Diese Arbeit wurde durch das Ministerium für Wissenschaft und Technologie, Taiwan, unter Gewährung Nummern 104-2221-E-241-001-MY3 und MOST 105-2627-B-005-002 MOST gefördert.

1. Experimental-Chip-Modul <ol><li> Fabrizieren das Indium - Zinn - Oxid (ITO) Elektrodenchip durch Photolithographie und chemischen Nassätzverfahren <ol><li> Erhalten ITO-Substrat (370 mm x 480 mm x 0,5 mm (L x B x H)) mit einer 2600 Å ITO-Schicht im Handel (siehe Materialliste). Scheibe das ITO-Substrat mit den Abmessungen von 90 mm x 90 mm x 0,5 mm mit einem Glasschneider für die ITO-Elektrode Strukturierungsprozess in einem 4-Zoll-Aligner. </li><li> Verwenden Sie ein Ultraschall-Reiniger, um das ITO-Glas mit Aceton zu reinigen und anschließend mit VE-Wasser, jeweils 15 Minuten. Trocknen Sie das ITO-Glas mit sauberer, trockener Luft. </li><li> Dispense 5 ml positive Photoresistlösung auf die Oberfläche des ITO-Glas. </li><li> Verwenden Sie Spin Coater bei 500 × g für 30 Sekunden eine einheitliche Photoresist-Schicht zu erzeugen. Backen auf einer Heizplatte bei 90 ° C für 5 min überschüssiges Lösungsmittel in dem Photoresist auszutreiben. </li><li> Belichten der ITO-Glas bis 14 mW von ultraviolettem Licht bei 436 nm für 3,1 sec turch einen Film Photomaske mit dem entworfenen Muster (siehe Materialliste). </li><li> Tauchen Sie die Probe in 60 ml Entwicklungslösung bei 23 ° C für 30 Sekunden die gemusterten Routen zu entwickeln. Backen auf einer Heizplatte bei 120 ° C für 10 min den Photoresist auszuhärten, und Photoresisthaftung verbessern. </li><li> Eintauchen der Probe für 3 min in 60 ml Ätzlösung bei 80 ° C das ungeschützte ITO-Schicht zu ätzen. </li><li> Eintauchen der Probe für 1 min in 60 ml Aceton zu entfernen Photoresist auf der Oberfläche des Glas-ITO. </li><li> Schneiden Sie die ITO - Glas in den Abmessungen von 62 mm x 35 mm für die experimentelle ITO - Elektrode Chip (Abbildung 1) mit einem Glasschneider. </li></ol></li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig1.jpg" /> Abb . 1: ITO - Elektrode Chip Der hergestellte ITO - Chip mit 8 Paaren von Elektrodengemusterten Routen dargestellt ist. Es gibt 15 Elektroden<html> Abmessungen 2 mm x 8 mm an der Seitenkante, und die zentralen zwei Routen derselben Elektrode teilen. Der Abstand zwischen jedem Paar von Elektrodenfingern in einem Test gut ist 7 mm. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <ol start="2"><li> Konstruieren Sie die experimentellen Chip - Modul <ol><li> Reinigen Sie den kommerziellen 8-Well - Silikon - Array mit einem Ultraschallreiniger wie in Abbildung 2 mit Reinigungsmittel gezeigt, dann entsalztes Wasser, dann 95% Ethanol und dann entsalztes Wasser, jeweils 15 Minuten. </li><li> Trocknen Sie die 8-Well-Silikon-Array durch saubere, trockene Luft bläst. </li><li> Drücken Sie die 8-Well - Silikon - Array in der ITO - Chip, um den experimentellen Chip - Modul (Abbildung 3) zu bilden. Dicht binden, um die Silikon-Array und ITO-Chip. </li></ol></li></ol>54575fig2.jpg &quot;/&gt; Abbildung 2:. Silikon gut Array Die kommerzielle 8-Well - Silikon - Array kann 8 getesteten Proben gleichzeitig zu halten. Die Größe jedes gut 11 mm x 8 mm x 8,5 mm (L x B x H). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig3.jpg" /> Abbildung 3:. Experimental - Chip - Modul Die ITO - Elektrode Chip wird mit dem 8-Well - Silikon - Array angebracht , um den experimentellen Chip - Modul zu bilden. Die Haftung zwischen der Silikon-Array und dem ITO-Chip ist stark. Daher kann die Silikon - Array und die ITO - Chip zusammen ohne Klebstoff für die Verwendung zu verbinden. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig3large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 2. Impedanzmessung <ol><li> Verbinden des Personalcomputers, Lock-in - Verstärker und Schaltrelais des Impedanzauslesemodul zu bilden , wie in Abbildung 4 dargestellt. </li></ol><img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig4.jpg" /> Abb . 4: Schematische Darstellung des impedanzbasierten Vorrichtung , die die Lock-in - Verstärker, Schaltrelais und Personal - Computer umfassen , die Impedanz Auslesemodul. Die kommerzielle phasenempfindlichen Lock-in-Verstärker wird verwendet, um die elektrischen Signale zu senden und zu extrahieren. Die selbst gemachte Schaltrelais Schaltung verschiedene ITO-Chips verbinden verwendet, welche gut und welche ITO-Chip angeben getestet werden. Insgesamt 6 Chips können an den Schaltrelais Spezifizieren 48 Proben in einem Time-Sharing-Weise verbunden werden. Die Echtzeit-in-Phasenwiderstand und die Signalphasenverschiebung der getesteten Lösung kontinuierlich auf einem Personal-Computer für die gesamte evaporat aufgezeichnet werdenIonen - Prozess. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig4large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <ol start="2"><li> Setzen Sie den experimentellen Chip-Modul in die Fassung des Schaltrelais. </li><li> Eingabeparameter in dem Computerprogramm. Geben Sie die Signalfrequenz (1 kHz), die angegebene gut Nummer (0-7), der Ausführungszyklus (100), und der Dateiname (HA). </li></ol> 3. Verdampfungsversuche <ol><li> Bereiten vier 2,5 ml Hyaluronsäure-Lösungen bei 0, 0,05, 0,5 und 1 w / v% in Wasser. Platzieren Sie jede 2,5 ml Probenlösung in einem Fläschchen Mess 14,75 mm x 45 mm x 8 mm (Außendurchmesser x H x ID). </li><li> Für jede Lösung, mit 0,5 ml Probenlösung zu einer einzigen Vertiefung der ITO-Chip-Modul. </li><li> Wiegen und das Anfangsgewicht jedes Fläschchen durch die elektronische Waage Maschine aufzuzeichnen. </li><li> Ausführen des Computerprogramms automatisch zu messen und die Echtzeit-in-Phasenwiderstand aufzuzeichnen und das Signal phase Verschiebung bestimmter Brunnen auf dem ITO-Chip. </li><li> Starten Sie die Verdampfungsversuche gleichzeitig an der gleichen Stelle sowohl von der Wiegeverfahren und Impedanz-Methode. </li><li> Wiegen und notieren das Gewicht jedes Fläschchen durch die elektronische Waage Maschine zu festgelegten Zeitpunkten. </li><li> Analysieren gesammelter Daten in der Wiegeverfahren und Impedanz - Methode. 19 </li></ol>

