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

המחברים אסירי תודה לאוניברסיטת קליפורניה ולמתקן NANO3 ב-UC בסן דייגו לאספקת כספים ומתקנים לתמיכה בעבודה זו. העבודה הזאת בוצעה בחלקו בתשתית הננו-טכנולוגיה של סן דייגו (SDNI) של UCSD, חבר בתשתיות הלאומיות ננוטכנולוגיה מתואמת, אשר נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעים (גרנט ECCS – 1542148). העבודה המוצגת כאן נתמכת בנדיבות על ידי מלגת מחקר מקרן W.M. קק. המחברים גם אסירי תודה על התמיכה של העבודה הזאת על ידי משרד המחקר הימי (דרך גרנט 12368098).

1. הכנת מסיכת ערוץ ננו-גובה
<ol><li>פוטוליתוגרפיה: עם דפוס המתאר את הצורה הרצויה של ערוצי ננו-גובה (איור 1B), השתמש בליתוגרפיה רגילה ומתיחת הליכים כדי לייצר שקעים ננו גובה ב-וופל. שקעים אלה יהפכו לערוצי ננו-גובה על התחברות וופל בשלב מאוחר יותר. הערה: הממדים הצדדיים של ש...

<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>

מליטה בטמפרטורת החדר היא המפתח. לבדיית מכשירי מסור משולבים יש להתייחס לחמישה היבטים כדי להבטיח התחברות מוצלחת וחוזק מליטה מספיק.
זמן וכוח להפעלת משטח הפלזמה הגדלת כוח הפלזמה תסייע להגביר את אנרגיית פני השטח ולהגדיל בהתאם את חוזק המליטה. אבל החיסרון של הגדלת הכוח...

העברת נוזלים ננו-סקאלה לשליטה בננו-ערוצים —nanofluidics1— מתרחשת על אותו קשקשים באורך כמו רוב הקרו הביולוגי, והוא מבטיח ניתוח ביולוגי חישה, אבחון רפואי, עיבוד חומרים. עיצובים וסימולציות שונות פותחו ב-nanofluidics כדי לטפל בנוזלים ובשעיות החלקיקים על בסיס מעברי טמפרטורה2, כקולון גורר3, גלי שטח4, שדות חשמליים סטטיים5,6,7, ו תרמוהורזיס8 במשך 15 השנים האחרונות. לאחרונה, ראיתי כבר הראו9 כדי לייצר ננו שאיבה נוזלים ומרוקן עם הלחץ האקוסטי מספיק כדי להתגבר על הדומיננטיות של משטח וכוחות צמימים כי אחרת למנוע הובלה נוזלית יעילה ב ננומטרי. היתרון העיקרי של הזרמת אקוסטי היא היכולת לנהוג בזרימה שימושית במבנים ננו מבלי לדאוג לגבי פרטי הכימיה של מתלה הנוזל או החלקיקים, מה שהופך את המכשירים לנצל את הטכניקה באופן מיידי שימושי בניתוח ביולוגי, חישה, ויישומים אחרים פיזיקליים.
הייצור של התקנים משולבים nanofluidic דורש הייצור של אלקטרודות- מתמר interdigital (IDT)-על מצע פיזואלקטריים, ליתיום niobate10, כדי להקל על יצירת המסור. תחריט של יון תגובתית (RIE) משמש ליצירת דיכאון ננו בחתיכה נפרדת, ו-ln-in התחברות של שתי החתיכות מייצרת ננומטרי שימושי. תהליך הייצור עבור התקנים מסור הוצג בפרסומים רבים, בין אם באמצעות רגיל או להרים את הפוטוגרפיה אולטרה סגולה לצד מתכת או התאיידות להסיר11. לתהליך in RIE לחרוט ערוץ בצורה מסוימת, את ההשפעות על שיעור האיכול ואת פני השטח הסופי של הערוץ מבחירת בכיוונים שונים בתוך, חומרי מסיכה, זרימת גז, וכוח פלזמה נחקרו12,13,14,15,16. משטח פלזמה הפעלה שימש באופן משמעותי להגדיל את אנרגיית השטח ולכן לשפר את החוזק של התחברות תחמוצות כגון בתוך17,18,19,20. כמו כן ניתן ליצור קשר עם תחמוצות אחרות ב-LN, כגון SiO2 (זכוכית) באמצעות שיטת מליטה דו-שיטית המופעלת על-ידי פלזמה21. טמפרטורת החדר מתחברים, בפרט, נחקר תוך שימוש בטיפולים שונים של ניקוי ומשטח הפעלה22.
כאן, אנו מתארים בפירוט את התהליך כדי להמציא 40 MHz משולב משולבים 100-ננומטר גובה ננוערוצים, הנקרא לעתים קרובות ערוצי nanoslit (איור 1א). מילוי נימי נוזלי אפקטיבי ומרוקן נוזלים באמצעות מראה הופעה מדגים את תוקפו של ייצור nanoslit הן ביצועים מסור בערוץ כזה ננו-סולם. הגישה שלנו מציעה מערכת ננו-שוטטיות המאפשרת חקירה של מגוון בעיות פיזיות ויישומים ביולוגיים.

