이 연구는 캔자스 주립 대학에 의해 지원 되었다. 이 연구의 일부에 대 한 Nanophase 물자는 과학, 과학적인 사용자 시설 부문, 기본적인 에너지 과학의 사무실과 미국 에너지 부 오크 리 지 국립 연구소에서 후원은 센터에서 실시 되었다.

1. PGMA-bPVDMA 합성20
<ol><li>PGMA 매크로 체인 전송 에이전트 (매크로-CTA)의 합성<ol>
<li>마그네틱 볶음 소계 코팅 바 장착 250 mL 라운드-하단 반응 ﬂask을 사용 합니다.</li>
		<li>Glycidyl 메타 GMA의 14.2 g 결합 (142.18 g/mol) 2-cyano-2-틸 라우릴 trithiocarbonate (CPDT)의 490.8 mg와 (346.63 g/mol), 2, 2 '-azobis (4-methoxy-2, 4-디 메 틸 valeronitrile)의 87.7 밀리 그램 (V-70) (308.43 g/mol) (CPDT의 어 금 니 비율: V-70 = 5:1), 및 공기 무료 둥근 바닥 플라스 크에 벤젠 (100 mL).</li>
		<li>아르곤을 사용 하 여 반응 혼합물을 드 고 30 분 동안 저 어. 그 후 솔루션 30 ° C에서 온도 제어 오일 욕조에 넣고 18 h에 대 한 반응. 참고: 매크로-CTA에 대 한 타겟된 분자량 10000 g/mol. 18 시간 합리적인 변환에 도달 하는 데 필요한 시간을 결정 했다. 폴리머 솔루션의 색상은 투명 한 노란 빛.</li>
		<li>18 h 후 액체 N2에서 둥근 바닥 플라스 크를 잠수 하 여 반응을 종료.</li>
		<li>헥 산의 400 mL에 고분자/벤젠 (~ 100 mL)의 빛 노란색 솔루션을 붓는 의해 고분자를 침전.</li>
		<li>저 어 5 분 침전에 대 한 혼합 비 커의 하단에 정착 됩니다 및 여과 의해 회수 됩니다.</li>
		<li>진공에서 촉진 하룻밤 건조. 다음 tetrahydrofuran (THF) 400 mL에 희석. 다시 hexane에 침전.</li>
		<li>밤새 아르곤으로 다시이 새로운 침전을 건조. 참고: 매크로 CTA 좋은 노란색 분말 이다. 반응의 제품의 수율 ~ 43.8% 될 것입니다. Mn PGMA 매크로-CTA의 1.506의 증가할수록 (PDI)와 7,990 g/mol 이다 (MW = 12,030 g/mol).</li>
	</ol>
</li>
	<li>PGMA-b-PVDMA의 합성<ol>
<li>Fractionally 감소 압력, VDMA 증 류 그리고 사용 중간 분수 (~ 70%)를 보유. 참고:이 중 합 억제제를 제거 하려면 필요 합니다. 증 류 법 기구 Schlenk 라인에 연결 하 고 공기 인감 밸브는 부분적으로 진공 라인에 열립니다. 최소한의 열 VDMA 단위체에 초당 1 방울의 속도로 distilling 시작 될 때까지 varistat와 난방 맨 틀을 사용 하 여 적용 됩니다.</li>
		<li>PGMA-macroCTA (1.669 g), V-70 2-비닐-4,4-디 메 틸 azlactone (VDMA) (139.15 g/mol) 단위체 (10.436 g) 결합 (14.5 밀리 그램, PGMA macroCTA의 어 금 니 비율: V-70 = 3:1)와 벤젠 (75.0 mL)을 갖춘 단일 목 250 mL 라운드-하단 반응 ﬂask에는 테 플 론 코팅 자석 저 어 바입니다. 참고: 분자량 정보, PVDMA: 139.15 g/mol, PGMA-macroCTA: 12,030 g/mol, 벤젠: 78.11 g/mol.</li>
		<li>고 순도 아르곤과 30 분 저 어 혼합 드을 다음 18 h에 32 ° C에 기름 목욕에.</li>
		<li>액체 N2에서 둥근 바닥 플라스 크를 잠수 하 여 반응을 종료.</li>
		<li>헥 산으로 세 번 폴리머를 침전 하 고 진공에서 실 온에서 건조.</li>
		<li>크기 배제 크로마토그래피 (S)를 사용 하 여 분자량 및 PDI 제품의 특성 ( 재료의 표참조) Lokitz 외 에 절차에 따라 20. 크기 배제 크로마 토 그래프 (S) PLgel 5 µ m 혼합 C 열 (300 x 7.5 m m) 시리즈, 굴절률 검출기 장착 (파장 = 880 nm), 포토 다이오드 배열 검출기, 다 각 산란 (MALS) 감지기 (파장 = 660 nm), 그리고 점도 계 ( 재료의 표참조). 참고: 모든 실험 수행 PGMA와 PVDMA이 원고 사용 제품에서 블록 길이 56와 175, 각각. 블록 공중 합체의 분자량은 37,620 g/mol와는 PDI는 1.16.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 실리콘 기판 위에 파 릴 렌 스텐실 패턴의 생성