<ol>
	<li>Francis, G. W., Bui, Y. T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+the+composition+of+aromatherapeutic+Citrus+oils+during+evaporation.">Changes in the composition of aromatherapeutic Citrus oils during evaporation.</a> Evid.-based Complement Altern. Med. 2015 (421695), 1-6 (2015).</li><li>Ochiai, N., 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=Extension+of+a+dynamic+headspace+multi-volatile+method+to+milliliter+injection+volumes+with+full+sample+evaporation:+application+to+green+tea.">Extension of a dynamic headspace multi-volatile method to milliliter injection volumes with full sample evaporation: application to green tea.</a> J. Chromatogr. A. 1421, 103-113 (2015).</li><li>Zribi, W., Aragues, R., Medina, E., Faci, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficiency+of+inorganic+and+organic+mulching+materials+for+soil+evaporation+control.">Efficiency of inorganic and organic mulching materials for soil evaporation control.</a> Soil Tillage Res. 148, 40-45 (2015).</li><li>Chang, B. Y., Park, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+impedance+spectroscopy.">Electrochemical impedance spectroscopy.</a> Annu. Rev. Anal. Chem. 3, 207-229 (2010).</li><li>Brooks, E. K., Tobias, M. E., Yang, S., Bone, L. B., Ehrensberger, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+MC3T3-E1+preosteoblast+culture+on+the+corrosion+of+a+T6-treated+AZ91+alloy.">Influence of MC3T3-E1 preosteoblast culture on the corrosion of a T6-treated AZ91 alloy.</a> J. Biomed. Mater. Res. Part B. 104 (2), 253-262 (2016).</li><li>Tabrizi, M. A., Shamsipur, S., Farzin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high+sensitive+electrochemical+aptasensor+for+the+determination+of+VEGF165+in+serum+of+lung+cancer+patient.">A high sensitive electrochemical aptasensor for the determination of VEGF165 in serum of lung cancer patient.</a> Biosens. Bioelectron. 74, 764-769 (2015).</li><li>Tran, T. B., Nguyen, P. 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Y., 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=Real-time+detection+of+&#946;1+integrin+expression+on+MG-63+cells+using+electrochemical+impedance+spectroscopy.">Real-time detection of &#946;1 integrin expression on MG-63 cells using electrochemical impedance spectroscopy.</a> Biosens. Bioelectron. 28 (1), 221-226 (2011).</li><li>Hsiao, S. Y., 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=Chemical-free+and+reusable+cellular+analysis:+Electrochemical+impedance+spectroscopy+with+a+transparent+ITO+culture+chip.">Chemical-free and reusable cellular analysis: Electrochemical impedance spectroscopy with a transparent ITO culture chip.</a> Int. J. Technol. Hum. Interact. 8 (3), 1-9 (2012).</li><li>Lin, Y. 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=A+real-time+impedance-sensing+chip+for+the+detection+of+emulsion+phase+separation.">A real-time impedance-sensing chip for the detection of emulsion phase separation.</a> Electrophoresis. 34 (12), 1743-1748 (2013).</li><li>Lin, Y. S., Chen, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+evaporation+detection+system+using+an+impedance+sensing+chip.">A novel evaporation detection system using an impedance sensing chip.</a> Analyst. 139 (22), 5781-5784 (2014).</li><li>Tseng, S. F., 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=Graphene-based+chips+fabricated+by+ultraviolet+laser+patterning+for+anelectrochemical+impedance+spectroscopy.">Graphene-based chips fabricated by ultraviolet laser patterning for anelectrochemical impedance spectroscopy.</a> Sens. Actuator B-Chem. 226, 342-348 (2016).</li><li>Pavicic, T., 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=Efficacy+of+cream-based+novel+formulations+of+hyaluronic+acid+of+different+molecular+weights+in+anti-wrinkle+treatment.">Efficacy of cream-based novel formulations of hyaluronic acid of different molecular weights in anti-wrinkle treatment.</a> J. Drugs Dermatol. 10 (9), 990-1000 (2011).</li><li>Gotoh, 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=Effects+of+the+molecular+weight+of+hyaluronic+acid+and+its+action+mechanisms+on+experimental+joint+pain+in+rats.">Effects of the molecular weight of hyaluronic acid and its action mechanisms on experimental joint pain in rats.</a> Ann. Rheum. Dis. 52 (11), 817-822 (1993).</li><li>Saettone, M. F., Nannipieri, E., Cervetto, L., Eschini, N., Carelli, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+impedance+changes+and+water+content+in+O/W+emulsions+during+evaporation.">Electrical impedance changes and water content in O/W emulsions during evaporation.</a> Int. J. Cosmetic Sci. 2 (2), 63-75 (1980).