<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

מניפולציה ננו מבוקרת של נוזלים ידוע להיות קשה במיוחד בשל הדומיננטיות של משטח וכוחות צמיגה. מכשירי מגה-הרץ-הזמנה גל אקוסטי (מסור) התקנים ליצור תאוצה אדירה על פני השטח שלהם, עד 108 מ מ 2, בתורו אחראי רבים של ההשפעות שנצפו שבאו להגדיר אתהשני: הזרמת אקוסטית וכוחות קרינה אקוסטית. אפקטים אלה שימשו עבור חלקיקים, תא, מניפולציה נוזלים בקנה מידה, אם כי לאחרונה מסור כבר נעשה שימוש כדי לייצר תופעות דומות בסולם הננו באמצעות קבוצה שונה לחלוטין של מנגנונים. מניפולציה הנוזלים ננו בקנה מידה מציע מגוון רחב של הזדמנויות ב-רביים שאיבה וביואקרוולאואכאואואואואויואויואויואואויוולאותרפיה שימושי עבור יישומים פיזיים כאן, אנו מדגימים את הייצור הננו-גובה ערוץ באמצעות ליתיום בטמפרטורת החדר (LN) מליטה משולבת עם מכשיר מסור. אנו מתארים את כל התהליך הניסיוני כולל ייצור ננו גובה הערוץ באמצעות תחריט יבש, פלזמה מופעל התחברות על ליתיום niobate, ההתקנה האופטית המתאימה עבור הדמיה הבאים, ו הופעה מראה. אנו מציגים תוצאות נציג עבור מילוי נימי נוזלים ונוזלים ניקוז בערוץ ננו הנגרמת על ידי מסור. הליך זה מציע פרוטוקול מעשי עבור הייצור של ערוץ ננו בקנה מידה ואינטגרציה עם התקנים מסור שימושי כדי לבנות על יישומים nanofluiאידיקה עתידיים.

אנו מבצעים הגשת נימי נוזלים ומסור המושרה נוזל ניקוז ב ננו-גובה לאחר הייצור מוצלחת והתחברות של התקנים משולבים nanoflu, משולב. גלים אקוסטיים פני השטח מופקים על ידי IDTs הופעה על ידי אות sinusoidal מוגבר בתדר התהודה של IDTs של 40 MHz, והמסור מפיץ לתוך nanoslit באמצעות מצע פיזואלקטריים LN. התנהגות הנוזל באינטראקצי...

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

אנו מדגימים הייצור של ערוצי ננו-גובה עם שילוב של התקנים משטח אקוסטית גל התקן על ליתיום niobate אקוסטית עבור nanofluidics המראה באמצעות פוטוגרפיה, ננו-עומק בחריטה על האור, ו-טמפרטורת החדר פלזמה הפעלה מרובת שכבות של משטח של ליתיום niobate חד-גביש, תהליך שימושי באופן דומה כדי מליטה ליתיום niobate תחמוצות.

הייצור של ערוצי ננו גובה שילוב הופעה גל אקוסטי המשטח באמצעות ליתיום Niobate אקוסטית הננו לוקדיה

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

הפרוטוקול שלנו מספק שיטת ייצור מפורטת של ערוצי ננו-גובה המשלבים תפעול גל אקוסטי פני השטח באמצעות ליתיום ניוביאט עבור ננופלואידים אקוסטיים. טכניקה זו יכולה לשמש לביצוע משטח פלזמה בטמפרטורת החדר מופעל מליטה רב שכבתית של ליתיום ניוט גביש יחיד, תהליך שימושי באותה מידה עבור מליטה ליתיום niobate או דו תחמוצת הסיליקון ותחמוצות אחרות. כל פסולת וחלקיקים יש להסיר במהלך ניקוי משטח פלזמה מופעל תהליכים כדי למנוע כשל מליטה היווצרות ערוץ ננו גובה.הדגמה חזותית של שיטה זו יכולה ללכוד את כל תהליך הייצור בפירוט וכתוצאה מכך הצגה ברורה של הפרוטוקול לחוקרים אחרים. כדי להכין מסכת תעלה בגובה ננו, מניחים רקיק חרוט עם דפוס שנועד להיות פוטוליטוגרפיה נורמלית בהליכי ההמראה לתוך מערכת תצהיר sputter ולמשוך את ואקום התא לחמש פעמים 10 כדי שלילי שישה מיליטור. אפשר לארגון לזרום ב 2.5 מיליטור וכרום sputter ב 200 וואט כדי לייצר 400 ננומטר עבה מסכת הקרבה בתוך 18 דקות.בסוף התצהיר, לחלוטין להטביע את הוופל בסק של אצטון sonicate את הוופל בעוצמה בינונית במשך 10 דקות. בסוף sonication, לשטוף את הוופל עם מים deionized ולייבש את הוופל עם זרימת חנקן יבש. ואז להשתמש מסור dicing לחלק את הוופל לתוך שבבים בודדים עם דפוס ננו-חתוך אחד לכל שבב.כדי להמציא את תעלת הננו-גובה, מניחים את הוופל בתא תחריט יון תגובתי. הגדר את הפרמטרים התא כפי שצוין לייצר ננו-חתוך עמוק 120 ננומטר בליתיום ניובאט. כדי לקדוח את הפולגות והשקעים של התעלה, השתמשו בקלטת דו-צדדית כדי לחבר צלחת פלדה קטנה לתחתית צלחת פטרי ואת השבב החרוט לצלחת.ממלאים את המנה במים כדי לטבול את השבב באופן מלא ולחבר מעט מקדחת יהלום בקוטר 0.5 מ"מ ללחיצה על מקדחה. לאחר מכן לקדוח במהירות של לפחות 10, 000 סיבובים לדקה כדי למכונה את הדחפים הרצויים ושקעים. עבור תחריט רטוב כרום, להשתמש בעט תחריט קצה יהלום כדי לסמן בבירור את המשטח שטוח unetched של ליתיום niobate שנקדח כדי לעקוב אחר איזה צד ערוץ ננו גובה ממוקם sonicate השבבים תחריט כרום.לניקוי ממס של השבבים, מניחים זוגות שבבים המורכבים ממכשיר גל אקוסטי משטח אחד ושבב דיכאון ננומטרי חרוט אחד ומטבולים את הזוגות במקומה של אצטון שהונחה עם אמבט sonication. לאחר שתי דקות של sonication באצטון, sonicate את השבבים במתנול לדקה אחת. בסוף sonication מתנול, לשטוף את השבבים במים deionized.לאחר מכן, מוסיפים מי חמצן לחומצה גופרתית ביחס של 1-3 ברדס מאוורר היטב ומעבירים את כל השבבים למחזיק טפלון. בזהירות מניחים את המחזיק לתוך המקור של חומצת פיראנה במשך 10 דקות לפני שטיפה את השבבים ואת המחזיק בשתי אמבטיות מים deionized רציף. לאחר שטיפה השנייה, לייבש את השבבים עם זרימת חנקן יבש מיד למקם את הדגימות לתוך ציוד הפעלת פלזמה חמצן שמירה עליהם מכוסים במהלך הטיפול כדי למנוע זיהום.באמצעות 120 וואט של חשמל תוך חשיפת השבבים לזרימת חמצן ב 120 סנטימטרים מעוקבים סטנדרטיים במשך 150 שניות, להפעיל את משטחי השבב עם הפלזמה. בסוף ההפעלה, מיד להטביע את הדגימות באמבט מים deionized טרי במשך שתי דקות לפחות. לאחר ייבוש השבבים עם זרימת חנקן יבשה, הניחו בזהירות את שבב הננו-חריץ על שבב התקן הגל האקוסטי של פני השטח במיקום הרצוי עם השבבים המיושרים בכיוון המתאים.לאחר מכן השתמש פינצטה או דומה ללחוץ על המדגם ממרכזו ליזום את הקשר, החלת לחץ עדין על אזורים שלא הצליחו להתחבר לאחר הדיכאון הראשוני. לאחר מכן, מניחים את הדגימות מלוכדות מהדק צץ כדי להפעיל בבטחה עומסים למרות התפשטות תרמית ומניחים את הדגימות מהודק לתוך תנור טמפרטורת החדר. לאחר מכן להגדיר את טמפרטורת התנור ל 300 מעלות צלזיוס עם קצב רמפה של שתי מעלות צלזיוס לדקה מקסימום עם זמן להתעכב של שעתיים לפני כיבוי אוטומטי.כדי לבחון את תנועת הנוזלים בננו-חריץ שהושלם, מקם את שבב הננו-חריץ תחת מיקרוסקופ הפוך וסובב את השבב דרך מסנן קיטוב ליניארי בנתיב האופטי כדי לחסום באופן מתאים את הכפלת התמונה המבוססת על birefringence בניוט ליתיום. לאחר מכן הוסיפו מים לא יציבים במיוחד לפנים ודמיין את התקדמות הנוזלים. לתנעת גלים אקוסטיים על פני השטח, חבר בולמים לקצוות התקן הגל האקוסטי של פני השטח כדי למנוע גלים אקוסטיים משתקפים והגדר את תדר תהודה על מחולל אותות סביב 40 מגה הרץ.השתמש במגבר כדי להגביר את האות ולהשתמש oscilloscope כדי למדוד את המתח בפועל, זרם וכוח להחיל על המכשיר. לאחר מכן להחיל שדה חשמלי סינוזואידי על מתמר interdigital ולתרשם את תנועת הנוזל במהלך ההתניה בתוך ננו-חריץ. בתמונות אלה, מילוי נימי של מים deionized אולטרה pure לתוך אחד 100 ננומטר גבוה 400 מיקרומטר ערוץ רחב אחד 100 ננומטר גבוה 40 מיקרומטר ערוץ רחב מוצג.כוחות נימיים לצייר מילוי נוזלים של ננו-חתוך כולו עם טיפה של מים אולטרה סגולים מועברים דרך התוך ואת המילוי התרחש מהר יותר בתוך התעלה הצרה בשל כוח נימי גדול יותר שלה. בניסוי זה, מים ב חריץ גובה 100 ננומטר נוקז כדי להראות ממשק אוויר מים עם האורך המרבי באמצע המציין אנרגיה אקוסטית מקסימלית באמצע התקן הגל האקוסטי פני השטח. נדרש כוח יישומי סף של כוואט אחד כדי לאלץ את הלחץ האקוסטי להיות גדול יותר מהלחץ נימי כדי להניע תופעת ניקוז גלויה.רוב תהליכי הייצור צריך להתבצע בחדר נקי כדי למנוע זיהום חלקיקים מיקרוסקאלי ונוזל המשמש למילוי צריך להיות ultrapure כדי למנוע סתימת ננו-חריץ. הגישה שלנו מציעה מערכת ננו אקוסטית fluidics לחקירה של מגוון רחב של בעיות פיזיות ויישומים ביולוגיים בננומטרי.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

סינתזה של Nanoemulsions שלב של משמרות עם הפצות גודל צרות לאידוי Droplet אקוסטית ואבלציה בועה משופרת אולטראסאונד בתיווך

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

אלקטרוליטים קופולימר שתל מצב מוצק עבור יישומי סוללת ליתיום

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

ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית Surface--מונע גל אקוסטי

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

ייצור חללים ננומטריים אחידים באמצעות מליטה וופל ישיר סיליקון

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

דפוסים באמצעות מעברי Saturable אופטיים - ייצור ואפיון

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

אפיון מלא סט חומר קבועים תלות בטמפרטורה שלהם עבור חומרים פייזו באמצעות ספקטרוסקופיית תהודה אולטראסאונד

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

חקירת Layer פליטה ספקטרליים Boundary במהלך פולשני חומר בדיקה ב 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

מתנעים אור בצורה חופשית - ייצור ובקרה של Actuation ב בקנה מידה מיקרוסקופי

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

ייצור והפעלה של Acoustofluidic התקנים התומכים גלים אקוסטיים המתמדת בכמות גדולה עבור Sheathless התמקדות של חלקיקים

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

יון ממוקדת קרן פבריקציה נוספת של Nanobatteries המבוסס על LiPON של מצב מוצק ליתיום בחיי עיר בדיקה

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