Name: fabrication of nanoheight channels incorporating surface acoustic wave actuation via lithium niobate for acoustic nanofluidics
Uploaded: 2020-02-05T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics at JoVE.com

ويعرب المؤلفون عن امتنانهم لجامعة كاليفورنيا ومرفق NANO3 في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو لتوفيرهما الأموال والتسهيلات لدعم هذا العمل. تم تنفيذ هذا العمل جزئيًا في البنية التحتية للتكنولوجيا النانوية في سان دييغو (SDNI) في UCSD ، وهي عضو في البنية التحتية الوطنية المنسقة لتكنولوجيا النانو ، والتي تدعمها المؤسسة الوطنية للعلوم (Grant ECCS -1542148). وقد تم دعم العمل المقدم هنا بسخاء من خلال منحة بحثية من مؤسسة W.M. Keck. كما يشعر المؤلفون بالامتنان لدعم هذا العمل من قبل مكتب البحوث البحرية (عن طريق المنحة 12368098).

1. نانو ارتفاع قناة قناع إعداد
<ol><li>التصوير الضوئي: مع نمط يصف الشكل المطلوب من قنوات الارتفاع النانوي(الشكل 1B)،استخدم الطباعة الحجرية الضوئية العادية وإجراءات الإقلاع لإنتاج المنخفضات النانوية في رقاقة LN. هذه المنخفضات سوف تصبح قنوات nanoheight على الترابط رقاقة في ?...

