyorAynı ışık uyaranlara altında boya sis izomerizasyonu trans tarafından. Böylece, yapıların orijinal LC hizalama yönetmen boyunca sözleşme ve dik yönde 7 genişletin. Şekil 6 (3.1 adım) &#39;de gösterildiği gibi, bir IP-L ızgaralar neden olduğu farklı bir lokal dizileri bağlı olarak, bu yapılar, farklı yönleri boyunca deforme olurlar. Bu teknik, tek bir yapıda uyum birden fazla türde ihtiva bileşik aktüatörler, oluşturulmasını sağlar. Şematik olarak, Şekil 7&#39;de gösterildiği gibi hizalama deseni iki bölümü olan bir 400 x 40 x 20 um 3 boyutlu LCE şerit, imal edilmiştir: (a). Bu hizalama bölümler farklı bir yönde her bir 90 ° bükülmüş yönünü içerir. Paralel hizalama sözleşme ile yüzey, dik hizalama ile bir ışık aydınlatması altında büyürken. yapısı pi olmuşturmikromanipülasyon sistemi tarafından cked ve bir cam ucu ile hava yapıldı. Çift eğilme ışık aydınlatması (Adım 3.3) altında gözlendi. (Optik kıyıcı kullanarak) bir modüle lazer ışını döngüsel deformasyonları neden olabilir. LCE lazer modülasyon frekansı (&gt; 1k Hz) Aşağıdaki yanıt verebilir. Bununla birlikte, deformasyon amplitüdü frekansı 14 artması ile azalmaktadır. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig1.jpg" /> Şekil 1: Optik Doğrudan Lazer Yazma Kurma bir 780 nm lazer ışını (130 FSEC nabız, 100 MHz tekrarlama oranı) mikroskop içine bağlanmış ve numune içine bir optik mikroskop objektif ile odaklanmıştır.. 300 × 300 × 300 mikron 3 seyahat aralığına sahip bir 3D piezo sahne lazer pozlama sırasında numune çeviri için kullanılır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53744/53744fig1large.jpg" target="_blank">A la görmek için buraya tıklayınız</a><html> Bu rakamın rger sürümü. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig2.jpg" /> Şekil 2:. IP-L Mikro ızgaralar SEM görüntüleri a) Tek yönlü paralel hat yapısı. b) Radyal ızgara deseni. Ölçek çubuğu:. 10 mikron <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53744/53744fig2large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53744/53744fig3.jpg" /> Şekil 3:. LC yönelimi için tasarlanmış mikro ızgara desen IP-L LC Oryantasyon øndükle Mikro ızgara a) şematik. micrograting desenleri ile oluşturulan LC oryantasyon b) POM görüntüsü. Ölçek çubuğu 50 mm. Kırmızı renk ise foto-polimerizasyonu engelleyen filtre etmektir.ge.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53744/53744fig4.jpg" /> Şekil 4:. LCE nanodots ızgara ağı içinde imal ederken, IP-L Izgara ağları içinde gömülü LCE Nanoyapıların SEM görüntüleri a) ve b) iki mikro ızgara kalıplar, farklı yönleri boyunca DLW&#39;ye ile imal edilmiştir. c) ve d) Periyodik LCE nano yapılar, IP-L ızgaralar aynı tip içinde gömülü. Insets yapıların POM görüntü vardır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53744/53744fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53744/53744fig5.jpg" /> Şekil 5:. Mikromanipülasyon Kur şematik bir CW katı hal 532 nm lazer bir içine bağlanır<html> ev yapımı mikroskop sistemi. Bir 10X Amaç görüntüleme ve uyarma için 532 nm lazer odaklama için kullanılır. Cam ucu manipülatörler ile donatılmış iki adet elle çeviri aşamaları örnek mikro manipülasyon için kullanılır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53744/53744fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/53744/53744fig6.jpg" /> Şekil 6: Dört Farklı IP-L Micrograting Bölgeleri Hakkında LCE Mikro silindir Işık uyarılı Farklı Yönelimler dört farklı odaklı mikro ızgara bölgelerde yazılı 60 mikron çapında ve 20 mm yüksekliğinde) Dört LCE silindirik yapılar.. Bir 532 nm lazer radyasyonu (-2 10 W mm) maruz kaldığında b) LCE silindirler) ızgara kaynaklı hizalanmalarda bağlı olarak farklı eksenler (boyunca deforme. Ölçek çubuğu: 100 mikron.les / ftp_upload / 53744 / 53744fig6large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/53744/53744fig7.jpg" /> Şekil 7: çok sayıda moleküler Alignments ile LCE mikro yapıların ışık kaynaklı deformasyon tek LCE şerit ters 90 ° bükülmüş hizalanmalar iki bölümden a) şematik.. b) ve c) 532 nm lazer aydınlatma (3 G mm altında ters yönde eğilme 400 mikron uzunluğunda LCE şerit optik görüntü -2) 8. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53744/53744fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Free-form Light Actuators Ã¢â‚¬â€ Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale at JoVE.com

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

Serbest biçimli Işık Aktüatörler - Mikroskobik Ölçeğinde imalat ve çalıştırma Kontrolü

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

free-form-light-actuators-fabrication-control-actuation-microscopic

Research

JoVE Journal

Engineering

9.2K Görüntüleme.  University of Florence. Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

Video: Free-form Light Actuators — Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fotonik Kristal Yavaş Işık Dalga Kılavuzları Ve Çürükler Üretimi ve Karakterizasyonu

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Mühendislik

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

Işık Enine Anderson lokalizasyonu Düzensiz Polimer Fiber Optik imalatı ve Karakterizasyonu

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input bias voltage. However, the tradeoff for the improved switching performance is a relatively long settling time to reach each gap height in response to various applied voltages. Transient applied bias waveforms are employed to facilitate reduced switching times for electrostatic fringing-field MEMS actuators with high mechanical quality factors. Removing the underlying substrate of the fringing-field actuator creates the low mechanical damping environment necessary to effectively test the concept. The removal of the underlying substrate also a has substantial improvement on the reliability performance of the device in regards to failure due to stiction. Although DC-dynamic biasing is useful in improving settling time, the required slew rates for typical MEMS devices may place aggressive requirements on the charge pumps for fully-integrated on-chip designs. Additionally, there may be challenges integrating the substrate removal step into the back-end-of-line commercial CMOS processing steps. Experimental validation of fabricated actuators demonstrates an improvement of 50x in switching time when compared to conventional step biasing results. Compared to theoretical calculations, the experimental results are in good agreement.

The robust device design of fringing-field electrostatic MEMS actuators results in inherently low squeeze-film damping conditions and long settling times when performing switching operations using conventional step biasing. Real-time switching time improvement with DC-dynamic waveforms reduces the settling time of fringing-field MEMS actuators when transitioning between up-to-down and down-to-up states.

Real-Time DC-dinamik Öngerilimlenmesi Yöntem Ciddi Underdamped saçak-alanında Elektrostatik MEMS Eyleyiciler Zaman İyileştirme Anahtarlama

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

Silikon tabanlı Dielektrik Elastomer Aktüatörler Fabrikasyon Süreci

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

Çok ölçekli Üç boyutlu Mikroelektronik paketleri Soruşturma Sinkrotron Radyasyon Microtomography kullanma

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Fabrication of White Light-emitting Electrochemical Cells with Stable Emission from Exciplexes

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active layer which consists of blue-fluorescent poly(9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diyl) (PFD) and &#960;-conjugated triphenylamine molecules. This white light emission originates from exciplexes formed between PFD and amines in electronically excited states. A device containing PFD, 4,4&#39;,4&#39;&#39;-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (2-TNATA), Poly(ethylene oxide) and K2CF3SO3 showed white light emission with Commission internationale de l&#39;&#233;clairage (CIE) coordinates of (0.33, 0.43) and a Color Rendering Index (CRI) of Ra = 73 at an applied voltage of 3.5 V. Constant voltage measurements showed that the CIE coordinates of (0.27, 0.37), Ra of 67, and the emission color observed immediately after application of a voltage of 5 V were nearly unchanged and stable after 300 sec.

The authors present a method for fabricating stable white-light-emitting electrochemical cells utilizing emission from exciplexes formed between a blue-emitting fluorene polymer and aromatic amines.

Beyaz Fabrikasyon Exciplexes gelen Kararlı Emisyon ile elektrokimyasal Hücreleri Işık yayan

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.

Yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler eğik Chambers ile imalatı

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

O-cresol Concentration Online Measurement Based On Near Infrared Spectroscopy Via Partial Least Square Regression

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the prediction of the components in industrial processes. The ability to record spectra for solid and liquid samples without any pretreatment is advantageous and the method is widely used. However, the disadvantages of analyzing high-dimensional near-infrared spectral data include information redundancy and multicollinearity of the spectral data. Thus, we propose to use partial least squares regression method, which has traditionally been used to reduce the data dimensionality and eliminate the collinearity between the original features. We implement the method for predicting the o-cresol concentration during the production of polyphenylene ether. The proposed approach offers the following advantages over component regression prediction methods: 1) partial least squares regression solves the multicollinearity problem of the independent variables and effectively avoids overfitting, which occurs in a regression analysis due to the high correlation between the independent variables; 2) the use of the near-infrared spectra results in high accuracy because it is a non-destructive and non-polluting method to obtain information at microscopic and molecular scales.

The protocol describes a method of predicting o-cresol concentration during the production of polyphenylene ether using near-infrared spectroscopy and partial least squares regression. To describe the process more clearly and completely, an example of predicting the o-cresol concentration during the production of polyphenylene is used to clarify the steps.

Kısmi En Küçük Kare Regresyon İle Yakın Kızılötesi Spektroskopiye Dayalı O-kresol Konsantrasyonu Online Ölçüm

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the ...

Fabrication of Microscope Stage for Vertical Observation with Temperature Control Function

Samples are usually placed onto a horizontal microscope stage for microscopic observation. However, to observe the influence of gravity on a sample or study afloat behavior, it is necessary to make the microscope stage vertical. To accomplish this, a sideways inverted microscope tilted by 90&#176; has been devised. To observe samples with this microscope, sample containers such as Petri dishes or glass slides must be secured to the stage vertically. A device that can secure sample containers in place on a vertical microscope stage has been developed and is described here. Attachment of this device to the stage allows observation of sample dynamics in the vertical plane. The ability to regulate temperature using a silicone rubber heater also permits observation of temperature-dependent sample behaviors. Furthermore, the temperature data is transferred to an internet server. Temperature settings and log monitoring can be controlled remotely from a PC or smartphone.

Presented here is a protocol using a temperature-controlled microscope stage that allows a sample container to be mounted on a vertical microscope.

Sıcaklık kontrol fonksiyonlu dikey gözlem için mikroskop aşamasının imalatı

Samples are usually placed onto a horizontal microscope stage for microscopic observation. However, to observe the influence of gravity on a sample or ...