ध्वनिक नैनोफ्लूइडिक्स के लिए लिथियम निओबेकेट के माध्यम से सतह ध्वनिक तरंग एक्टयूशन को शामिल करने वाले नैनोहाइट चैनलों का निर्माण
Summary
हम लिफ्टऑफ फोटोलिथोग्राफी, नैनो-गहराई प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी, और कमरे-तापमान प्लाज्मा के माध्यम से ध्वनिक नैनोफ्लूइडिक्स के लिए लिथियम निओबेटिक्स पर सतह ध्वनिक तरंग एक्ट्युएशन उपकरणों के एकीकरण के साथ नैनोहाइट चैनलों के निर्माण का प्रदर्शन करते हैं एकल-क्रिस्टल लिथियम निबोबाट की सतह-सक्रिय मल्टीलेयर बॉन्डिंग, एक प्रक्रिया इसी तरह ऑक्साइड के लिए लिथियम निओबेट के संबंध के लिए उपयोगी है।
Abstract
सतह और चिपचिपा बलों के प्रभुत्व के कारण तरल पदार्थों के नियंत्रित नैनोस्केल हेरफेर को असाधारण रूप से मुश्किल माना जाता है। मेगाहर्ट्ज-ऑर्डर सरफेस ध्वनिक तरंग (SAW) उपकरण ों को उनकी सतह पर जबरदस्त त्वरण उत्पन्न, १०८ मीटर/एस2तक, बदले में मनाया प्रभाव है कि acoustofluidics को परिभाषित करने के लिए आए है के कई के लिए जिंमेदार: ध्वनिक स्ट्रीमिंग और ध्वनिक विकिरण बलों । इन प्रभावों का उपयोग माइक्रोस्केल पर कण, कोशिका और तरल पदार्थ हेरफेर के लिए किया गया है, हालांकि हाल ही में देखा तंत्र के एक पूरी तरह से अलग सेट के माध्यम से नैनोस्केल पर इसी तरह की घटना का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है । नियंत्रणीय नैनोस्केल द्रव हेरफेर अल्ट्राफास्ट द्रव पंपिंग और भौतिक और जैविक अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी बायोमैक्रोमॉलिक्यूलेमिक गतिशीलता में अवसरों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है। यहां, हम एक आरा डिवाइस के साथ एकीकृत कमरे-तापमान लिथियम निओबेत (एलएन) संबंध के माध्यम से नैनोस्केल-हाइट चैनल निर्माण का प्रदर्शन करते हैं। हम सूखी नक़्क़ाशी के माध्यम से नैनो ऊंचाई चैनल निर्माण सहित पूरी प्रयोगात्मक प्रक्रिया का वर्णन, लिथियम निओबेत पर प्लाज्मा सक्रिय संबंध, बाद में इमेजिंग के लिए उपयुक्त ऑप्टिकल सेटअप, और देखा एक्ट्युशन । हम आरआई द्वारा प्रेरित नैनोस्केल चैनल में द्रव केशिका भरने और तरल पदार्थ निकालने के लिए प्रतिनिधि परिणाम दिखाते हैं। यह प्रक्रिया नैनोस्केल चैनल निर्माण और भविष्य नैनोफ्लूडिक्स अनुप्रयोगों के लिए निर्माण करने के लिए उपयोगी SAW उपकरणों के साथ एकीकरण के लिए एक व्यावहारिक प्रोटोकॉल प्रदान करता है।
Introduction
नैनोचैनलों में नियंत्रणीय नैनोस्केल द्रव परिवहन-नैनोफ्लूइडिक्स1– सबसे जैविक मैक्रोअणुओं के समान लंबाई के तराजू पर होता है, और जैविक विश्लेषण और संवेदन, चिकित्सा निदान और सामग्री प्रसंस्करण के लिए वादा कर रहा है। पिछले पंद्रह वर्षों में तापमान ढाल2,कूलोम्ब ड्लिंग3,सतह तरंगों4,स्थिर विद्युत क्षेत्र5,6,7और थर्मोफोरेसिस8 के आधार पर तरल पदार्थ और कण निलंबन में हेरफेर करने के लिए नैनोफ्लूइडिक्स में विभिन्न डिजाइन और सिमुलेशन विकसित किए गए हैं। हाल ही में, देखा9 नैनोस्केल द्रव पंपिंग का उत्पादन करने के लिए दिखाया गया है और सतह और चिपचिपा बलों के प्रभुत्व को दूर करने के लिए पर्याप्त ध्वनिक दबाव के साथ draining है कि अंयथा नैनोचैनलों में प्रभावी तरल पदार्थ परिवहन को रोकने के । ध्वनिक स्ट्रीमिंग का प्रमुख लाभ तरल पदार्थ या कण निलंबन के रसायन शास्त्र के विवरण पर चिंता के बिना नैनोसंरचनाओं में उपयोगी प्रवाह को चलाने की क्षमता है, जो इस तकनीक का उपयोग जैविक विश्लेषण, संवेदन और अन्य भौतिक रासायनिक अनुप्रयोगों में तुरंत उपयोगी बनाने वाले उपकरणों को बनाता है।
सॉ-इंटीग्रेटेड नैनोफ्लूइडिक उपकरणों के निर्माण के लिए इलेक्ट्रोड के निर्माण की आवश्यकता होती है- इंटरडिजिटल ट्रांसड्यूसर (आईडीटी)- पीजोइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट पर, लिथियमनिओबे110,सॉ उत्पन्न करने की सुविधा के लिए। प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (आरआईई) का उपयोग एक अलग एलएन टुकड़े में नैनोस्केल अवसाद बनाने के लिए किया जाता है, और दो टुकड़ों की एलएन-एलएन बॉन्डिंग एक उपयोगी नैनोचैनल पैदा करती है। आरा उपकरणों के लिए निर्माण प्रक्रिया कई प्रकाशनों में प्रस्तुत किया गया है, चाहे धातु स्पंदन या वाष्पीकरण बयान11के साथ सामान्य या लिफ्ट-ऑफ पराबैंगनी फोटोलिथोग्राफी का उपयोग करना। एलएन आरआईई प्रक्रिया के लिए एक विशिष्ट आकार में एक चैनल को नक़्क़ाशी करने