<ol>
	<li>Eijkel, J. C., Van Den Berg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanofluidics:+what+is+it+and+what+can+we+expect+from+it?.">Nanofluidics: what is it and what can we expect from it?.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 1 (3), 249-267 (2005).</li><li>Longhurst, M. J., Quirke, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature-driven+pumping+of+fluid+through+single-walled+carbon+nanotubes.">Temperature-driven pumping of fluid through single-walled carbon nanotubes.</a> Nano Letters. 7 (11), 3324-3328 (2007).</li><li>Wang, B., Kr&#225;l, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coulombic+dragging+of+molecules+on+surfaces+induced+by+separately+flowing+liquids.">Coulombic dragging of molecules on surfaces induced by separately flowing liquids.</a> Journal of the American Chemical Society. 128 (50), 15984-15985 (2006).</li><li>Insepov, Z., Wolf, D., Hassanein, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopumping+using+carbon+nanotubes.">Nanopumping using carbon nanotubes.</a> Nano Letters. 6 (9), 1893-1895 (2006).</li><li>Gong, X., 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=A+charge-driven+molecular+water+pump.">A charge-driven molecular water pump.</a> Nature Nanotechnology. 2 (11), 709 (2007).</li><li>Joseph, S., Aluru, 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=Pumping+of+confined+water+in+carbon+nanotubes+by+rotation-translation+coupling.">Pumping of confined water in carbon nanotubes by rotation-translation coupling.</a> Physical Review Letters. 101 (6), 064502 (2008).</li><li>Rinne, K. F., Gekle, S., Bonthuis, D. J., Netz, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+pumping+of+water+by+AC+electric+fields.">Nanoscale pumping of water by AC electric fields.</a> Nano Letters. 12 (4), 1780-1783 (2012).</li><li>Eslamian, M., Saghir, M. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+thermophoretic+particle+separators:+numerical+analysis+and+simulation.">Novel thermophoretic particle separators: numerical analysis and simulation.</a> Applied Thermal Engineering. 59 (1-2), 527-534 (2013).</li><li>Miansari, M., Friend, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+Nanofluidics+via+Room-Temperature+Lithium+Niobate+Bonding:+A+Platform+for+Actuation+and+Manipulation+of+Nanoconfined+Fluids+and+Particles.">Acoustic Nanofluidics via Room-Temperature Lithium Niobate Bonding: A Platform for Actuation and Manipulation of Nanoconfined Fluids and Particles.</a> Advanced Functional Materials. 26 (43), 7861-7872 (2016).</li><li>Minzioni, P., 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=Roadmap+for+optofluidics.">Roadmap for optofluidics.</a> Journal of Optics. 19 (9), 093003 (2017).</li><li>Connacher, W., 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=Micro/nano+acoustofluidics:+materials,+phenomena,+design,+devices,+and+applications.">Micro/nano acoustofluidics: materials, phenomena, design, devices, and applications.</a> Lab on a Chip. 18 (14), 1952-1996 (2018).</li><li>Ren, 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=Etching+characteristics+of+LiNbO3+in+reactive+ion+etching+and+inductively+coupled+plasma.">Etching characteristics of LiNbO3 in reactive ion etching and inductively coupled plasma.</a> Journal of Applied Physics. 103 (3), 034109 (2008).</li><li>Winnall, S., Winderbaum, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lithium+niobate+reactive+ion+etching.">Lithium niobate reactive ion etching.</a> Defence Science and Technology Organization. , (2000).</li><li>Hu, H., Ricken, R., Sohler, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Etching+of+lithium+niobate:+micro-and+nanometer+structures+for+integrated+optics.">Etching of lithium niobate: micro-and nanometer structures for integrated optics.</a> Topical Meeting Photorefractive Materials, Effects, and Devices-Control of Light and Matter, Bad Honnef. , (2009).</li><li>Jackel, J. L., Howard, R. E., Hu, E. L., Lyman, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+ion+etching+of+LiNbO3.">Reactive ion etching of LiNbO3.</a> Applied Physics Letters. 38 (11), 907-909 (1981).</li><li>Smith, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Investigation of nanoscale etching and poling of lithium niobate. , (2014).</li><li>Tomita, Y., Sugimoto, M., Eda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+bonding+of+LiNbO3+single+crystals+for+optical+waveguides.">Direct bonding of LiNbO3 single crystals for optical waveguides.</a> Applied Physics Letters. 66 (12), 1484-1485 (1995).</li><li>Howlader, M. M. R., Suga, T., Kim, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room+temperature+bonding+of+silicon+and+lithium+niobate.">Room temperature bonding of silicon and lithium niobate.</a> Applied Physics Letters. 89 (3), 031914 (2006).</li><li>Chang, C. 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=A+parametric+study+of+ICP-RIE+etching+on+a+lithium+niobate+substrate.">A parametric study of ICP-RIE etching on a lithium niobate substrate.</a> 10th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems. , 485-486 (2015).</li><li>Queste, S., 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=Deep+reactive+ion+etching+of+quartz,+lithium+niobate+and+lead+titanate.">Deep reactive ion etching of quartz, lithium niobate and lead titanate.</a> JNTE (Journ&#233;es Nationales sur les Technologies) Proceedings. , (2008).</li><li>Xu, J., Wang, C., Tian, Y., Wu, B., Wang, S., Zhang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass-on-LiNbO3+heterostructure+formed+via+a+two-step+plasma+activated+low-temperature+direct+bonding+method.">Glass-on-LiNbO3 heterostructure formed via a two-step plasma activated low-temperature direct bonding method.</a> Applied Surface Science. 459, 621-629 (2018).</li><li>Tulli, D., Janner, D., Pruneri, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room+temperature+direct+bonding+of+LiNbO3+crystal+layers+and+its+application+to+high-voltage+optical+sensing.">Room temperature direct bonding of LiNbO3 crystal layers and its application to high-voltage optical sensing.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 21 (8), 085025 (2011).</li><li>Sridhar, M., Maurya, D. K., Friend, J. R., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focused+ion+beam+milling+of+microchannels+in+lithium+niobate.">Focused ion beam milling of microchannels in lithium niobate.</a> Biomicrofluidics. 6 (012819), (2012).</li></ol>

الترابط درجة حرارة الغرفة هو المفتاح لتصنيع أجهزة nanoslit المتكاملة SAW. وينبغي النظر في خمسة جوانب لضمان الترابط الناجح وقوة الترابط الكافية.
الوقت والطاقة لتنشيط سطح البلازما زيادة طاقة البلازما سوف تساعد على زيادة الطاقة السطحية وبالتالي زيادة قوة الترابط. ولكن ?...