<ol><li>파 릴 렌 코팅<ol>
<li>50 %wt. 소 프로 파 놀 (IPA)는 5 분 동안 물에서에서 쥡니다 뒤 5 분 동안 물에 50 %wt. 아세톤에 실리콘 웨이퍼 sonicate</li>
		<li>이온된 (DI) 수와 타격 건조 질소 가스로 실리콘 웨이퍼 린스.</li>
		<li>파 릴 렌 coater를 사용 하 여 4 인치 실리콘 웨이퍼에 80 nm와 1 µ m 두께 파 릴 렌 N 입금 ( 재료의 표참조). 참고: 표면 profilometer를 사용 하 여 파 릴 렌 필름의 두께 특성 ( 재료의 표참조).<ol>
<li>각 개별 파 릴 렌 코팅 시스템에 대 한 파 릴 렌 이합체 질량 파 릴 렌 필름 두께 보정. 참고: 현재 시스템에서 ~ 80 mg와 ~ 1000 mg 파 릴 렌 N 이합체 필요 했다 각각 80 nm와 1 µ m 필름 두께를 (얻은 보정 곡선에 따라).</li>
			<li>파 릴 렌 coater의 작동 시 다음 설정 사용: 압력: 80 mTorr, 기간: 1 h로 온도: 690 ° C, 기화 온도: 160 ° c.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>사진 평판<ol>
<li>웨이퍼 20 분; 100 ° C에서 오븐에 구워 다음 웨이퍼는 상 온에서 또 다른 3 분 동안 앉아 보자. 참고: 추가 대기 시간에는 감광의 접착 향상 시킵니다.</li>
		<li>긍정적인 감광 제의 2 개 mL를 추가 ( 재료의 표참조) 파 릴 렌 코팅 된 웨이퍼의 중심에 분배 하 고. 스핀 코트 30 3000 rpm에서 웨이퍼 s. 참고: 스핀 코팅 후드에서 수행 되어야 합니다.</li>
		<li>1 분, 1 분에 105 ° C에서 철판에 구워 웨이퍼를 기다립니다.</li>
		<li>마스크 정렬 시스템에서 포토 마스크를 로드 ( 재료의 표참조). 자외선에 웨이퍼를 노출 (λ = 325 nm) 10 65 mJ/cm2의 복용량과 s.</li>
		<li>웨이퍼는 상 온에서 또 다른 5 분 동안 앉아 보자.</li>
		<li>웨이퍼를 개발 개발자에 잠수 하 여 2 분에 대 한 (참조 테이블의 재료) 솔루션 이온 물, 웨이퍼를 헹 구 고 다음 N2와 함께 건조. 이렇게 후드. 참고: 개발, 후 포토 레지스트가 나타납니다 완전히 제거 된 UV에 노출 된 지역에서. 광학 현미경을 사용 하 여 ( 테이블의 자료참조)는 웨이퍼를 확인.</li>
	</ol>
</li>
	<li>반응성 이온 에칭<ol>
<li>반응성 이온 에칭 (RIE) 도구를 사용 하 여 ( 재료의 표참조) 산소 플라즈마와 함께 개발 된 웨이퍼를 식 각 하.</li>
		<li>50 cm3/min 20 mTorr의 챔버 압력에의 한 산소 유량을 적용 합니다.</li>
		<li>파 릴 렌 필름 두께 1 µ m, 50 W의 RF 전원 및 사용 500 W의 유도 결합된 플라즈마 (ICP) 전원 100 s 패턴된 영역에서 노출된 파 릴 렌을 제거 했다. 이 파 릴 렌에 대응 1.0 1.15 µ m/min의 속도 에칭.</li>
		<li>파 릴 렌 두께 80 nm, 50 W의 사용 RF 전원 및 ICP 전력 200 W 55의 패턴된 영역에서 노출된 파 릴 렌을 제거 하는 s. 이 해당 하는 파 릴 렌 570-620 nm/min의 속도 에칭. 참고: 효율적인 파 릴 렌 제거에 대 한 결정은 파 릴 렌 엣지 각 리에 시스템에 대 한 속도.</li>
		<li>에칭된 기판 광학 현미경으로 검사 합니다. 실리콘 표면에 파 릴 렌 노출된 영역에서 완전히 제거 후 반짝이 표시 됩니다.</li>
		<li>확인 깊이 표면 profilometer를 사용 하 여 에칭 ( 재료의 표참조).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 파 릴 렌 이륙 절차
<ol><li>폴리머 솔루션의 준비<ol>