के लिए, नक़्क़ाशी दर पर प्रभाव और चैनल की अंतिम सतह खुरदरापन को विभिन्न एलएन झुकाव, मुखौटा सामग्री, गैस प्रवाह और प्लाज्मा पावर चुनने से12,13,14,15,16की जांच की गई है। प्लाज्मा सतह सक्रियता का उपयोग सतही ऊर्जा को काफी बढ़ाने के लिए किया गया है और इसलिए एलएन17, 18 ,19,20जैसे ऑक्साइड में संबंध की ताकत में सुधार हुआ है । इसी तरह दो कदम प्लाज्मा सक्रिय संबंध विधि21के माध्यम से एसआईओ2 (ग्लास) जैसे अन्य ऑक्साइड के साथ एलएन को विषम रूप से बंधन ित करना संभव है। कमरे के तापमान LN-LN संबंध, विशेष रूप से, विभिन्न सफाई और सतह सक्रियण उपचार22का उपयोग कर जांच की गई है ।
यहां, हम 40 मेगाहर्ट्ज सॉ-इंटीग्रेटेड 100-एनएम ऊंचाई नैनोचैनल बनाने की प्रक्रिया का विस्तार से वर्णन करते हैं, जिसे अक्सर नैनोस्लिट चैनल(चित्रा 1ए)कहा जाता है। प्रभावी द्रव केशिका भरने और SAW एक्टयूशन द्वारा द्रव निकासी इस तरह के नैनोस्केल चैनल में नैनोस्लिट फैब्रिकेशन और आरी प्रदर्शन दोनों की वैधता को दर्शाता है। हमारा दृष्टिकोण एक नैनो-एकोस्टोफ्लूइडिक प्रणाली प्रदान करता है जो विभिन्न प्रकार की शारीरिक समस्याओं और जैविक अनुप्रयोगों की जांच को सक्षम करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
कमरे-तापमान संबंध SAW-एकीकृत नैनोस्लिट उपकरणों के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण है । सफल संबंध और पर्याप्त संबंध शक्ति सुनिश्चित करने के लिए पांच पहलुओं पर विचार करने की जरूरत है ।
प्लाज्मा सत…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक इस काम के समर्थन में धन और सुविधाओं के प्रावधान के लिए कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय और यूसी सैन डिएगो में NANO3 सुविधा के लिए आभारी हैं । यह काम यूसीएसडी के सैन डिएगो नैनोटेक्नोलॉजी इंफ्रास्ट्रक्चर (एसडीएनआई) में भाग में किया गया था, जो राष्ट्रीय नैनो टेक्नोलॉजी समन्वित बुनियादी ढांचे के सदस्य हैं, जिसे राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (ग्रांट ईसीसीएस-1542148) द्वारा समर्थित किया जाता है। यहां प्रस्तुत काम उदारता से W.M. Keck फाउंडेशन से एक अनुसंधान अनुदान द्वारा समर्थित था । लेखक नौसेना अनुसंधान कार्यालय (अनुदान के माध्यम से 12368098) द्वारा इस कार्य के समर्थन के लिए भी आभारी हैं।
Materials
| Absorber | Dragon Skin, Smooth-On, Inc., Macungie, PA, USA | Dragon Skin 10 MEDIUM | |
| Amplifier | Mini-Circuits, Brooklyn, NY, USA | ZHL–1–2W–S+ | |
| Camera | Nikon, Minato, Tokyo, Japan | D5300 | |
| Developer | Futurrex, NJ, USA | RD6 | |
| Diamond tip engraving pen | Malco, Memphis, TN, USA | Malco A50 USA Made Carbide Tipped Scribe | |
| Dicing saw | Disco, Tokyo, Japan | Disco Automatic Dicing Saw 3220 | |
| Heating oven | Carbolite, Hope Valley, UK | HTCR 6/28 | High Temperature Clean Room Oven – HTCR |
| Hole driller | Dremel, Mount Prospect, Illinois | Model #4000 | 4000 High Performance Variable Speed Rotary |
| Inverted microscope | Amscope, Irvine, CA, USA | IN480TC-FL-MF603 | |
| Lithium niobate substrate | PMOptics, Burlington, MA, USA | PWLN-431232 | 4" double-side polished 0.5 mm thick 128° Y-rotated cut lithium niobate |
| Mask aligner | Heidelberg Instruments, Heidelberg, Germany | MLA150 | |
| Nano3 cleanroom facility | UCSD, La Jolla, CA, USA | Fabrication process is performed in it. | |
| Negative photoresist | Futurrex, NJ, USA | NR9-1500PY | |
| Oscilloscope | Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA | InfiniiVision 2000 X-Series | |
| Plasma surface activation | PVA TePla, Corona, CA, USA | PS100 | Tepla Asher |
| Polarizer sheet | Edmund Optics, Barrington, NJ, USA | #86-182 | |
| RIE etcher | Oxford Instruments, Abingdon, UK | Plasmalab 100 | |
| Signal generator | NF Corporation, Yokohama, Japan | WF1967 multifunction generator | |
| Sputter deposition | Denton Vacuum, NJ, USA | Denton 18 | Denton Discovery 18 Sputter System |
| Teflon wafer dipper | ShapeMaster, Ogden, IL, USA | SM4WD1 | Wafer Dipper 4" |
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