يحدث نقل السوائل النانوية القابلة للتحكم في القنوات النانوية —النانووية السائلة1— على نفس مقاييس الطول مثل معظم الجزيئات البيولوجية، وهو واعد للتحليل والاستشعار البيولوجيين، والتشخيص الطبي، ومعالجة المواد. وقد وضعت تصاميم مختلفة والمحاكاة في nanofluidics للتلاعب السوائل وتعليق الجسيمات على أساس درجة الحرارة التدرجات2، كولوم سحب3، موجات سطحية4، الحقول الكهربائية الساكنة5،6،7، وthermophoresis8 على مدى السنوات الخمس عشرة الماضية. في الآونة الأخيرة ، وقد تبين SAW9 لإنتاج ضخ السوائل النانوية واستنزاف مع الضغط الصوتي الكافي للتغلب على هيمنة القوى السطحية واللزجة التي تمنع نقل السوائل الفعالة في القنوات النانوية. الفائدة الرئيسية من تدفق الصوتية هو قدرته على دفع تدفق مفيدة في الهياكل النانوية دون القلق بشأن تفاصيل الكيمياء من تعليق السائل أو الجسيمات، مما يجعل الأجهزة التي تستخدم هذه التقنية مفيدة على الفور في التحليل البيولوجي، والاستشعار، وغيرها من التطبيقات الفيزيائية الكيميائية.
يتطلب تصنيع الأجهزة النانوية المدمجة SAW تصنيع الأقطاب الكهربائية - محول رقمي (IDT) - على ركيزة كهربائية ، ليثيوم نيوبات10، لتسهيل توليد SAW. يتم استخدام النقش الأيوني التفاعلي (RIE) لتشكيل منخفض نانوي في قطعة LN منفصلة ، والربط LN-LN من القطعتين تنتج nanochannel مفيدة. وقد تم عرض عملية تصنيع أجهزة SAW في العديد من المنشورات ، سواء باستخدام الطباعة الضوئية الطبيعية أو الرفع فوق البنفسجية إلى جانب الترسب المعدني أو ترسب التبخر11. لعملية LN RIE لحفر قناة في شكل معين، والآثار على معدل حفر وخشونة سطح القناة النهائي من اختيار التوجهات LN مختلفة، والمواد قناع، وتدفق الغاز، والطاقة البلازما وقد تم التحقيق12،13،14،15، 16. وقد استخدم تنشيط سطح البلازما لزيادة الطاقة السطحية بشكل كبير، وبالتالي تحسين قوة الترابط في أكاسيد مثل LN17،18،19،20. وبالمثل فمن الممكن لغير متجانس السندات LN مع أكاسيد أخرى، مثل SiO2 (الزجاج) عن طريق اثنين من خطوتين البلازما تنشيط طريقة الترابط21. الغرفة درجة حرارة LN-LN الترابط، على وجه الخصوص، وقد تم التحقيق باستخدام مختلف معالجات التنظيف وتنشيط السطح22.
هنا ، ونحن نصف بالتفصيل عملية لتصنيع 40 ميغاهرتز SAW المتكاملة 100 نانومتر الارتفاع القنوات النانوية ، وغالبا ما تسمى قنوات nanoslit (الشكل 1ألف). فعالية السوائل الشعيرات الدموية ملء واستنزاف السوائل عن طريق الكفاءة SAW يدل على صحة كل من تصنيع nanoslit وأداء SAW في مثل هذه القناة النانوية. نهجنا يقدم نظام نانو acoustofluidic تمكين التحقيق في مجموعة متنوعة من المشاكل الفيزيائية والتطبيقات البيولوجية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Absorber</td>
			<td>Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA</td>
			<td>Dragon Skin 10 MEDIUM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier</td>
			<td>Mini-Circuits, Brooklyn, NY, USA</td>
			<td>ZHL&#8211;1&#8211;2W&#8211;S+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>Nikon, Minato, Tokyo, Japan</td>
			<td>D5300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer</td>
			<td>Futurrex, NJ, USA</td>
			<td>RD6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamond tip engraving pen</td>
			<td>Malco, Memphis, TN, USA</td>
			<td>Malco A50 USA Made Carbide Tipped Scribe</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dicing saw</td>
			<td>Disco, Tokyo, Japan</td>
			<td>Disco Automatic Dicing Saw 3220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating oven</td>
			<td>Carbolite, Hope Valley, UK</td>
			<td>HTCR 6/28</td>
			<td>High Temperature Clean Room Oven - HTCR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hole driller</td>
			<td>Dremel, Mount Prospect, Illinois</td>
			<td>Model #4000</td>
			<td>4000 High Performance Variable Speed Rotary</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscope</td>
			<td>Amscope, Irvine, CA, USA</td>
			<td>IN480TC-FL-MF603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium niobate substrate</td>
			<td>PMOptics, Burlington, MA, USA</td>
			<td>PWLN-431232</td>
			<td>4&#34; double-side polished 0.5 mm thick 128&#176; Y-rotated cut lithium niobate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask aligner</td>
			<td>Heidelberg Instruments, Heidelberg, Germany</td>
			<td>MLA150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nano3 cleanroom facility</td>
			<td>UCSD, La Jolla, CA, USA</td>
			<td></td>
			<td>Fabrication process is performed in it.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Negative photoresist</td>
			<td>Futurrex, NJ, USA</td>
			<td>NR9-1500PY</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA</td>
			<td>InfiniiVision 2000 X-Series</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma surface activation</td>
			<td>PVA TePla, Corona, CA, USA</td>
			<td>PS100</td>
			<td>Tepla Asher</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizer sheet</td>
			<td>Edmund Optics, Barrington, NJ, USA</td>
			<td>#86-182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RIE etcher</td>
			<td>Oxford Instruments, Abingdon, UK</td>
			<td>Plasmalab 100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal generator</td>
			<td>NF Corporation, Yokohama, Japan</td>
			<td>WF1967 multifunction generator</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter deposition</td>
			<td>Denton Vacuum, NJ, USA</td>
			<td>Denton 18</td>
			<td>Denton Discovery 18 Sputter System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon wafer dipper</td>
			<td>ShapeMaster, Ogden, IL, USA</td>
			<td>SM4WD1</td>
			<td>Wafer Dipper 4&#34;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of nanoheight channels incorporating surface acoustic wave actuation via lithium niobate for acoustic nanofluidics

