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

Forfatterne er taknemmelige for University of California og NANO3 facilitet på UC San Diego for tilvejebringelse af midler og faciliteter til støtte for dette arbejde. Dette arbejde blev udført delvist på San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) af UCSD, et medlem af National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, som støttes af National Science Foundation (Grant ECCS-1542148). Det arbejde, der præsenteres her, blev generøst støttet af et forskningstilskud fra W.M. Keck Foundation. Forfatterne er også taknemmelige for støtte fra dette arbejde fra Office of Naval Research (via Grant 12368098).

1. Forberedelse af nanohøjdesmaske
<ol><li>Fotolitografi: Med et mønster, der beskriver nanohøjdekanalernes ønskede form (figur 1B),skal du bruge normale fotolithografi- og lift-off-procedurer til at producere nanohøjdedepressioner i en LN-wafer. Disse fordybninger vil blive nanohøjde kanaler på wafer limning i et senere trin. BEMÆRK: Nanokalkens fordybningers laterale dimensioner er mikroskala i denne protokol. Elektronstråle eller He/Ne ionstrålelitografi ka...

<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>

Stuetemperaturbinding er nøglen til fremstilling af SAV-integrerede nanoslit-enheder. Fem aspekter skal overvejes for at sikre en vellykket binding og tilstrækkelig bindingsstyrke.
Tid og kraft til aktivering af plasmaoverfladen Forøgelse af plasmaeffekten vil bidrage til at øge overfladeenergien og dermed øge bindingsstyrken. Men ulempen ved at øge strømmen under plasma overflade aktivering er stigningen i overfladen ruhed, som kan have en negativ indvirkning på na...

Kontrollerbar nanoskala væsketransport i nanokanaler-nanofluidics1- forekommer på samme længde skalaer som de fleste biologiske makromolekyler, og er lovende for biologisk analyse og sensing, medicinsk diagnose, og materialeforarbejdning. Forskellige designs og simuleringer er blevet udviklet i nanofluidics at manipulere væsker og partikel suspensioner baseret på temperaturgradienter2, Coulomb trække3,overfladebølger4,statiske elektriske felter5,6,7, og termoforis8 i løbet af de sidste femten år. For nylig har SAW vist9 til at producere nanoskala væske pumpe og dræning med tilstrækkeligt akustisk tryk til at overvinde dominans af overflade og tyktflydende kræfter, der ellers forhindrer effektiv væsketransport i nanokanaler. Den vigtigste fordel ved akustisk streaming er dens evne til at drive nyttig tiiinanostrukturer uden bekymring over detaljerne i kemien i væsken eller partikelaffjedring, hvilket gør enheder, der udnytter denne teknik umiddelbart nyttige i biologisk analyse, sensing og andre fysisk-kemiske applikationer.
Fremstilling af SAV-integrerede nanofluidic enheder kræver fabrikation af elektroderne-den interdigitale transducer (IDT) -på en piezoelektrisk substrat, lithium niobat10, for at lette generering af SAW. Reaktiv ionætsning (RIE) bruges til at danne en nanoskala depression i et separat LN stykke, og LN-LN limning af de to stykker producerer en nyttig nanokanal. Fremstillingsprocessen for SAW-enheder er blevet præsenteret i mange publikationer, uanset om det er ved hjælp af normal eller løfte-off ultraviolet fotolithografi sammen med metal sputter eller fordampning deposition11. For LN RIE processen til at ætse en kanal i en bestemt form, virkningerne på æteren sats og kanalens endelige overflade ruhed fra at vælge forskellige LN retninger, maske materialer, gasflow, og plasma magt er blevet undersøgt12,13,14,15,16. Plasmaoverfladeaktivering er blevet anvendt til at øge overfladeenergien betydeligt og dermed forbedre styrken af binding i oxider som LN17,18,19,20. Det er ligeledes muligt at heterogene binde LN med andre oxider, såsom SiO2 (glas) via en to-trins plasma aktiveret limning metode21. Især rumtemperatur LN-LN-binding er blevet undersøgt ved hjælp af forskellige rengørings- og overfladeaktiveringsbehandlinger22.
Her beskriver vi i detaljer processen med at fremstille 40 MHz SAW-integrerede 100-nm højde nanokanaler, ofte kaldet nanoslit kanaler(Figur 1A). Effektiv væskekapillær fyldning og væskedræning ved SAW-aktivering viser gyldigheden af både nanoslit fabrikation og SAW ydeevne i en sådan nanoskala kanal. Vores tilgang tilbyder et nano-acoustofluidic system, der muliggør undersøgelse af en række fysiske problemer og biologiske anvendelser.

