Name: fabricating reactive surfaces with brush-like and crosslinked films of azlactone-functionalized block co-polymers
Uploaded: 2018-06-30T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers at JoVE.com

מחקר זה נתמך על ידי אוניברסיטת מדינת קנזס. חלק של מחקר זה נערך במרכז עבור Nanophase חומרים מדעי, אשר ממומנת ב אוק רידג המעבדה הלאומית על ידי מדעי משתמש מתקני החלוקה, משרד בסיסי אנרגיה למדעים של משרד האנרגיה האמריקני.

1. PGMA -b- PVDMA סינתזה20
<ol><li>סינתזה של סוכן העברת PGMA שרשרת המאקרו (מאקרו-CTA)<ol>
<li>השתמש ﬂask 250-mL סיבוב המדרגה התגובה המצוידים עם בר מצופה טפלון מערבבים מגנטי.</li>
		<li>לשלב 14.2 גר' glycidyl methacrylate GMA (142.18 g/mol) עם 490.8 מ"ג של dodecyl 2-cyano-2-propyl trithiocarbonate (CPDT) (346.63 g/mol), ו 87.7 מ"ג של 2, 2 ′-azobis (4-מתוקסי-2, 4-די?...

מאמר זה מציג שלוש גישות תכנים PGMA -b- PVDMA, כל אחד עם ערכת שלו של היתרונות והחסרונות. השיטה ההמראה parylene היא שיטה רב-תכליתי עבור תכנים בלוק פולימרים שותף ב מיקרו לרזולוציה ננו, שימש כמסיכה לעדות אחרות המתבנת מערכות33,34,35. עקב הידבקות משטח חל?...