ومن المعروف أن التلاعب النانوي الخاضع للرقابة من السوائل يكون صعبًا بشكل استثنائي بسبب هيمنة القوى السطحية واللزجة. ميجاهيرتز من أجل أجهزة الموجة الصوتية السطحية (SAW) تولد تسارعًا هائلًا على سطحها ، حتى 108 م / 82، مسؤولة بدورها عن العديد من التأثيرات الملاحظة التي أصبحت تحدد الموجات الصوتية: التدفق الصوتي وقوى الإشعاع الصوتي. وقد استخدمت هذه الآثار للجسيمات والخلايا، والتلاعب السوائل على نطاق صغير، على الرغم من أن في الآونة الأخيرة وقد استخدمت SAW لإنتاج ظواهر مماثلة على نطاق النانو من خلال مجموعة مختلفة تماما من الآليات. يوفر التلاعب بالسوائل النانوية القابلة للتحكم مجموعة واسعة من الفرص في ضخ السوائل فائقة السرعة وديناميكيات الجزيئات الحيوية المفيدة للتطبيقات الفيزيائية والبيولوجية. هنا، ونحن نشرح تصنيع قناة نانو-ارتفاع عبر درجة حرارة الغرفة الليثيوم niobate (LN) الترابط متكاملة مع جهاز SAW. نحن نصف العملية التجريبية بأكملها بما في ذلك تصنيع قناة نانو الارتفاع عن طريق الحفر الجاف ، والترابط المنشط بالبلازما على النيوبات الليثيوم ، والإعداد البصري المناسب للتصوير اللاحق ، وتنشيط SAW. نعرض نتائج تمثيلية لملء الشعيرات الدموية السائلة وتصريف السوائل في قناة نانوية الحجم ناتجة عن SAW. يقدم هذا الإجراء بروتوكولًا عمليًا لتصنيع القنوات النانوية والتكامل مع أجهزة SAW المفيدة للبناء عليها لتطبيقات nanofluidics المستقبلية.