</li><li>Fernandez-Sanchez, C., McNeil, C. J., Rawson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+impedance+spectroscopy+studies+of+polymer+degradation:+application+to+biosensor+development.">Electrochemical impedance spectroscopy studies of polymer degradation: application to biosensor development.</a> Trac-Trends Anal. Chem. 24 (1), 37-48 (2005).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Der entscheidende Schritt für die Verdampfung Messung in diesem impedanzbasierten Detektion ist die Herstellung der getesteten Lösungen. Entionisiertes Wasser kann aufgrund seiner enormen Impedanz verwendet werden. Stattdessen Leitungswasser leitfähige Ionen enthielt, wurde verwendet, um Hyaluronsäure-Lösungen für Experimente vorzubereiten. Jedoch waren die elektrischen Eigenschaften des Leitungswassers nicht konstant für den Einsatz. Daher Normalisierung, wie beispielsweise die relative Verdampfungsgeschwindigkeit von Wasser in dieser Studie wurde als Alternative Index für die Verdampfung angenommen. Die Einschränkung dieser Technik ist, dass getesteten Lösungen leitfähige Ionen für die elektrochemische Charakterisierung aufweisen. In jüngster Zeit ein graphenbasierten Impedanz Chip wurde für die Modifikation dieser Technik 20 vorgeschlagen. Mit außergewöhnlichen elektronischen und optoelektronischen Eigenschaften hat Graphen beträchtliche Aufmerksamkeit als Alternative zu ITO für verschiedene Elektroden oder Leiter appl erreichtikationen. Die Graphen-fingerartigen Elektrodenchip wurde bei der Prüfung der Stabilität der Emulsionsprodukten durch elektrochemische Impedanzspektroskopie erfolgreich unter Beweis gestellt. Diese Studie ergab, dass eine 0,05% Hyaluronsäure-Lösung, die relative Verdampfungsgeschwindigkeit von Wasser um 12% reduziert werden kann, wie durch die Impedanz gemessen. Daher kann Hyaluronsäure topische Anwendung von 0,1% Creme zu einer deutlichen Verbesserung der Hautfeuchtigkeit führt 21. Das Molekulargewicht von Hyaluronsäure spielt eine wichtige Rolle in ihrer Anwendungen. So könnte beispielsweise Hyaluronsäure mit einem höheren Molekulargewicht bessere analgetische Wirkung 22. Die Anwendung von niedermolekularen Hyaluronsäure hatte eine signifikante Reduktion der Faltentiefe durch bessere Penetration Fähigkeiten 21. In der Zukunft können die Wirkungen des Molekulargewichts auf das Feuchthaltevermögen von Hyaluronsäure untersucht werden, um gleichzeitig auf dieser impedanzbasierten Plattform mit multiple Probenmessungen für Vergleichszwecke. Insgesamt 6 Chips können an den hausgemachten Schaltrelais verbunden werden, um die auch die Angabe für einen Echtzeit-Test auf 48 Proben in einem Time-Sharing-Weise getestet werden. Obwohl der herkömmliche Ansatz Gewichtsänderung als eine einfache steht und der einfachste Weg, um die Feuchthaltevermögen einer Lösung zu messen, ist es eine zeitaufwendige Ansatz für genügend Gewichtsveränderung beobachtet eine genaue Verdampfungsrate zu bestimmen. Zum Beispiel dauerte es etwa einen halben Tag die gewünschte Verdampfungsrate von Hyaluronsäure-Lösung zur Erkennung aufgrund der Nachweisgrenze von einer Präzisionswaage mit angemessenen experimentellen Fehler in dieser Studie. Jedoch ist die elektrische Eigenschaft einer Lösung empfindlicher als Gewicht. Die Veränderung der elektrischen Eigenschaften kann früher als Gewichtsverlust in den Verdampfungsprozess detektiert werden. In dieser Studie wurde die Änderungsrate in der elektrischen Impedanz der Hyaluronsäure-Lösung am Ende einer einstündigen BeobZeitraums der Verdunstung wurde ausreichend bestimmt. Daher wird die präsentierte impedanzbasierten Erfassungsvorrichtung des herkömmlichen Wiegeverfahren in Bezug auf die Detektionsempfindlichkeit und die Reaktionszeit zu übertreffen gefunden. Auf die frühere Veröffentlichung 23 und kommerzielle Vorrichtung zur Beurteilung von transdermalen Wasserverlust entspricht , kann die elektrische Eigenschaft als Index werden behandelt , um die Verdampfungsrate zu reflektieren. Dies jedoch präsentiert impedanzbasierten Detektionsvorrichtung zeigt folgende Vorteile gegenüber dem früheren: (i) ein kleines Probenvolumenbedarf, (ii) parallele Detektion, (iii) eine einfache Demontage zur Reinigung und Wiederverwendung, und (iv) mehrere Anwendungen wie Bio molekulare Erkennung, Zellverhalten und Phasentrennung 16-19. Die vorgeschlagene hochempfindliche und schnelle Reaktion impedanzbasierte Gerät ist als überlegen Kandidaten validiert Eindampfversuchen relativ zu einem herkömmlichen Gewichtsverlust Ansatz behandeln. In der Zukunft,Dieser Vorschlag impedanzbasierten Vorrichtung kann möglicherweise auch in jeder intrinsische Eigenschaft eines Materials oder ein spezielles Verfahren angewandt werden, die die Leitfähigkeit eines elektrochemischen Systems 24 beeinflussen könnten.

Verdampfung ist eine Art von Flüssigkeitsverdampfung und tritt entlang der Gas-Flüssig-Grenzfläche eines kollektiven Körper von Wasser. Die Wassermoleküle in der Nähe der Oberfläche der Flüssigkeit entweichen zu Kollision von Wassermolekülen aufgrund der Lage sind. Die Verdampfungsrate ist ein wichtiger Schlüsselfaktor während des Prozesses der Verdampfung. Im Allgemeinen wird ein Gleichgewicht oder volumetrische Rohr 1-3 weithin verwendet , um die Verdampfung von Lösungen zu detektieren. Jedoch dauert es eine lange Zeit, um die Verdampfungsgeschwindigkeit aufgrund der Präzision Begrenzung einer Waage oder einem volumetrischen Rohr zu messen. Aus diesem Grund muss eine reaktionsschnelle und hochempfindliches Gerät entwickelt werden, in den Details des Verdampfungsprozesses zu untersuchen. Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ist ein schnell ansprechender, sensible und effektive experimentelle Mittel im Hinblick auf die in-situ Impedanzerfassung für die elektrochemische Charakterisierung System 4. Daher kann in verschiedenen EIS fie angewendetlds, wie neuere Studien über Zellverhalten 5, bioanalytischen Sensor 6-7, Elektrolyse 8, leitende Polymere 9 und elektrochemische Extraktion 10. Obwohl EIS-Systeme erfolgreich in einer Vielzahl von Disziplinen angewendet worden war, gibt es eine sehr kleine Anzahl von Veröffentlichungen über ihre Anwendung auf Verdampfungs Forschung. Hyaluronsäure, ein hochmolekulares Polysaccharid mit starken wasserbindenden Potential, ist ein bekanntes Feuchthaltemittel für kosmetische Anwendungen. Ein Hyaluronsäure-Molekül kann bis zu 500 Wassermoleküle 11 binden und erreichen 1000 - fache seines ursprünglichen Volumens 12. Eine äußerst geringe Menge an Hyaluronsäure können feuchtigkeitsspendende Funktion 13-14 besitzen. Aufgrund der hohen Feuchtigkeitsretention hat Hyaluronsäure eine wichtige Komponente der kosmetischen Befeuchtungsmittel Produkte mit hohem kommerziellen Wert weltweit 15 geworden. Tseine Studie stellt die Methode eines neuartigen impedanzbasierten Gerät mit hoher Geschwindigkeit Erkennung, 16-19 kleines Volumen Probenbedarf und mehrere Probenmessungen. Es ist mit einem Fokus auf die relative Verdampfungsgeschwindigkeit Vergleich zwischen Lösungen als einer Weise präsentiert, die Überlegenheit des innovativen Erkennungsmechanismus gegenüber einer herkömmlichen Wiege Weise zu validieren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="848">
	<tbody>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:143px;">95 % ethanol</td>
			<td style="width:292px;">Echo Chemical Co., Ltd., Miaoli, Taiwan</td>
			<td style="width:155px;">484000001103C-00EC</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:143px;">Acetone</td>
			<td style="width:292px;">Avantor Performance Materials Inc., Center Valley, PA, USA</td>
			<td style="width:155px;">JTB-9005-68</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:143px;">Development solution</td>
			<td style="width:292px;">Kemitek Industrial Crop., Hsinchu, Taiwan</td>
			<td style="width:155px;">12F01031</td>
			<td style="width:259px;">KTD-1</td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:143px;">Etching solution</td>
			<td style="width:292px;">eSolv Technology Co., Taipei, Taiwan</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:259px;">EG-462</td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:143px;">Hyaluronic acid</td>
			<td style="width:292px;">Shandong Freda Biopharm Co., Ltd., Jinan, China</td>
			<td style="width:155px;">1010212</td>
			<td>Molecular weight 980k, Cosmetic Grade</td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:143px;">Photoresist solution</td>
			<td style="width:292px;">AZ Electronic Materials Taiwan Co., Ltd., Hsinchu, Taiwan</td>
			<td style="width:155px;">65101M19</td>
			<td style="width:259px;">AZ6112</td>
		</tr>
		<tr height="47">
			<td height="47" style="height:47px;width:143px;">8-well silicone array</td>
			<td style="width:292px;">Greiner bio-one Inc., Frickenhausen, Baden-W&#252;rttemberg, Germany</td>
			<td style="width:155px;">FlexiPERM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:143px;">ITO glass</td>
			<td style="width:292px;">GemTech Optoelectronics Co., Taoyuan, Taiwan</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:143px;">Vial&#160;</td>
			<td style="width:292px;">Sigma-Aldrich Co. LLC., St. Louis, MO, USA</td>
			<td style="width:155px;">854190</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:143px;">Film photomask</td>
			<td style="width:292px;">Taiwan Mesh Co., Ltd, Taoyuan, Taiwan</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:143px;">Lock-in amplifier</td>
			<td style="width:292px;">Stanford Research Systems, Inc., Palo Alto, CA, USA</td>
			<td style="width:155px;">SR830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="66">
			<td height="66" style="height:66px;width:143px;">Switch relay</td>
			<td style="width:292px;">Instrument Technology Research Center, National Applied Research Laboratories, Hsinchu, Taiwan</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:143px;">Electronic balance machine</td>
			<td style="width:292px;">Precisa Co., Dietikon, Switzerland</td>
			<td>XS225A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a high performance impedance-based platform for evaporation rate detection

Dieses Papier beschreibt die Methode eines neuartigen impedanzbasierten Plattform zur Erfassung der Verdampfungsrate. Die Modellverbindung Hyaluronsäure wurde hier zu Demonstrationszwecken verwendet. Mehrere Eindampfversuchen an der Modellverbindung als Feuchthaltemittel mit verschiedenen Konzentrationen in Lösungen wurden zu Vergleichszwecken durchgeführt. Eine herkömmliche Gewichtsverlust Ansatz wird als die einfachste, aber zeitaufwendig, Messtechnik für die Verdampfungsrate Erkennung bekannt. Noch ein deutlicher Nachteil ist, dass ein großes Volumen an Probe erforderlich ist, und mehrere Proben Tests können nicht zur gleichen Zeit durchgeführt werden. Zum ersten Mal in der Literatur, ein elektrisches Impedanzerfassungschip ist mit einem Echtzeit-Verdampfungs Untersuchung in einem Time-Sharing, kontinuierliche und automatische Weise erfolgreich angewendet. Außerdem ist, wie nur 0,5 ml der Testproben wird in dieser impedanzbasierten Vorrichtung erforderlich, und eine große Impedanzänderung wird unter verschiedenen verdünnten soluti demonstriertons. Die vorgeschlagene hochempfindliche und schnelle Reaktion Impedanz-Messsystem ist ein herkömmliches Gewichtsverlust Ansatz in Bezug auf die Verdampfungsrate Erkennung zu übertreffen gefunden.

Während des Verdampfungsprozesses, die leitenden Ionen in der getesteten Lösung wurde eingeengt, mit dem abnehmenden Volumen der Lösung, und die Impedanz dieser Lösung verringert. Die Rate der Gewichtsverlust und Impedanz Abnahme der Verdunstung Fortschritt für jede getestete Lösung wurden gemessen. Zu Vergleichszwecken wurden die Daten in den Sätzen von Gewichtsverlust und Impedanz Abnahme an Wasser normalisiert und dann aufgetragen zusammen in Figur 5 dar . Wie in 5 dargestellt, der Gewichtsverlust die gleiche Tendenz wie Impedanz zeigt , und zeigt , daß die relative Verdampfungsgeschwindigkeit zur Wasserverdampfung nimmt mit der Konzentration Hyaluronsäure. Jedoch wird eine große Menge an Variation in der vorgeschlagenen impedanzbasierten Ansatz gefunden als bei der herkömmlichen Wiegeverfahren für die Verdampfung Untersuchungen. Die normalisierten Daten hatte nur einen 0,06 fall von 0% bis 1% Hyaluronsäure-Konzentration Eingreifen in die Wiege Ansatz, während einenorme Rückgang von 0,84 wurde in der impedanzbasierten Gerät gefunden. Die einfache lineare Gleichung wird verwendet, um die normalisierte Raten von Gewichtsverlust und Impedanz Abnahme zu beziehen. Y = 0.0852X + 0,9166, R 2 = 0,97 wobei X und Y stellen die normierten Raten von Impedanzabnahme und Gewichtsverlust, respectively. Die Rate der Gewichtsverlust, dh die Verdampfungsrate von Interesse kann in Hyaluronsäure-Lösung entsprechend anhand der gemessenen Daten in der Impedanzabnahme zu finden. In praktischen Anwendungen können die gemessenen Impedanzdaten schnell in den Gewichtsverlust von Hyaluronsäurelösung durch diese lineare Gleichung umgewandelt werden. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig5.jpg" /> Abb . 5: Relative Verdunstungsraten zu Wasser von Hyaluronsäure - Lösungen in unterschiedlichen Konzentrationen Die relative Verdampfungsrate zu water ist als die Verdampfungsrate einer Lösung, die durch Wasser normalisiert. Die relative Verdampfungsgeschwindigkeit zu Wasser gegen Hyaluronsäure-Konzentration durch Tests der Balance und der Impedanz-Chip sind zum Vergleich gezeigt zusammen. Es gibt eine größere Änderung in der Prüfung von Impedanz Chip wie die Prüfung der Balance verglichen. Die Fehlerbalken ist die Standardabweichung in drei Experimenten. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54575/54575fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