<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

Kontrolleret nanoskala manipulation af væsker er kendt for at være usædvanlig vanskelig på grund af dominans af overflade-og tyktflydende kræfter. Megahertz-order akustisk bølge (SAW) enheder generere enorm acceleration på deres overflade, op til 108 m / s2,til gengæld ansvarlig for mange af de observerede effekter, der er kommet til at definere acoustofluidics: akustisk streaming og akustisk stråling kræfter. Disse virkninger er blevet brugt til partikel-, celle- og væskemanipulation på mikroskalaen, selv om SAW for nylig er blevet brugt til at producere lignende fænomener på nanoskalaen gennem et helt andet sæt mekanismer. Kontrollerbar nanoskala væskemanipulation giver en bred vifte af muligheder i ultrahurtig væskepumpning og biomakromolekyle dynamik nyttige for fysiske og biologiske anvendelser. Her demonstrerer vi nanoskalahøjdekanalfabrikation via lithiumniobat (ROOM-temperature niobate) limning integreret med en SAW-enhed. Vi beskriver hele forsøgsprocessen, herunder nanohøjdekanalfabrikation via tørætsning, plasmaaktiveret binding på lithiumniobat, den passende optiske opsætning til efterfølgende billeddannelse og SAW-aktivering. Vi viser repræsentative resultater for væske kapillær påfyldning og væske dræning i en nanoskala kanal induceret af SAW. Denne procedure giver en praktisk protokol for nanoskala kanal fabrikation og integration med SAW enheder nyttige at bygge videre på for fremtidige nanofluidics applikationer.

Vi udfører væske kapillær arkivering og SAV-induceret væske dræning i nano-højde LN slidser efter vellykket fabrikation og limning af SAW integrerede nanofluidic enheder. Overfladeakustiske bølger genereres af IDT'er, der aktiveres af et forstærket sinusformet signal ved IDT'ernes resonansfrekvens på 40 MHz, og SAW'erne formerer sig i nanoslitet via et piezoelektrisk LN-substrat. Væskens opførsel i nanoslitet, der interagerer med SAW, kan observeres ved hjælp af et omvendt mikroskop.
<p class="jove_conten...

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

Vi demonstrerer fabrikation af nanohøjdekanaler med integration af akustiske bølgeaktiveringsanordninger på overfladen, når lithiumniobate for akustisk nanofluidics via liftoff fotolitografi, nanodybdereaktiv ionætsning og plasma ved stuetemperatur overfladeaktiveret flerlagsbinding af enkeltkrystallithiumniobat, en proces, der ligeledes er nyttig til limning af lithiumniobat til oxider.

Fremstilling af nanohøjdekanaler med Surface Acoustic Wave-aktivering via lithiumniobat til akustisk nanofluidics