نقوم بإجراء إيداع الشعيرات الدموية السائلة واستنزاف السوائل الناجمعن SAW في حزات LN عالية نانو بعد التصنيع الناجح والترابط لأجهزة النانو السائل ة المتكاملة SAW. يتم إنشاء الموجات الصوتية السطحية بواسطة IDTs التي تعمل بواسطة إشارة جيبية مضخمة في تردد الرنين IDTs من 40 ميغاهرتز، وينشذ SAW في نانوسلي...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics at JoVE.com

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

نحن نبرهن على تصنيع قنوات nanoheight مع دمج أجهزة تشغيل الموجات الصوتية السطحية على النيوبات الليثيوم للسائل النانوي الصوتي عبر الليليثالضوئي الإقلاع الضوئي ، وحفر الأيونات التفاعلي على عمق النانو ، والبلازما درجة حرارة الغرفة الترابط متعدد الطبقات المنشط على السطح من النيوبات الليثيوم أحادي الكريستال ، وهي عملية مفيدة بالمثل لترابط النيوبات الليثيوم إلى الأكاسيد.

تصنيع قنوات Nanoheight دمج الموجات الصوتية السطحية الفعالة عبر الليثيوم نيوبات للنانوfluidics الصوتية

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...

بروتوكولنا يوفر طريقة مفصلة لتصنيع قنوات نانو الارتفاع دمج سطح الموجات الصوتية اشتغل عن طريق niobate ليثيوم ل nanofluidics الصوتية. ويمكن استخدام هذه التقنية لأداء درجة حرارة الغرفة سطح البلازما تنشيط متعدد الطبقات الترابط من niobate الكريستال واحد، وهي عملية مفيدة على قدم المساواة لالترابط niobate الليثيوم أو ثاني أكسيد السيليكون وأكاسيد أخرى. وينبغي إزالة أي حطام والجسيمات أثناء التنظيف وسطح البلازما العمليات المنشطة لمنع فشل الترابط في تشكيل قناة نانو الارتفاع.يمكن أن البصرية مظاهرة من هذه الطريقة التقاط عملية التصنيع بأكملها في التفاصيل مما أدى إلى عرض واضح للبروتوكول للباحثين الآخرين. لإعداد قناع قناة نانو ارتفاع، ضع رقاقة منقوشة بنمط مصمم ليكون التصوير الضوئي العادي في إجراءات الإقلاع في نظام ترسب ة ابر واستخلاص فراغ الغرفة إلى خمسة أضعاف 10 إلى المليتور الستة السلبية. السماح الأرجون للتدفق في 2.5 ملليتور والكروم sputter في 200 واط لإنتاج قناع 400 نانومتر التضحية في غضون 18 دقيقة.في نهاية الترسيب، غمر تماما رقاقة في منقار الأسيتون و sonicate رقاقة في كثافة متوسطة لمدة 10 دقيقة. في نهاية سونيكيشن، شطف رقاقة مع المياه ديونيد وتجفيف رقاقة مع تدفق النيتروجين الجاف. ثم استخدام منشار dicing لتقسيم رقاقة إلى رقائق الفردية مع نمط واحد نانو شق لكل رقاقة.لتصنيع قناة نانو الارتفاع، ضع الرقاقة في غرفة حفر أيونات تفاعلية. تعيين المعلمات الغرفة كما هو مبين لإنتاج 120 نانومتر عميق نانو الشق في niobate الليثيوم. لحفر مداخل القناة ومنافذ البيع، استخدم الشريط على الوجهين لإرفاق لوحة فولاذية صغيرة في الجزء السفلي من طبق بيتري ورقاقة محفورة إلى لوحة.ملء الطبق بالماء لتزج تماما رقاقة وإرفاق 0.5 ملليمتر قطعة من الماس الحفر بت إلى الصحافة الحفر. ثم حفر بسرعة لا تقل عن 10،000 دوران في الدقيقة الواحدة لآلة المداخل المطلوبة ومنافذ. بالنسبة للنقش الرطب الكروم، استخدم قلم نقش رأس الماس للتمييز بوضوح على السطح المسطح غير الممخرَب من niobate الليثيوم المحفورة لتتبع أي جانب تقع قناة النانو الارتفاع و sonicate رقائق في نقش الكروم.لتنظيف المذيبات من رقائق، مكان أزواج رقاقة تتكون من سطح واحد جهاز الموجة الصوتية واحد محفورة رقاقة الاكتئاب النانو وغمر أزواج في منقار من الأسيتون وضعت مع حمام سونيكيشن. بعد دقيقتين من سونيكيشن في الأسيتون، سونيكات رقائق في الميثانول لمدة دقيقة واحدة. في نهاية سونيكيشن الميثانول، شطف رقائق في المياه ديونيد.بعد ذلك، أضف بيروكسيد الهيدروجين إلى حمض الكبريتيك بنسبة واحد إلى ثلاثة في غطاء محرك السيارة جيد التهوية ووضع جميع الرقائق في حامل تفلون. ضع حامله بعناية في منقار حمض البيرانا لمدة 10 دقائق قبل شطف الرقائق وحاملها في حمامين مائيين متتابعين. بعد الشطف الثاني، وتجفيف رقائق مع تدفق النيتروجين الجاف ووضع على الفور العينات في معدات تنشيط البلازما الأكسجين الاحتفاظ بها مغطاة أثناء المناولة لتجنب التلوث.باستخدام 120 واط من الطاقة مع تعريض رقائق لتدفق الأكسجين في 120 سنتيمتر مكعب القياسية لمدة 150 ثانية، وتفعيل الأسطح رقاقة مع البلازما. في نهاية التنشيط، غمر العينات على الفور في حمام مياه طازج لمدة دقيقتين على الأقل. بعد تجفيف رقائق مع تدفق النيتروجين الجاف، وضعت بعناية رقاقة نانو شق على سطح رقاقة جهاز الموجات الصوتية في الموقف المطلوب مع رقائق الانحياز في الاتجاه المناسب.ثم استخدام ملاقط أو ما شابه للضغط على أسفل على العينة من مركزها لبدء السندات، وتطبيق ضغط لطيف على المناطق التي فشلت في السندات بعد الاكتئاب الأولي. بعد ذلك ، ضع العينات المستعبدة في مشبك مُزَمَّق لممارسة الأحمال بأمان على الرغم من التمدد الحراري ووضع العينات المثبّتة في فرن درجة حرارة الغرفة. ثم تعيين درجة حرارة الفرن إلى 300 درجة مئوية مع ارتفاع درجة مئوية من درجتين مئويتين في الدقيقة كحد أقصى مع وقت الإقامة ساعتين قبل إيقاف التلقائي.لمراقبة حركة السوائل في فتحة النانو المكتملة ، ضع رقاقة الشق النانوي تحت مجهر مقلوب وتدوير الشريحة من خلال مرشح استقطاب خطي في المسار البصري لمنع الصورة المستندة إلى birefringence بشكل مناسب مضاعفة في niobate الليثيوم. ثم إضافة المياه غير المؤينة ultrapure إلى مدخل وصورة تطور السائل. بالنسبة لتشغيل الموجات الصوتية السطحية، قم بإرفاق الممتصات اهان جهاز الموجات الصوتية السطحي لمنع الموجات الصوتية المنعة، وتعيين تردد الرنين على مولد إشارة إلى حوالي 40 ميغاهيرتز.استخدام مكبر للصوت لتضخيم إشارة واستخدام منظار لقياس الجهد الفعلي، الحالية والقوة المطبقة على الجهاز. ثم تطبيق حقل الجيوب الأنفية الكهربائية إلى محول بين الدجيجيت القياسي وتسجيل حركة السوائل أثناء التشغيل داخل فتحة نانو. في هذه الصور، يتم عرض ملء شعرية من المياه الأيونية فائقة التبخر في واحد 100 نانومتر طويل القامة 400 ميكرومتر قناة واسعة وواحد 100 نانومتر طويل القامة 40 ميكرومتر واسعة القناة.تسحب قوات الشعيرات الدموية ملء السائل من كامل فتحة النانو مع قطرة من الماء فائقة الpure تسليمها من خلال مدخل وملء وقعت بسرعة أكبر داخل القناة الأضيق بسبب قوتها الشعرية أكبر. في هذه التجربة، تم تصريف المياه في فتحة ارتفاع 100 نانومتر لإظهار واجهة الماء والهواء مع الطول الأقصى في الوسط مما يدل على الحد الأقصى للطاقة الصوتية في منتصف جهاز الموجة الصوتية السطح. وهناك حاجة إلى قوة عتبة تطبيقية من حوالي واط واحد لإجبار الضغط الصوتي ليكون أكبر من ضغط الشعيرات الدموية لدفع ظاهرة استنزاف مرئية.وينبغي إجراء معظم عمليات التصنيع في غرفة نظيفة لمنع التلوث الجسيمات على نطاق صغير وينبغي أن تكون السوائل المستخدمة في ملء ultrapure لمنع انسداد الشق نانو. يقدم نهجنا نظام fluidics nano-acoustic للتحقيق في مجموعة متنوعة من المشاكل الفيزيائية والتطبيقات البيولوجية على النطاق النانوي.

