जानुश्ले कणों की तैयारी और तेजी से तैयार किए गए ईण्डीयुम टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड एरे के साथ मौजूदा इलेक्ट्रोकाइनेटिक मापन
Summary
इस लेख में, आंशिक रूप से या पूरी तरह से लेपित धातु कणों को तैयार करने के लिए और तेजी से गढ़े हुए ईण्डीयुम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) इलेक्ट्रोड सरणी के साथ एसी इलेक्ट्रोक्निकेटिक संपत्ति माप को प्रदर्शित करने के लिए एक सरल विधि है।
Abstract
यह आलेख आंशिक रूप से या पूरी तरह से लेपित धातु के कणों को तैयार करने और इलेक्ट्रोड एरे के तेजी से निर्माण करने के लिए एक सरल विधि प्रदान करता है, जो माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों में विद्युत प्रयोगों की सुविधा प्रदान कर सकता है। जानूस कण असममित कण होते हैं जिनमें दो अलग-अलग सतह गुण होते हैं जो कि उनके दोनों पक्षों पर होते हैं। जानूस के कणों को तैयार करने के लिए, सिलिका कणों का एक मोनोलायर सूखने की प्रक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है। स्पूटरिंग डिवाइस का उपयोग करके प्रत्येक कण के एक तरफ सोने (एयू) जमा होता है पूरी तरह लेपित धातु कणों को दूसरी कोटिंग प्रक्रिया के बाद पूरा किया जाता है। जानूस कणों की विद्युत सतह के गुणों का विश्लेषण करने के लिए, वर्तमान (एसी) इलेक्ट्रोकीनेटेटिक मापन, जैसे डायनेक्ट्रोफोरेसिस (डीईपी) और इलेक्ट्रोराटोशन (एआरओटी) – जो प्रयोगात्मक डिवाइस में विशेष रूप से इलेक्ट्रोड एरेज़ की आवश्यकता होती है, का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। हालांकि, इलेक्ट्रोथ एरेज़ को तैयार करने के पारंपरिक तरीकों, जैसे कि फोटोलिथोग्राफिक तकनीक, को श्रृंखला की आवश्यकता होती हैजटिल प्रक्रियाओं का यहां, हम एक डिजाइन किए इलेक्ट्रोड सरणी तैयार करने के लिए एक लचीला विधि पेश करते हैं। एक ईण्डीयुम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) कांच एक फाइबर लेजर अंकन मशीन (1064 एनएम, 20 डब्लू, 90 से 120 एनएस पल्स-चौड़ाई और 20 से 80 केएचजल पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति) द्वारा एक चार चरण इलेक्ट्रोड सरणी बनाने के लिए किया जाता है। चार चरण के विद्युत क्षेत्र को उत्पन्न करने के लिए, इलेक्ट्रोड एक 2-चैनल फ़ंक्शन जनरेटर से और दो इनवर्टर से जुड़े होते हैं। निकटवर्ती इलेक्ट्रोड के बीच चरण बदलाव 90 डिग्री (ईआरओटी के लिए) या 180 डिग्री (डीईपी के लिए) पर सेट किया गया है। चार चरण आईटीओ इलेक्ट्रोड सरणी के साथ एसी इलेक्ट्ररोकीनेटिक मापन के प्रतिनिधि परिणाम प्रस्तुत किए जाते हैं।
Introduction
जेनस कण, जिसे दोहरे चेहरे के साथ रोमन देवता के नाम पर रखा गया है, असममित कण जिनके दोनों पक्ष शारीरिक या रासायनिक रूप से भिन्न सतह गुण 1 , 2 हैं । इस असममित सुविधा के कारण, जैनस कण बिजली के क्षेत्रों, जैसे डीईपी 3 , 4 , 5 , 6 , ईआरटी 2 , और प्रेरित चार्ज वैद्युतकणसंचलन (आईसीईपी) 7 , 8 , 9 के तहत विशेष प्रतिक्रियाएं प्रदर्शित करता है। हाल ही में, जानूस के कणों को तैयार करने के लिए कई तरीकों की सूचना दी गई है, जिसमें पिकरिंग पायसन विधि 10 , इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक सह-जेटटिंग विधि 11 और माइक्रॉफ्लिडिक फोटोोपैलीराइजेशन विधि 12 शामिल हैं । हालांकि, इन तरीकों के लिए COMP की एक श्रृंखला की आवश्यकता हैउदार उपकरण और प्रक्रियाएं यह लेख जानूस कणों को तैयार करने और पूरी तरह से लेपित धातु कणों को तैयार करने के लिए एक सरल विधि का परिचय देता है। माइक्रो-स्केल किए गए सिलिका कणों के एक मोनोलाययर को सुखाने की प्रक्रिया में तैयार किया जाता है और एयू के साथ लेपित होने के लिए स्पटरिंग डिवाइस में रखा जाता है। कण का एक गोलार्द्ध छायांकित होता है, और केवल अन्य गोलार्द्ध में एयू 2 , 13 के साथ लेपित होता है। Janus कण के monolayer एक polydimethylsiloxane (PDMS) टिकट के साथ मोहरदार है और फिर पूरी तरह से लेपित धातु कण 14 तैयार करने के लिए एक दूसरी कोटिंग प्रक्रिया के साथ इलाज किया।
जनस कण के विद्युत गुणों को चिह्नित करने के लिए, डीईपी, ईआरटीटी और इलेक्ट्रो-ओरिएंटेशन जैसे विभिन्न एसी इलेक्ट्ररोकीनेटिक प्रतिक्रियाओं का व्यापक रूप 9 , 15 , 16 , 17 , 18 <sअप>, 1 9 उदाहरण के लिए, ईआरओटी बाहरी रूप से लगाए गए घूर्णन विद्युत क्षेत्र 2 , 9 , 15 , 16 के तहत एक कण के स्थिर-राज्य घूर्णी प्रतिक्रिया है। ईआरओटी को मापकर, कणों और विद्युत क्षेत्र के प्रेरित द्विध्रुव के बीच की बातचीत प्राप्त की जा सकती है। डीईपी, जो प्रेरित डिपोल और गैर-यूनिवर्सल विद्युत क्षेत्र के बीच परस्पर क्रिया से उत्पन्न होता है, कण 3 , 4 , 5 , 9 , 15 के लिए अग्रणी हो सकता है। विभिन्न प्रकार के कणों (सकारात्मक डीईपी) को आकर्षित किया जा सकता है या इलेक्ट्रोड किनारों से (नकारात्मक डीईपी) से छुटकारा पाता है, जो कि माइक्रोफ़्लुइडिक डिवाइस में कणों को छेड़छाड़ और कण के लिए एक सामान्य विधि के रूप में कार्य करता है। अनुवादक (डीईपी) और रोटा इलेक्ट्रोनिक क्षेत्र के अंतर्गत कणों की मूल (एआरओटी) विशेषताओं का क्रमशः क्लॉसियस-मोसोटो (सीएम) का वास्तविक और काल्पनिक हिस्सा है। सीएएम कारक कणों और आसपास के तरल के विद्युत गुणों पर निर्भर करता है, जो विशिष्ट आवृत्ति से प्रकट होते हैं, डीईपी और ईआरओटी के ω सी = 2σ / एसी डीएल , जहां σ तरल चालकता है, कण त्रिज्या है, और सी डीएल विद्युत डबल परत 15 , 16 का समाई है। कणों की ईआरओटी और डीईपी को मापने के लिए, विशेष रूप से डिजाइन इलेक्ट्रोड सरणी पैटर्न की आवश्यकता होती है। परंपरागत रूप से, एक फोटोलिथोग्राफिक तकनीक का उपयोग इलेक्ट्रोड सरणियों के लिए किया जाता है और इसमें जटिल प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला की आवश्यकता होती है, जिसमें फोटो्रेसिस्ट स्पिन-कोटिंग, मुखौटा संरेखण, एक्सपोजर और विकास 15 , 18 ,S = "xref"> 1 9 , 20
इस लेख में, इलेक्ट्रोड सरणियों का तेजी से निर्माण प्रत्यक्ष ऑप्टिकल पैटर्निंग द्वारा प्रदर्शित किया जाता है एक पारदर्शी पतली फिल्म आईटीओ परत, जिसे ग्लास सब्सट्रेट पर लेपित किया जाता है, इसे फाइबर लेजर अंकन मशीन (1,064 एनएम, 20 डब्ल्यू, 90 से 120 एनएस पल्स चौड़ाई और 20 से 80 केएचजल पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति) द्वारा आंशिक रूप से हटा दिया जाता है एक चार चरण इलेक्ट्रोड सरणी विकर्ण इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी 150-800 माइक्रोन है, जिसे प्रयोगों के अनुरूप समायोजित किया जा सकता है। चार चरण इलेक्ट्रोड सरणी का इस्तेमाल विभिन्न माइक्रोफ़्लुइडिक उपकरणों 15 , 16 , 18 में कणों को चिह्नित और केंद्रित करने के लिए किया जा सकता है। चार चरण के विद्युत क्षेत्र को उत्पन्न करने के लिए, इलेक्ट्रोड सरणी 2-चैनल फ़ंक्शन जनरेटर और दो इनवर्टर से जुड़ा हुआ है। निकटवर्ती इलेक्ट्रोड के बीच चरण में बदलाव 9 0 डिग्री (ईआरओटी के लिए) या 1 पर सेट किया गया है80 डिग्री (डीईपी के लिए) 15 एसी सिग्नल 0.5 से 4 वी पी वोल्टेज आयाम पर लागू होता है, और ऑपरेशन प्रक्रिया के दौरान आवृत्ति 100 हर्ट्ज से लेकर 5 मेगाहर्ट्ज तक होती है। जैनस कणों, धातु कणों और सिलिका कणों को उनके एसी इलेक्ट्रोकाइनेटिक गुणों को मापने के लिए नमूने के रूप में उपयोग किया जाता है। कणों का निलंबन इलेक्ट्रोड सरणी के केंद्र क्षेत्र में रखा जाता है और इन्हें 40X, एनए 0.6 उद्देश्य के साथ एक औंधा ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के तहत मनाया जाता है। कण गति और रोटेशन को एक डिजिटल कैमरा के साथ दर्ज किया गया है। डीईपी आंदोलन, कुंडलाकार क्षेत्र में दर्ज किया जाता है, जो सरणी केंद्र से लगभग 40 और 65 माइक्रोन के बीच तरल रूप से दूर होता है, और ईआरओटी परिपत्र क्षेत्र में दर्ज किया जाता है, जो सरणी केंद्र से 65 μm कमजोर रूप से दूर है। कण वेग और कोणीय वेग कण-ट्रैकिंग विधि द्वारा मापा जाता है। कण केन्द्रोइड को ग्रे स्केल या सॉफ़्टवेयर का उपयोग करते हुए कणों की ज्यामिति द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है। कण वेग और कोणीय वेग द्वारा प्राप्त कर रहे हैंकण centroids के आंदोलनों को मापने
यह आलेख आसानी से मनमाने ढंग से नमूनित इलेक्ट्रोड सरणियों के निर्माण के लिए एक आसान तरीका प्रदान करता है। यह पूरी तरह या आंशिक रूप से लेपित धातु कणों की तैयारी का परिचय देता है, जिनका उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जा सकता है, जिसमें जीव विज्ञान से लेकर उद्योग अनुप्रयोगों तक का उपयोग होता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
फाइबर लेजर अंकन मशीन का उपयोग कर आईटीओ इलेक्ट्रोड एरे का निर्माण करना, मनमाना पैटर्न के साथ इलेक्ट्रोड तैयार करने के लिए एक तेज़ तरीका प्रदान करता है। हालांकि, इस पद्धति में कुछ नुकसान भी हैं, जैसे कि क?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय, ताइवान, आरओसी, ग्रांट एनएससी 103-2112-एम 002 -008-एम 3 3 के तहत समर्थित था।
Materials
| Silica Microsphere-2.34 µm | Bangs Laboratories | SS04N | |
| Ethyl Alcohol (99.5%) | KATAYAMA CHEMICAL | E-0105 | |
| SYLGARD 184 A&B Silicone Elastomer(PDMS) | DOW CORNING | PDMS | |
| ITO glass | Luminescence Technology | LT-G001 | |
| Fiber laser marking machine | Taiwan 3Axle Technology | TAFB-R-20W | |
| 2-channel function generator | Gwinsek | AFG-2225 | |
| CMOS camera | Point Grey | GS3-U3-32S4M-C | |
| Sputter | JEOL | JFC-1100E | |
| Operational Amplifiers | Texas Instruments | LM6361N | OP invertor |
| Ultrasonic Cleaner | Gui Lin Yiyuan Ultrasonic Machinery Co. | DG-1 | |
| Microcentrifuge | Scientific Specialties, Inc. | 1.5ml | |
| Mini Centrifuge | LMS | MC-MCF-2360 | |
| Microscope cover glass | Marienfeld-Superior | 18*18mm | |
| Inverted optical microscope | Olympus | OX-71 | |
| Parafilm | bemis | spacer |
Riferimenti
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