حركي كهربي AC الظواهر المتولدة عن هياكل Microelectrode
Summary
التلاعب السوائل والجسيمات العالقة في تقنيات النانو المتناهية الصغر والنطاق أصبح أكثر من حقيقة واقعة في مواتية ، مثل electrokinetics المتردد ، ومواصلة تطويرها. هنا نناقش الفيزياء وراء electrokinetics AC ، وكيفية تلفيق هذه الأجهزة وكيفية تفسير الملاحظات التجريبية.
Abstract
ميدان electrokinetics AC ينمو بسرعة بسبب قدرتها على أداء وديناميكية السوائل والتلاعب على الجسيمات متناهية الصغر النانو والحجم ، وهو أمر ضروري لمختبر على اساس واحد في رقاقة التطبيقات. الظواهر AC حركي كهربي استخدام المجالات الكهربائية لتوليد القوى التي تعمل على سوائل أو الجسيمات العالقة (بما فيها تلك المصنوعة من مواد عازلة أو البيولوجية) ، وتسبب لهم للتحرك في طرق مدهشة 1 و 2. ضمن قناة واحدة ، لا يمكن إنجاز العديد AC electrokinetics أساسي على الرقاقة عمليات مثل تحديد المواقع النشطة الجسيمات الدقيقة الخلط ، والجسيمات الانفصال ، وكلام بسرعة متناهية الصغر. ويجوز للجهاز واحد إنجاز العديد من هذه العمليات ببساطة من خلال تعديل معايير التشغيل مثل التردد أو السعة من الجهد تطبيقها. ويمكن خلق مجالات كهربائية مناسبة بسهولة متناهية الصغر أقطاب متكاملة في microchannels. يتضح من النمو الهائل في هذا المجال أن AC electrokinetics المحتمل أن يكون لها تأثير عميق على التشخيص 3-5 الرعاية الصحية ، والرصد البيئي (6) وأمن الوطن 7.
عموما ، هناك ثلاث ظواهر AC حركي كهربي (AC electroosmosis ، dielectrophoresis وتأثير الكهروحرارية AC) مع كل التبعيات فريد على معايير التشغيل. ويمكن للتغيير في هذه المعلمات التشغيل يسبب واحد لتصبح ظاهرة مهيمنة على أخرى ، وبالتالي تغيير السلوك الجسيم أو السوائل.
فمن الصعب التنبؤ سلوك الجزيئات والسوائل بسبب الفيزياء المعقدة التي تكمن وراء AC electrokinetics. هذا هو الهدف من هذا المنشور لشرح فيزياء الجسيمات وتوضيح وسلوك السوائل. تحليلنا يغطي أيضا كيفية تصنيع هياكل القطب التي تولد منها ، وكيفية تفسير عدد كبير من الملاحظات التجريبية باستخدام عدة تصاميم الجهاز الشعبية. هذه المادة سوف يساعد الفيديو العلماء والمهندسين على فهم هذه الظواهر ويمكن تشجيعهم على البدء في استخدام AC Electrokinetics في أبحاثهم.
Protocol
Discussion
في هذا الفيديو ، وأظهرت لدينا تشكيلة واسعة من السلوكيات وسائل التلاعب الجسيمات الناجمة عن الظواهر AC حركي كهربي. الأقطاب الكهربائية التي تولد هذه الظواهر من السهل تلفيق ويمكن دمجها بسهولة في كثير من النظم الأخرى. كما بينا ، وهناك العديد من التطبيقات لاستخدام electrokinetics المتردد. بر…
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| 2″ by 4″ Pyrex Glass Slide | Substrate | Pyrex 7740 | ||
| chrome mask | material | This photomask will have the microelectrode patterns on them and can be ordered from a variety of microfabrication centers. | ||
| PDMS Microchannels | material | These may be fabricated and used in-house or a simple microscope slide will suffice. | ||
| Hydrogen Peroxide 30% | Reagent | Fisher Scientific | 7722-84-1 | Certified ACS, Fisher Scientific |
| Sulfuric Acid | Reagent | Fisher Scientific | A300-212 | Certified ACS Plus |
| Acetone Electronic Grade | Reagent | Fisher Scientific | A946-4 | |
| Shipley 1827 Positive Photoresist | Reagent | Microchem Inc. | ||
| Shipley 351 Developer | Reagent | Microchem Inc. | ||
| Gold Etchant | Reagent | Transene Company, Inc. | Type TFA | |
| Chrome Photomask Etchant | Reagent | Cyantek Corporation | CR-7S | |
| NR-7 1500 PY Negative Resist | Reagent | Futurrex | ||
| RD6 Developer | Reagent | Futurrex |
References
- Ramos, A., et al. AC Electrokinetics: a review of forces in microelectrode structures. Journal of Physics D: Applied Physics. 31, 2338-2353 (1998).
- Morgan, H. y. w. e. l., Green, N. G. AC Electrokinetics: colloids and nanoparticles. , (2002).
- Toner, M., Irimia, D. Blood-on-a-chip. Annual Review of Biomedical Engineering. 2005, 77-103 (2005).
- Ahn, C. H., Choi, J. -. W., Beaucage, G., Nevin, J. H., Lee, J. -. B., Puntambekar, A., Lee, J. Y. Disposable smart lab on a chip for point of care clinical diagnostics. 282, 399-401 (1998).
- Vespoorte, E. Microfluidic chips for clinical and forensic analysis. Electrophoresis. 23, 677-712 (2002).
- Rajaraman, S., et al. Rapid, low cost microfabrication technologies toward realization of devices for dielectrophoretic manipulation of particles and nanowires. Sensors and Actuators B: Chemical. 114, 392-401 (2006).
- Ali, Z. Lab-on-a-chip for terrorist weapons management. Measurement and Control. 38, 87-91 (2005).
- Voldman, J. o. e. l., Rosenthal, A. d. a. m. Dielectrophoretic Traps for Single-particle Patterning. Biophysical Journal. 88, 2193-2205 (2005).
- Ramachandran, T. R., Baur, C., Bugacov, A., Madhukar, A., Koel, B. E., Requicha, A., Gazen, C. Direct and controlled manipulation of nanometer-sized particles using the non-contact atomic force microscope. Nanotechnology. 9, 237-245 (1998).
- Sigurdson, M. a. r. i. n., Wang, D., Meinhart, C. D. Electrothermal stirring for heterogeneous immunoassays. Lab Chip. 5, 1366-1373 (2005).
- Urbanski, J. o. h. n. . P. a. u. l., Levitan, J. e. r. e. m. y. A., Bazant, M. a. r. t. i. n. Z., Thorsen, T. Fast ac electro-osmotic micropumps with non-planar electrodes. Appl. Phys. Lett. 89, 143508 (2006).
- Fatoyinbo, H. O., et al. An integrated dielectrophoretic quartz crystal microbalance (DEP-QCM) device for rapid biosensing applications. Biosens Bioelectron. 23, 225-232 (2007).