Dieser Beitrag stellt eine impedanzbasierte Vorrichtung zur Verdampfungsrate Erkennung von Lösungen. Es bietet klare Vorteile gegenüber einem herkömmlichen Gewichtsverlust Ansatz: eine schnelle Reaktion, hochempfindlichen Erkennung, eine kleine Probe Anforderung, mehrere Probenmessungen und einfache Demontage zur Reinigung und Wiederverwendung Zwecke.

Ein Hochleistungs-Impedanz-basierte Plattform für die Verdampfungsrate Erkennung

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

a-high-performance-impedance-based-platform-for-evaporation-rate

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

6.4K Aufrufe.  Hungkuang University.  Dieser Beitrag stellt eine impedanzbasierte Vorrichtung zur Verdampfungsrate Erkennung von Lösungen. Es bietet klare Vorteile gegenüber einem herkömmlichen Gewichtsverlust Ansatz: eine schnelle Reaktion, hochempfindlichen Erkennung, eine kleine Probe Anforderung, mehrere Probenmessungen und einfache Demontage zur Reinigung und Wiederverwendung Zwecke. 

Serie: A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

Research and Development of High-performance Explosives

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. For newly developed formulations, the process begins with small-scale mixes, thermal testing, and impact and friction sensitivity. Only then do subsequent larger scale formulations proceed to detonation testing, which will be covered in this paper. Recent advances in characterization techniques have led to unparalleled precision in the characterization of early-time evolution of detonations. The new technique of Photonic Doppler Velocimetry (PDV) for the measurement of detonation pressure will be shared and compared with traditional fiber-optic detonation velocity and plate-dent calculation of detonation pressure. In particular, the role of aluminum in explosive formulations will be discussed. Recent developments led to the development of explosive formulations that result in reaction of aluminum very early in the detonation product expansion. This enhanced reaction leads to changes in the detonation velocity and pressure due to reaction of the aluminum with oxygen in the expanding gas products.

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. This paper will share typical development tests associated with the measurement of detonation velocity and detonation pressure.

Forschung und Entwicklung von High-Performance Sprengstoffe

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance ...

Forschung

Ingenieurwesen

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. Conventionally reserved for the fabrication of metal thin films, thermal evaporation deposits bismuth into an array of vertical single crystalline nanowires over a flat thin film of vanadium held at RT, which is freshly deposited by magnetron sputtering or thermal evaporation. By controlling the temperature of the growth substrate the length and width of the nanowires can be tuned over a wide range. Responsible for this novel technique is a previously unknown nanowire growth mechanism that roots in the mild porosity of the vanadium thin film. Infiltrated into the vanadium pores, the bismuth domains (~ 1 nm) carry excessive surface energy that suppresses their melting point and continuously expels them out of the vanadium matrix to form nanowires. This discovery demonstrates the feasibility of scalable vapor phase synthesis of high purity nanomaterials without using any catalysts.

A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented.

Seedless Wachstum von Wismut Nanodraht-Array über Vacuum Thermal Evaporation

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing technology is used to fabricate particles with slender arms connected at a common center. Shapes explored are crosses (two perpendicular rods), jacks (three perpendicular rods), triads (three rods in triangular planar symmetry), and tetrads (four arms in tetrahedral symmetry). Methods for producing on the order of 10,000 fluorescently dyed particles are described. Time-resolved measurements of their orientation and solid-body rotation rate are obtained from four synchronized videos of their motion in a turbulent flow between oscillating grids with R&#955; = 91. In this relatively low-Reynolds number flow, the advected particles are small enough that they approximate ellipsoidal tracer particles. We present results of time-resolved 3D trajectories of position and orientation of the particles as well as measurements of their rotation rates.

We use 3D printing to fabricate anisotropic particles in the shapes of jacks, crosses, tetrads, and triads, whose alignments and rotations in turbulent fluid flow can be measured from multiple simultaneous video images.

Verfahren zur Messung der Neigung und Drehrate von 3D-gedruckten Particles in Turbulence

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The characteristics of the C84-embedded Si surface, such as atomic resolution topography, local electronic density of states, band gap energy, field emission properties, nanomechanical stiffness, and surface magnetism, were examined using a variety of surface analysis techniques under ultra, high vacuum (UHV) conditions as well as in an atmospheric system. Experimental results demonstrate the high uniformity of the C84-embedded Si surface fabricated using a controlled self-assembly nanotechnology mechanism, represents an important development in the application of field emission display (FED), optoelectronic device fabrication, MEMS cutting tools, and in efforts to find a suitable replacement for carbide semiconductors. Molecular dynamics (MD) method with semi-empirical potential can be used to study the nanoindentation of C84-embedded Si substrate. A detailed description for performing MD simulation is presented here. Details for a comprehensive study on mechanical analysis of MD simulation such as indentation force, Young&#39;s modulus, surface stiffness, atomic stress, and atomic strain are included. The atomic stress and von-Mises strain distributions of the indentation model can be calculated to monitor deformation mechanism with time evaluation in atomistic level.

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.

Probing C<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded Si-Substrat mit Hilfe der Rastersondenmikroskopie und Molecular Dynamics

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

Skalierbare, lösungsverarbeitete Fertigungsstrategie für leistungsstarke, flexible, transparente Elektroden mit eingebettetem Metallgewebe

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Detecting the Water-soluble Chloride Distribution of Cement Paste in a High-precision Way

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a high-precision chloride profile. Firstly, paste specimens are molded, cured, and exposed to cyclic wet-dry conditions. Then, powder samples at different specimen depths are grinded when the exposure age is reached. Finally, the water-soluble chloride content is detected using a silver nitrate titration method, and chloride profiles are plotted. The key to improving the accuracy of the chloride distribution along the depth is to exclude the error in the powderization, which is the most critical step for testing the distribution of chloride. Based on the above concept, the grinding method in this protocol can be used to grind powder samples automatically layer by layer from the surface inward, and it should be noted that a very thin grinding thickness (less than 0.5 mm) with a minimum error less than 0.04 mm can be obtained. The chloride profile obtained by this method better reflects the chloride distribution in specimens, which helps researchers to capture the distribution features that are often overlooked. Furthermore, this method can be applied to studies in the field of cement-based materials, which require high chloride distribution accuracy.

A protocol for obtaining a water-soluble chloride profile by using a high precision milling method is presented.

Die wasserlöslichen Chlorid Verteilung der Zementleim erkennen auf präzise Weise

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...

Method for Recording Broadband High Resolution Emission Spectra of Laboratory Lightning Arcs

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional camera film methods and then digital camera technology, from which several important characteristics have been derived. However, such work has always been limited due to the inherently random and non-repeatable nature of natural lightning events in the field. Recent developments in lightning test facilities now allow the reproducible generation of lightning arcs within controlled laboratory environments, providing a test bed for the development of new sensors and diagnostic techniques to understand lightning mechanisms better. One such technique is a spectroscopic system using digital camera technology capable of identifying the chemical elements with which the lightning arc interacts, with these data then being used to derive further characteristics. In this paper, the spectroscopic system is used to obtain the emission spectrum from a 100 kA peak, 100 &#181;s duration lightning arc generated across a pair of hemispherical tungsten electrodes separated by a small air gap. To maintain a spectral resolution of less than 1 nm, several individual spectra were recorded across discrete wavelength ranges, averaged, stitched, and corrected to produce a final composite spectrum in the 450 nm (blue light) to 890 nm (near infrared light) range. Characteristic peaks within the data were then compared to an established publicly available database to identify the chemical element interactions. This method is readily applicable to a variety of other light emitting events, such as fast electrical discharges, partial discharges, and sparking in electrical equipment, apparatus, and systems.

Emission spectroscopy techniques have traditionally been used to analyze inherently random lightning arcs occurring in nature. In this paper, a method developed to obtain the emission spectroscopy from reproducible lightning arcs generated within a laboratory environment is described.

Verfahren zur Aufzeichnung von Breitband-Emissionsspektren von Laborblitzen

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

Flow-gestützte Dielektrophorese: Eine kostengünstige Methode für die Herstellung von Hochleistungs-Lösung-verarbeitbare Nanodraht-Geräte

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar cells. In this work, we present high performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime and high crystal quality of epitaxial GaP layers. It is shown that by applying phosphorus (P)-diffusion layers into the Si substrate and a SiNx layer, the Si minority-carrier lifetime can be well-maintained during the GaP growth in the molecular beam epitaxy (MBE). By controlling the growth conditions, the high crystal quality of GaP was grown on the P-rich Si surface. The film quality is characterized by atomic force microscopy and high-resolution x-ray diffraction. In addition, MoOx was implemented as a hole-selective contact that led to a significant increase in the short-circuit current density. The achieved high device performance of the GaP/Si heterojunction solar cells establishes a path for further enhancement of the performance of Si-based photovoltaic devices.

Here, we present a protocol to develop high-performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime.

Entwicklung von Hochleistungs-Lücke/Si Heterojunction Solarzellen

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar ...

A Silicon-tipped Fiber-optic Sensing Platform with High Resolution and Fast Response

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This FOSP relies on a silicon Fabry-Perot interferometer (FPI) attached to the fiber end, referred to as Si-FOSP in this work. The Si-FOSP generates an interferogram determined by the optical path length (OPL) of the silicon cavity. Measurand alters the OPL and thus shifts the interferogram. Due to the unique optical and thermal properties of the silicon material, this Si-FOSP exhibits an advantageous performance in terms of sensitivity and speed. Furthermore, the mature silicon fabrication industry endows the Si-FOSP with excellent reproducibility and low cost toward practical applications. Depending on the specific applications, either a low-finesse or high-finesse version will be utilized, and two different data demodulation methods will be adopted accordingly. Detailed protocols for fabricating both versions of the Si-FOSP will be provided. Three representative applications and their according results will be shown. The first one is a prototype underwater thermometer for profiling the ocean thermoclines, the second one is a flow meter to measure flow speed in the ocean, and the last one is a bolometer used for monitoring exhaust radiation from magnetically confined high-temperature plasma.

This work reports an innovative silicon-tipped fiber-optic sensing platform (Si-FOSP) for high-resolution and fast-response measurement of a variety of physical parameters, such as temperature, flow, and radiation. Applications of this Si-FOSP span from oceanographic research, mechanical industry, to fusion energy research.

Eine Silizium-bestückte Glasfaser-Sensing-Plattform mit hoher Auflösung und schnelle Reaktion

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This ...