פיתוח טכניקות ייצור המאפשרים שליטה צדדי ומדויק של פונקציונליות משטח כימית וביולוגית רצוי עבור מגוון של יישומים, לכידה של מזהמים סביבתיים, להתפתחות של הדור הבא ביולוגיים, שתלים, ורקמות הנדסה מכשירים1,2. פולימרים פונקציונלית הם חומרים מצוינים עבור כוונון דרך "הרכבה מן" או "הרכבה כדי" טכניקות3תכונות פני השטח. גישות אלה מאפשרים שליטה על פני השטח תגובתיות מבוסס על הפונקציונליות כימי של מונומר משקל מולקולרי של פולימר4,5,6. פולימרים מבוססי Azlactone בעוצמה נחקרו בהקשר זה, כפי azlactone קבוצות במהירות זוג עם נוקלאופילים עם שונות בתגובות פתיחת הטבעת. זה כולל ראשי אמינים, כהלים, תיולים וקבוצות הידרזין, ובכך מספק מסלול רב-גוני יותר משטח functionalization7,8. סרטים פולימריים מבוססי Azlactone יש כבר מועסקים שונים סביבתיים וללכוד יישומים ביולוגיים, לרבות analyte9,10, תא תרבות6,11, ו- anti-עכירות / ציפויים אנטי-דבק12. ביישומים ביולוגיים רבים, תכנים azlactone סרטים פולימריים-ננו כדי מיקרומטר פיסיקליות רצוי להקל על השליטה במרחב של biomolecule מצגת, אינטראקציות סלולרי, או כדי לווסת את האינטראקציות משטח13, 14,15,16,17,18. לכן, צריך לפתח שיטות ייצור להציע תבנית גבוהה אחידות עובי הסרט ומבוקרות היטב, מבלי להתפשר על פונקציונליות כימי19.
לאחרונה, Lokitz. ואח פיתח את PGMA -b- PVDMA בלוק קופולימר שהיה מסוגל לתמרן תגובתיות משטח. PGMA כמה בלוקים תחמוצת מניבי משטחים, מניב צפיפויות משטח גבוהה ו- tunable של azlactone קבוצות20. שיטות דיווח עבור תכנים הפולימר הזה עבור יצירה של ממשקים biofunctional השתמש בעבר גישות מסורתיות פוטוליתוגרפיה מלמעלה למטה להפיק סרטים פולימריים לא אחידה עם רקע אזורים מזוהמים עם ממסר חומר photoresist, גורם לרמות גבוהות של אינטראקציות כימיים וביולוגיים שאינם ספציפיים21,22,23. כאן, ניסיונות passivate הרקע אזורים גרמה cross-reaction עם קבוצות azlactone, להתפשר על פולימר תגובתיות. בהתחשב מגבלות אלו, אנו לאחרונה פיתח טכניקות תכנים מברשת (~ 90 ננומטר) או מאוד תפור (μm ~ 1-10) סרטים של PGMA -b- PVDMA לתוך רקעים אינרטי מבחינה כימית או ביולוגית באופן לגמרי השומרת את הכימיקל פונקציונליות של פולימר24. אלה הציגו שיטות לנצל parylene ההמראה, הרכבה מכוון ממשק (אידה) וטכניקות microcontact מותאם אישית ההדפסה (μCP). שיטות נסיוניות מפורטות מאוד עבור אלה גישות המתבנת, כמו גם הסרט קריטי אפיוני אתגרים, מגבלות הקשורות כל טכניקה מוצגים כאן בתבנית בכתב ווידאו.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Material</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol, &#8805; 99.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>459844</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCL, 1.019 N in H2O</td>
			<td>Fluka Analytical</td>
			<td>318949</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone, &#8805; 99.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>320110</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzene, &#8805; 99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270709</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol, ACS reagent, &#8805;99.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>190764</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>H292-4</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon</td>
			<td>Matheson Gas</td>
			<td>G1901175</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran (THF), &#8805; 99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>401757</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P2443</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethyl Siloxane (PDMS) Slygard 184</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>4019862</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro (1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS), 97%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448931</td>
			<td>It is toxic. Work with it under hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous Chloroform, &#8805; 99%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>372978</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive Photoresist AZ1512</td>
			<td>MicroChemicals</td>
			<td>AZ 1512</td>
			<td>amber-red liquid, density 1.083 g/cm3, spin coating step should be done under the hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer AZ 300 MIF</td>
			<td>MicroChemicals</td>
			<td>AZ300 MIF</td>
			<td>clear colourless liquid with slight amine odor and density of 1 g/cm3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-Vinyl-4,4- dimethyl azlactone (VDMA)</td>
			<td>Isochem North America, LLC</td>
			<td>VDMA</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-cyano-2-propyl dodecyl trithiocarbonate (CPDT)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>723037</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,2&#8242;-Azobis (4methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile) (V-70)</td>
			<td>Wako Specialty Chemicals</td>
			<td>CAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parylene N</td>
			<td>Specialty Coating Systems</td>
			<td>15B10004</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parylene Coater</td>
			<td>Specialty Coating Systems</td>
			<td>SCS Labcoater (PDS 2010)</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask alignment system</td>
			<td>Neutronix Quintel</td>
			<td>NXQ8000</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Plasma Etcher</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td>Plasma Lab System 100</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surface Profilometer</td>
			<td>Veeco</td>
			<td>Dektak 150</td>
			<td>Scan type was standard hill. Scan duration and force were 120 s and 1 mg, respectively.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brightfield Upright Microscope</td>
			<td>Olympus Corporation</td>
			<td>BX51</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Plasma&#160; Cleaner</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-001-HP</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR)</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>ATR-FTIR 100</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atomic Force Microscopy (AFM)</td>
			<td>PicoPlus</td>
			<td>Picoplus atomic force microscope</td>
			<td>Veeco MLCT-E cantilevers with a 0.5 N/m spring constant. Scan speeds varied between 0.25 and 1 Hz.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscopy (SEM)</td>
			<td>Hitachi Science Systems Ltd., Tokyo, Japan</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary Tool Workstation</td>
			<td>Dremel</td>
			<td>Model 220-01</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin Coater</td>
			<td>Smart Coater</td>
			<td>SC100</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Oven</td>
			<td>Yamato Scientific Co.</td>
			<td>PCD-C6(5)000)</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Size Exclusion Chromatography (SEC)</td>
			<td>Waters Alliance 2695 Separations Module</td>
			<td>720004547EN</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Refractive Index (RI) detector</td>
			<td>Waters</td>
			<td>Model 2414</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode Array Detector</td>
			<td>Waters</td>
			<td>Model 2996, 716001286</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-angle Light Scattering (MALS) Detector</td>
			<td>Wyatt Technology</td>
			<td>miniDAWN TREOS II</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Viscometer</td>
			<td>Wyatt Technology</td>
			<td>Viscostar</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLgel 5 &#181;m mixed-C columns (300 x 7.5 mm)</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>5 &#181;m mixed-C columns</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ellipsometer</td>
			<td>J. A. Woollam</td>
			<td>alpha-SE</td>
			<td>Cauchy model, PGMA and PVDMA layers had refractive indices of 1.50 and 1.52 at 632 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Sonicator</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>FS-110H</td>
			<td>-</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabricating reactive surfaces with brush-like and crosslinked films of azlactone-functionalized block co-polymers