Research

JoVE Journal

Engineering

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

توليف المرحلة تحول Nanoemulsions مع حجم التوزيعات الضيقة للتبخير القطرة الصوتية وفقاعة محسنة تذرية بوساطة الموجات فوق الصوتية

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications

الحالة الصلبة الشوارد كوبوليمر الكسب غير المشروع ليثيوم تطبيقات البطارية

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 ...

Fabrication, Operation and Flow Visualization in Surface-acoustic-wave-driven Acoustic-counterflow Microfluidics

تصنيع وتشغيل والتصور التدفق في سطح الموجة الصوتية يحركها الموائع الدقيقة الصوتية معاكس

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

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

تصنيع تجاويف نانوية موحدة عبر الترابط رقاقة السيليكون المباشر

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

الزخرفة عبر البصرية تشبع انتقالات - تصنيع وتوصيف

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

توصيف يشبع مجموعة المواد الثوابت ومنها الاعتماد درجة الحرارة لمواد الكهروإجهادية عن طريق الرنين الموجات فوق الصوتية الطيفي

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

الانبعاثات الطيفية الحدود التحقيق طبقة خلال صيغة الجر اختبار المواد في Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

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

Free-form Light Actuators ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Â Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

المحركات الخفيفة ذات شكل حر - تصنيع ومراقبة يشتغل في مقياس المجهري

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

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

تصنيع وتشغيل Acoustofluidic أجهزة دعم السائبة موجات الصوتية الدائمة للSheathless التركيز من الجسيمات

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

تركيز أيون شعاع تلفيق نانوباتيريس ليبون-على أساس الحالة الصلبة بطارية ليثيوم أيون للاختبار في الموقع

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...