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

Os autores são gratos à Universidade da Califórnia e às instalações da NANO3 na UC San Diego pela provisão de fundos e instalações em apoio a este trabalho. Este trabalho foi realizado em parte na San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) da UCSD, membro da National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, que é apoiada pela Fundação Nacional de Ciência (Grant ECCS-1542148). O trabalho aqui apresentado foi generosamente apoiado por uma bolsa de pesquisa da Fundação W.M. Keck. Os autores também são gratos pelo apoio deste trabalho pelo Escritório de Pesquisa Naval (via Grant 12368098).

1. Preparação de máscaras de canal nano-altura
<ol><li>Fotolitografia: Com um padrão descrevendo a forma desejada dos canais de nanoaltura(Figura1B),use fotolitografia normal e procedimentos de decolagem para produzir depressões de nanoaltura em um wafer de LN. Essas depressões se tornarão canais de nanoaltura após a ligação de wafer em um passo posterior. NOTA: As dimensões laterais das depressões nanoescala são microescala neste protocolo. A litografia do...

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	<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>

A ligação com temperatura ambiente é a chave para fabricar dispositivos nanosiluminados integrados ao SAW. Cinco aspectos precisam ser considerados para garantir uma ligação bem sucedida e força de ligação suficiente.
Tempo e energia para ativação da superfície plasmática Aumentar a energia plasmática ajudará a aumentar a energia da superfície e, consequentemente, aumentar a força de ligação. Mas a desvantagem de aumentar a energia durante a ativação da ...

O transporte de fluidos nanoescala controláveis em nanocanais,nanofluidos1,ocorre nas mesmas escalas de comprimento da maioria das macromoléculas biológicas, e é promissor para análise biológica e sensoriamento, diagnóstico médico e processamento material. Vários projetos e simulações foram desenvolvidos em nanofluidos para manipular fluidos e suspensões de partículas com base em gradientes de temperatura2, Coulomb arrastando3,ondas superficiais4,campos elétricos estáticos5,6,7, e termofóse8 nos últimos quinze anos. Recentemente, foi mostradoque a SAW produziu bombeamento e drenagem de fluidos nanoescala com pressão acústica suficiente para superar o domínio das forças superficiais e viscosas que de outra forma impedem o transporte eficaz de fluidos em nanocanais. O principal benefício do streaming acústico é sua capacidade de impulsionar o fluxo útil em nanoestruturas sem preocupação com os detalhes da química da suspensão do fluido ou partículas, tornando dispositivos que utilizam essa técnica imediatamente útil em análises biológicas, sensoriamento e outras aplicações físico-químicas.
A fabricação de dispositivos nanofluidos integrados à SERRA requer fabricação dos eletrodos — o transdutor interdigital (IDT) — em um substrato piezoelétrico, niobate de lítio10, para facilitar a geração da SERRA. A gravura de íons reativos (RIE) é usada para formar uma depressão nanoescala em uma peça ln separada, e a ligação LN-LN das duas peças produz um nanocanal útil. O processo de fabricação para dispositivos SAW foi apresentado em muitas publicações, seja usando fotolitografia ultravioleta normal ou decolagem ao lado de sputter de metal ou deposição de evaporação11. Para o processo da LN RIE gravar um canal de forma específica, os efeitos sobre a taxa de gravura e a rugosidade final da superfície do canal de escolher diferentes orientações de LN, materiais de máscara, fluxo de gás e energia plasmática foram investigados12,13,14,15,16. A ativação da superfície plasmática tem sido usada para aumentar significativamente a energia da superfície e, portanto, melhorar a força da ligação em óxidos como LN17,18,19,20. Da mesma forma, é possível ligar ln heterogeneosamente com outros óxidos, como SiO2 (vidro) através de um método de ligação ativado por plasma de duas etapas21. A ligação LN-LN de temperatura ambiente, em particular, foi investigada usando diferentes tratamentos de limpeza e ativação de superfície22.
Aqui, descrevemos em detalhes o processo de fabricação de nanocanais de altura de 100 nm de altura de 40 MHz integrados, muitas vezes chamados de canais nanoslit (Figura 1A). O recheio capilar eficaz e a drenagem de fluidos por atuação SAW demonstram a validade tanto da fabricação nanoslit quanto do desempenho SAW em um canal de nanoescala. Nossa abordagem oferece um sistema nano-acoustofluido que permite a investigação de uma variedade de problemas físicos e aplicações biológicas.