בנייר זה, שיטות ייצור המייצרים הרומן משטחים באמצעות בלוק מבוססי azlactone שיתוף הפולימר, פוליפוני (glycidyl methacrylate) -רחוב- פולי (ויניל דימתיל azlactone) (PGMA -b- PVDMA), מוצגים. בשל תגובתיות גבוהה של קבוצות azlactone כלפי אמין תיול, שלו קבוצות הידרוקסיל, PGMA -b- PVDMA משטחים יכול להיות שונה עם מולקולות משנית ליצירת ממשקי כימית או ביולוגית functionalized למגוון רחב של יישומים. בדו"חות קודמים מממשקי בדוגמת PGMA -b- PVDMA השתמשו טכניקות מסורתיות המתבנת מלמעלה למטה לייצר סרטים לא אחידה, בדיקות רקע לקוי מבוקרת, הביוכימיה. כאן, אנו מתארים המתבנת מותאם אישית טכניקות המאפשרות התצהיר מדויק מאוד אחיד PGMA -b- PVDMA הסרטים ברקעים אינרטי מבחינה כימית או בעלי מאפיינים biomolecule-דוחה חרקים. חשוב, שיטות אלה נועדו הפיקדון PGMA -b- PVDMA סרטים באופן לגמרי השומרת azlactone פונקציונליות בכל שלב העיבוד. סרטים בדוגמת להראות עוביים ומבוקרות היטב התואמים פולימר מברשות (~ 90 ננומטר) או מבנים תפור במיוחד (μm ~ 1-10). דוגמאות מילוי של מברשות מופקות בעזרת בהמראה או parylene או ממשק מכוונת מכלול השיטות המתוארות והם שימושי עבור אפנון מדויק של בסך הכל כימיים תגובתיות פני השטח על-ידי התאמת גם PGMA -b- PVDMA תבנית צפיפות או אורך הרחוב VDMA. לעומת זאת, העבה, תפור PGMA -b- PVDMA דפוסי מתקבלים באמצעות טכניקה הדפסה מותאמת אישית מיקרו-צור קשר, ומציעים את היתרון של העמסה גבוה יותר או לכידה של חומר משני עקב גבוה יותר שטח על יחסי נפח. השלבים המפורטים ניסיוני, אפיוני קולנוע ביקורתית, ומדריכים וגישה לפתרון בעיות עבור כל שיטת ייצור הם דנו.

מדידות זווית מגע יכול לשמש כדי להעריך את functionalization של סיליקון עם PGMA-b-PVDMA. איור 1 מציג את זווית מגע של המצע סיליקון במהלך השלבים עיבוד שונים. תכונת ההידרופיליה של המצע סיליקון פלזמה ניקה מוצג איור 1B. זווית מגע אחרי ספין פולימר ציפוי, חישול הוא...

Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers at JoVE.com

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

שיטות ייצור משטח בדוגמת הפקדת ננומטר מברשות עבה או מיקרון עבה, תפור סרטים של פולימר שיתוף בלוק azlactone מדווחים. שלבים קריטיים ניסיוני, התוצאות נציג, מגבלות של כל שיטת נידונות. שיטות אלה שימושיים ליצירת בממשקים פונקציונליים עם מאפיינים פיזיים המותאמים תגובתיות משטח tunable.

בדיית משטחים תגובתי עם מברשת, תפור סרטים של פולימרים שיתוף בלוק Azlactone-Functionalized

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials בודה בשיטת ציור הסיבים

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

חיטוט ומיפוי משטחי אלקטרודה דלק תאי תחמוצת מוצקות

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

חד שכבתי לתקשר סימום של משטחי סיליקון וNanowires שימוש בתרכובות זרחן אורגניות

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

הפקדת electrospray של עובי אחיד Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; וכפי<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; סרטי זכוכית Chalcogenide

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

ברכת רותחים חום-העברת שיפור על גלילי משטחים עם דפוסי רטיבים היברידיים

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

ייצור של סרטים צבע דקים עם מאוד קליטת מדיה באמצעות התצהיר זווית אלכסונית

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

ייצור של משטחי מתכת Superhydrophobic עבור יישומים ציפוי אנטי

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

חותמת מדרגי והדפסת פבריקציה נוספת של Hemiwicking משטחים

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

מולקולרית בסיוע מולקולרי הקרן הצמיחה הגידול של Mg3n2 ו Zn3n2 סרטים דקים

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented ...