Preparazione delle particelle di Janus e delle misurazioni elettrokinetiche di corrente alternata con una matrice di elettrodi di ossido di stagno di indio rapidamente fabbricata

Sommario

In questo articolo è stato dimostrato un metodo semplice per la preparazione di particelle metalliche parzialmente o completamente rivestite e per eseguire misure di proprietà elettrokinetiche AC con un complesso di elettrodi di ossido di indio (INDO) in rapida fabbricazione.

Abstract

Questo articolo fornisce un metodo semplice per preparare particelle metalliche parzialmente o completamente rivestite e per eseguire la rapida fabbricazione di array di elettrodi, che possono facilitare esperimenti elettrici in dispositivi microfluidici. Le particelle di Janus sono particelle asimmetriche che contengono due proprietà di superficie diverse dalle loro due parti. Per preparare le particelle di Janus, un monostrato di particelle di silice viene preparato mediante un processo di essiccazione. L'oro (Au) viene depositato su un lato di ciascuna particella usando un dispositivo di sputtering. Le particelle metalliche completamente rivestite vengono completate dopo il secondo processo di rivestimento. Per analizzare le proprietà delle superfici elettriche delle particelle di Janus vengono eseguite misure di elettrokinetica a corrente alternata (AC), quali dielettroforesi (DEP) e elettrorotazione (EROT), che richiedono matrici di elettrodi specificamente progettate nel dispositivo sperimentale. Tuttavia, i metodi tradizionali per la fabbricazione di array di elettrodi, come la tecnica fotolitografica, richiedono una serieDelle procedure complicate. Qui introduciamo un metodo flessibile per realizzare un array elettrodo progettato. Un vetro di ossido di indio (ITO) è modellato da una macchina di marcatura laser a fibre (1,064 nm, 20 W, da 90 a 120 ns di larghezza di impulso e da frequenza di ripetizione impulsiva da 20 a 80 kHz) per creare un array elettrodo a quattro fasi. Per generare il campo elettrico a quattro fasi, gli elettrodi sono collegati ad un generatore di funzioni a due canali ea due inverter. Lo spostamento di fase tra gli elettrodi adiacenti è impostato a 90 ° (per EROT) o 180 ° (per DEP). Sono presentati i risultati rappresentativi delle misurazioni elettriciniche AC con un array di elettrodi ITO a quattro fasi.

Introduzione

Le particelle di Janus, chiamate dal dio romano con un doppio volto, sono particelle asimmetriche le cui due parti hanno proprietà superficiali fisicamente o chimicamente diverse ^{1 , 2} . A causa di questa caratteristica asimmetrica, le particelle di Janus presentano risposte particolari in campi elettrici, come DEP ^{3 , 4 , 5 , 6} , EROT ² e elettroforesi a carica indotta (ICEP) ^{7 , 8 ,}

Protocollo

1. Fabbricazione del Microchip

1. Preparazione dell'elettrodo ITO
   1. Utilizzare un software illustrativo commerciale per disegnare un disegno a croce. Impostare la distanza tra gli elettrodi diagonali fino a 160 μm e fare i bracci della traversa a 30 mm di larghezza e 55 mm, come mostrato in figura 1 . Salvare il file di illustrazione come file DXF.
   2. Utilizzare una taglierina di vetro per tagliare il vetro ITO ad una dimensione di 25 mm x 50 mm (larghezza x lunghezza). Utilizzare 75% di etanolo e acqua di DI per risciacquare il vetro ITO più volte.
   3. Mettere il vetro ITO sulla macchina ....

Risultati

L'array elettrodo a quattro fasi è creato da una macchina di marcatura laser a fibre. Lo strato conduttivo ITO rivestito sul vetro viene rimosso da un laser di messa a fuoco per formare uno schema a croce con uno spazio di 160 μm, come mostrato in Figura 1 B.

Figura 1

Discussione

La fabbricazione di matrici di elettrodi ITO che utilizza la macchina di marcatura laser a fibre fornisce un metodo rapido per la preparazione di elettrodi con schemi arbitrari. Tuttavia, ci sono ancora alcuni svantaggi a questo metodo, come ad esempio meno caricatori di carica e la precisione di fabbricazione degli elettrodi ITO rispetto agli elettrodi metallici creati con metodi tradizionali. Questi svantaggi potrebbero limitare alcuni esperimenti. Ad esempio, meno carichi di carica potrebbe influenzare la distribuzio.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Microsfera di silice-2.34 µ m	Bangs Laboratories	SS04N
Alcool etilico (99,5%)	KATAYAMA CHEMICAL	E-0105
SYLGARD 184 A & B Elastomero siliconico (PDMS)	DOW CORNING		PDMS
Tecnologia di	luminescenza	LT-G001
Macchina per marcatura laser a fibra	Taiwan Tecnologia a 3 assi	TAFB-R-20W
Generatore di funzioni a 2 canali	Gwinsek	AFG-2225
Telecamera CMOS	Punto Grigio	GS3-U3-32S4M-C
Sputter	JEOL	JFC-1100E
Amplificatori operazionali	Texas Instruments	LM6361N	OP invertitore
Pulitore ad ultrasuoni	Gui Lin Yiyuan Ultrasonic Machinery Co.	DG-1
Microcentrifuga	Specialità scientifiche, Inc.		1,5 ml
	LMS	MC-MCF-2360
Vetro di copertura per microscopio	Marienfeld-Superior		18 * 18 mm
Microscopio ottico invertito	Olympus	OX-71
Distanziatore per parafilm	bemis

del vetro ITO Mini centrifuga da