<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

A manipulação controlada de nanoescala de fluidos é considerada excepcionalmente difícil devido ao domínio das forças superficiais e viscosas. Os dispositivos de onda acústica de superfície da mega-hertz (SAW) geram uma tremenda aceleração em sua superfície, até 108 m/s2,por sua vez responsáveis por muitos dos efeitos observados que vieram a definir acólicas: streaming acústico e forças de radiação acústica. Esses efeitos têm sido usados para manipulação de partículas, células e fluidos na microescala, embora mais recentemente saw tenha sido usado para produzir fenômenos semelhantes na nanoescala através de um conjunto totalmente diferente de mecanismos. A manipulação controlável de fluidos nanoescala oferece uma ampla gama de oportunidades em bombeamento de fluidos ultrarrápidos e dinâmicas de biomacromoléculas úteis para aplicações físicas e biológicas. Aqui, demonstramos a fabricação de canais de altura nanoscale através da ligação de niobate de lítio de temperatura ambiente (LN) integrada com um dispositivo SAW. Descrevemos todo o processo experimental, incluindo fabricação de canais nano-altura através de gravura seca, ligação ativada por plasma no niobate de lítio, a configuração óptica apropriada para imagens subsequentes e atuação SAW. Mostramos resultados representativos para o enchimento capilar fluido e drenagem de fluidos em um canal de nanoescala induzido pela SAW. Este procedimento oferece um protocolo prático para fabricação de canais nanoescala e integração com dispositivos SAW úteis para construir para aplicações nanofluidas futuras.

Realizamos arquivamento capilar fluido e drenagem de fluidos induzidas pela SERRA em fendas LN de nanoaltura após fabricação bem sucedida e ligação de dispositivos nanofluidos integrados SAW. As ondas acústicas superficiais são geradas por IDTs aturadas por um sinal sinusoidal amplificado na frequência de ressonância dos IDTs de 40 MHz, e o SAW se propaga no nanoslit através de um substrato piezoelétrico LN. O comportamento do fluido na nanoslit interagindo com saw pode ser observado usando um microscópio inv...

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

Demonstramos fabricação de canais de nanoaltura com a integração de dispositivos de atuação de ondas acústicas de superfície sobre niobate de lítio para nanofluidos acústicos via fotolitografia de decolagem, gravura de íonrere reativo nano-profundidade e plasma de temperatura ambiente ligação multicamada ativada pela superfície de niobate de lítio de cristal único, um processo igualmente útil para ligar niobate de lítio a óxidos.

Fabricação de canais de nanoaltura incorporando atuação de onda acústica superficial via Niobate de lítio para nanofluidos acústicos