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

Vores protokol indeholder en detaljeret fremstillingsmetode for nanohøjdekanaler, der inkorporerer overfladeakustisk bølgeaktivering via lithium-niobat til akustisk nanofluidics. Denne teknik kan bruges til at udføre rumtemperatur plasma overflade aktiveret flerlags limning af enkelt krystal lithium niobate, en proces lige så nyttig til limning lithium niobate eller siliciumdioxid og andre oxider. Eventuelt snavs og partikler skal fjernes under de rengørings- og plasmaoverfladeaktiverede processer for at forhindre bindingssvigt i nanohøjdekanaldannelsen.Visuel demonstration af denne metode kan fange hele fabrikationsprocessen i detaljer resulterer i en klar præsentation af protokollen for andre forskere. For at forberede en nano-højde kanal maske, placere en wafer indskrevet med et mønster designet til at være en normal fotolitografi i liftoff procedurer i en sputter deposition system og trække ned kammervakuum til fem gange 10 til den negative seks millitorr. Tillad argon at flyde ved 2,5 millitorr og sputter krom ved 200 watt til at producere en 400 nanometer tyk offermaske inden for 18 minutter.Ved afslutningen af aflejringen nedsænkes waferen helt i et bæger af acetone og sonikere waferen ved medium intensitet i 10 minutter. I slutningen af sonikeringen skylles waferen med deioniseret vand og waferen tørres af med tør nitrogenstrøm. Brug derefter en ternersav til at opdele waferen i individuelle chips med et nanospaltmønster pr. chip.For at fremstille nanohøjdekanalen skal waferen placeres i et reaktivt ionætsingskammer. Indstil kammerparametrene som angivet for at producere et 120 nanometer dyb nanospalt i lithiumniobatet. For at bore kanal indløb og stikkontakter, bruge dobbeltsidet tape til at fastgøre en lille stålplade til bunden af en petriskål og ætset chip til pladen.Fyld skålen med vand for fuldt ud at nedsænke chippen og fastgør en 0,5 millimeter diameter diamant borebit til en borepresse. Derefter bores med en hastighed på mindst 10.000 omdrejninger i minuttet for at bearbejde de ønskede indløb og udtag. Til krom våd ætsning, bruge en diamant spids gravering pen til klart at markere den flade usetched overflade af boret lithium niobate at holde styr på, hvilken side nano-højde kanal er placeret og sonikere chips i krom etchant.Til opløsningsmiddelrensning af spånerne anbringes chipparret bestående af en akustisk overfladebølgeenhed og en ætset nanoskaladepressionschip, og parrene nedsænkes i et bæger af acetone placeret med et sonikeringsbad. Efter to minutters sonikering i acetone, sonikere chips i methanol i et minut. Ved afslutningen af methanol sonikering, skyl chips i deioniseret vand.Dernæst tilsættes hydrogenperoxid til svovlsyre i et en-til-tre forhold i en godt ventileret hætte og læg alle spåner i en Teflonholder. Holdret sættes forsigtigt i bægeret af piranhasyre i 10 minutter, før spåner og holderen skylles i to sekventielle deioniserede vandbade. Efter den anden skylning tørres spånerne med tør nitrogenstrøm, og prøverne ombesættes straks i iltplasmaaktiveringsudstyr, der holder dem dækket under håndteringen, for at undgå kontaminering.Brug 120 watt, mens udsætter chips til ilt flow på 120 standard kubikcentimeter i 150 sekunder, aktivere spånoverflader med plasma. Ved afslutningen af aktiveringen nedsænkes prøverne straks i et frisk deioniseret vandbad i mindst to minutter. Efter tørring af spånerne med tør nitrogenstrøm, læg forsigtigt nanospaltens chip på overfladens akustiske bølgeenhedschip i den ønskede position med spånerne justeret i den rette retning.Brug derefter pincet eller lignende til at trykke ned på prøven fra sit centrum for at indlede obligationen, anvende blidt pres på områder, der undlod at obligation efter den oprindelige depression. Dernæst placere de limede prøver i en affjedret klemme til sikkert at udøve belastninger på trods af termisk ekspansion og placere de fastspændte prøver i en rumtemperatur ovn. Derefter indstille ovntemperaturen til 300 grader Celsius med en rampehastighed på to grader Celsius i minuttet maksimum med en dvæletid på to timer før automatisk afspærring.For at observere væskebevægelse i den færdige nanospalte skal nanospaltens spåne under et omvendt mikroskop og dreje chippen gennem et lineært polariserende filter i den optiske vej for passende at blokere dobbeltudslettelsesbaseret billede fordobling i lithiumniobatet. Derefter tilsættes ultrapure deioniseret vand til indløbet og billede væsken progression. Ved komisk bølgeaktivering på overfladen fastgøres absorborerne til enderne af den akustiske bølgeenhed på overfladen for at forhindre reflekterede akustiske bølger og indstille resonansfrekvensen på en signalgenerator til omkring 40 megahertz.Brug en forstærker til at forstærke signalet og bruge et oscilloskop til at måle den faktiske spænding, strøm og strøm, der anvendes på enheden. Derefter anvende en sinusformet elektrisk felt til interdigital transducer og registrere væskebevægelse under aktivering i nano-slidsen. I disse billeder vises kapillær fyldning af ultrarent deioniseret vand i et 100 nanometer høj 400 mikrometer bred kanal og en 100 nanometer høj 40 mikrometer bred kanal.Kapillære kræfter trækker væskefyldning af hele nano-slidsen med en dråbe ultrarent vand leveret gennem indløbet og fyldet forekom hurtigere inden for den smallere kanal på grund af sin større kapillær kraft. I dette eksperiment blev vand i en 100 nanometerhøjdes slids drænet for at vise en vandluftgrænseflade med den maksimale længde i midten, der indikerer en maksimal akustisk energi i midten af den akustiske bølgeenhed på overfladen. En tærskel anvendt effekt på omkring en watt er nødvendig for at tvinge det akustiske tryk til at være større end kapillærtrykket for at drive et synligt dræningsfænomen.De fleste fremstillingsprocesser bør udføres i et rent rum for at forhindre mikroskala partikelforurening, og væske, der anvendes til påfyldning, bør være ultrarent for at forhindre tilstopning af nanospalten. Vores tilgang tilbyder et nanoakustisk fluidics-system til undersøgelse af en række fysiske problemer og biologiske anvendelser på nanoskala.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Syntese af Phase-shift nanoemulsions med smalle størrelse distributioner til Akustisk Droplet fordampning og Bubble-forstærket Ultralyd-medieret Ablation

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

Solid-state podningscopolymer Elektrolytter for lithium batteri applikationer

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

Fabrikation, Drift og Flow Visualisering i Overflade-akustisk-bølgedrevne Acoustic-modstrøms Microfluidics

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

Fremstilling af ensartede nanoskala hulrum via Silicon Direct Wafer Bonding

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

Mønster via optisk mættede Transitions - fremstilling og karakterisering

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

Karakterisering af komplet sæt Materiale konstanter og deres temperatur Afhængighed for piezoelektriske materialer Brug Resonant Ultralyd spektroskopi

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

Spektroskopisk Boundary Layer Undersøgelse under ablative Material Testing i 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

Free-form Light aktuatorer - Fabrikation og Kontrol af aktivering i Mikroskopisk Scale

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

Fabrikation og drift af Acoustofluidic Devices Støtte Bulk Acoustic stående bølger for Sheathless Fokusering af partikler

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

Fokuseret Ion Beam fabrikation af LiPON-baseret Solid-state Lithium-ion Nanobatteries til In Situ test

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