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

Nosso protocolo fornece um método de fabricação detalhado de canais de nano-altura incorporando atuação de ondas acústicas superficiais através de nióbio de lítio para nanofluidos acústicos. Esta técnica pode ser usada para realizar a superfície de plasma de temperatura ambiente ativada de ligação multicamadas de nióbio de lítio cristal único, um processo igualmente útil para ligar nióbio de lítio ou dióxido de silício e outros óxidos. Quaisquer detritos e partículas devem ser removidos durante os processos ativados da limpeza e superfície plasmática para evitar falhas de ligação na formação do canal de nano-altura.A demonstração visual deste método pode capturar todo o processo de fabricação em detalhes, resultando em uma apresentação clara do protocolo para outros pesquisadores. Para preparar uma máscara de canal de nano-altura, coloque um wafer inscrito com um padrão projetado para ser uma fotolitografia normal em procedimentos de decolagem em um sistema de deposição sputter e desenhe o vácuo da câmara para cinco vezes 10 para o seis militorr negativo. Deixe o argônio fluir a 2,5 militorr e o cromo sputter a 200 watts para produzir uma máscara de sacrifício de 400 nanômetros de espessura em 18 minutos.No final do depoimento, submerga completamente o wafer em um béquer de acetona e sonicate o wafer em intensidade média por 10 minutos. No final da sônicação, enxágue o wafer com água desionizada e seque o wafer com fluxo de nitrogênio seco. Em seguida, use uma serra de dicing para dividir o wafer em chips individuais com um padrão nano-fenda por chip.Para fabricar o canal nano-altura, coloque o wafer em uma câmara de gravação de íons reativos. Defina os parâmetros da câmara como indicado para produzir um nano-fenda de 120 nanômetros de profundidade no nióbio de lítio. Para perfurar as entradas e tomadas do canal, use fita dupla face para anexar uma pequena placa de aço ao fundo de uma placa de Petri e o chip gravado à placa.Encha o prato com água para imergir totalmente o chip e conecte uma broca de diamante de 0,5 milímetros de diâmetro a uma prensa de perfuração. Em seguida, perfurar a uma velocidade de pelo menos 10.000 rotações por minuto para máquina as entradas e tomadas desejadas. Para gravura molhada de cromo, use uma caneta de gravura de ponta de diamante para marcar claramente a superfície plana e nãotched do nióbio de lítio perfurado para acompanhar de que lado o canal de nano-altura está localizado e sonicar os chips em etchant de cromo.Para a limpeza dos chips, coloque pares de chips compostos por um dispositivo de onda acústica de superfície e um chip de depressão nanoescala gravado e mergulhe os pares em um béquer de acetona colocado com um banho de sônica. Depois de dois minutos de sônica em acetona, sonicar as fichas em metanol por um minuto. No final da sônica do metanol, enxágue os chips em água deionizada.Em seguida, adicione peróxido de hidrogênio ao ácido sulfúrico em uma proporção de um a três em um capô bem ventilado e coloque todos os chips em um suporte de Teflon. Coloque cuidadosamente o suporte no béquer do ácido piranha por 10 minutos antes de enxaguar as lascas e o suporte em dois banhos de água desionizantes sequenciais. Após a segunda lavagem, seque os chips com fluxo de nitrogênio seco e coloque imediatamente as amostras em equipamentos de ativação de plasma de oxigênio mantendo-as cobertas durante o manuseio para evitar contaminação.Usando 120 watts de potência enquanto expõe os chips ao fluxo de oxigênio a 120 centímetros cúbicos padrão por 150 segundos, ative as superfícies do chip com o plasma. No final da ativação, submerga imediatamente as amostras em um banho de água desionizado fresco por pelo menos dois minutos. Depois de secar os chips com fluxo de nitrogênio seco, coloque cuidadosamente o chip nano-fenda no chip do dispositivo de onda acústica da superfície na posição desejada com os chips alinhados na orientação apropriada.Em seguida, use pinças ou similares para pressionar a amostra de seu centro para iniciar o vínculo, aplicando pressão suave em áreas que não se ligaram após a depressão inicial. Em seguida, coloque as amostras ligadas em um grampo de espirro para exercer cargas com segurança, apesar da expansão térmica e coloque as amostras presas em um forno de temperatura ambiente. Em seguida, ajuste a temperatura do forno para 300 graus Celsius com uma taxa de rampa de dois graus Celsius por minuto máxima com um tempo de permanência de duas horas antes do desligamento automático.Para observar o movimento do fluido na nano-fenda completa, coloque o chip nano-fenda sob um microscópio invertido e gire o chip através de um filtro de polarização linear no caminho óptico para bloquear adequadamente a imagem baseada em birefringência dobrando no niobato de lítio. Em seguida, adicione água deionizada ultrapure à entrada e imagem a progressão do fluido. Para a atuação de onda acústica superficial, conecte absorvedores às extremidades do dispositivo de onda acústica da superfície para evitar ondas acústicas refletidas e coloque a frequência de ressonância em um gerador de sinal para cerca de 40 mega-hertz.Use um amplificador para amplificar o sinal e use um osciloscópio para medir a tensão real, corrente e potência aplicadas ao dispositivo. Em seguida, aplique um campo elétrico sinusoidal ao transdutor interdigital e regise o movimento do fluido durante a atuação dentro da nano-fenda. Nestas imagens, é mostrado o enchimento capilar de água deionizada ultrapure em um canal de 400 micrômetros de altura e um canal de 40 micrômetros de altura de 40 micrômetros.Forças capilares desenham o enchimento fluido de toda a nano-fenda com uma gota de água ultrauso entregue através da entrada e o enchimento ocorreu mais rapidamente dentro do canal mais estreito devido à sua maior força capilar. Neste experimento, a água em uma fenda de 100 nanômetros de altura foi drenada para mostrar uma interface água-ar com o comprimento máximo no meio indicando uma energia acústica máxima no meio do dispositivo de onda acústica da superfície. Um limiar de potência aplicada de cerca de um watt é necessário para forçar a pressão acústica a ser maior do que a pressão capilar para conduzir um fenômeno de drenagem visível.A maioria dos processos de fabricação deve ser conduzida em uma sala limpa para evitar a contaminação de partículas de microescala e o fluido usado para o enchimento deve ser ultrauso para evitar o entupimento da nano-fenda. Nossa abordagem oferece um sistema nano-acústico fluido para a investigação de uma variedade de problemas físicos e aplicações biológicas na nanoescala.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

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Engenharia

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

Caracterização do conjunto completo de constantes do material e sua dependência de temperatura para materiais piezoelétricos Usando Resonant Ultrasound Spectroscopy

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Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Emissão espectroscópica Boundary Investigation Camada durante ablativo Teste de material em 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

Atuadores de luz de forma livre - Fabricação e Controle de atuação em escala microscópica

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

Fabricação e operação de Acoustofluidic dispositivos que suportam a granel ondas acústicas pe para Sheathless Focando de Partículas

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

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Fabricação de feixe de íon focalizado de estado sólido baseados em LiPON de lítio-íon Nanobatteries para In Situ testes

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