<li>PGMA-b분해-클로 프롬 (1 %wt.)로 PVDMA. 클로 프롬 무수 azlactone 그룹의 가수분해를 방지 해야 합니다. 참고: 클로 프롬은 기본 용 매는 폴리머에 대 한 용 해도의 높은 학위를가지고 있기 때문에 다른 유기 용 제25에 비해 단일 폴리머 체인의 더 균일 한 표면 증 착에 대 한 허용.</li>
	</ol>
</li>
	<li>청소기 플라즈마 파 릴 렌 스텐실을 청소<ol>
<li>플라즈마 클리너 ( 재료의 표참조) 주 전원 켜고 파 릴 렌 코팅 기판 플라즈마 클리너 챔버에 넣어.</li>
		<li>켜고 진공 펌프 압력 게이지 미만 400 mTorr까지 챔버에 공기를 철수.</li>
		<li>약간 미터링 밸브를 열고 압력 계기 800-1000 mTorr 표시 될 때까지 플라즈마 클리너 입력 공기를 허용 합니다.</li>
		<li>Hi 모드 RF를 선택 하 고 3 분에 대 한 기질을 폭로.</li>
		<li>프로세스의 끝에, 해제 RF 전력 및 진공 펌프.</li>
		<li>플라즈마 클리너 끄고는 기판 제거. 참고: 플라즈마 청소 후 표면 친수성 동작 (그림 1B)을 보여 줍니다. 물 접촉 각의 벌 거 벗은 실리콘 표면 전과 후 청소 하는 플라즈마는 27 ° ± 2 °, 0 °, 각각.</li>
	</ol>
</li>
	<li>스핀-코팅 PGMA-b-PVDMA, 어 닐 링 및 파 릴 렌 스텐실 위에 쥡니다<ol>
<li>즉시 스핀 코트 1% wt. PGMA-b의 100 µ L로 기판-PVDMA 1500 rpm, 15에 무수 클로 프롬에 스핀 coater를 사용 하 여 s ( 재료의 표참조). 참고: 스핀-코팅 필름 비 균일 급속 한 클로 프롬 증발에 의해 발생을 최소화 하기 위해 폴리머 솔루션 pipetting의 1-2 s 내에서 수행 합니다.</li>
		<li>110 ° c는 진공 오븐에서 폴리머 필름 anneal ( 재료의 표참조) 18 h. 참고: 어 닐 링 폴리머 microphase 분리 및 표면26GMA 블록의 표면 부착 할 수 있습니다.<ol>
<li>어 닐 링, 후 기판의 접촉 각을 측정 하 여 폴리머 코팅을 특징. 표면 75 ° ± 1 ° (그림 1C)20의 접촉 각도 표시합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>아세톤 또는 클로 프롬 파 릴 렌 레이어 및 어떤 physisorbed 폴리머 제거를 10 분의 20 ml 기판 sonicate 참고: 다음 쥡니다 조건 사용: 울트라 소닉 파워, 284 W; 동작 주파수, 40 kHz ( 재료의 표참조). 참고: 파 릴 렌 수 또한 될 벗 겨 기판에서 기판의 가장자리에 스카치 테이프의 조각을 적용 다음 테이프 멀리27이 겠 지 여.</li>
		<li>특성까지 진공에서 기판은 desiccator 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig1.jpg"> 그림 1: 각도 측정 처리 실리콘 기판에 대 한 문의. (A) (후 어 닐 링 및 클로 프롬에 쥡니다) 실리콘, 플라즈마 청소 실리콘 (B) , (C) 스핀 코팅 실리콘 PGMA-b-PVDMA을 맨 손으로. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57562/57562fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
4. PGMA-b-PVDMA 어셈블리 인터페이스 감독 절차
참고:이 절차는 화학적으로 불활성 배경 (4.1 단원), 또는 응용 프로그램에 따라 생물학적으로 불활성 배경 (4.2 단원)를 포함 하는 기판에 수행할 수 있습니다.
<ol><li>실리콘 기판에 화학적으로 불활성 배경의 준비<ol>
<li>벌 거 벗은 실리콘 (3.2 단원) 청소 청소기 산소 플라즈마를 사용 합니다.</li>
		<li>플라스틱 페 트리 접시에 trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS)의 100 µ L 및 페 트리 접시 옆 진공 desiccator 내부 실리콘 기판 장소.</li>
		<li>화학 증기 증 착 (CVD)에 대 한 1 시간에 대 한 진공 (-750 Torr)를 적용 합니다. 주의: TPS는 매우 독성이 고 연기 후드 내부 CVD 프로세스를 수행 해야 합니다. 참고: 1 시간 후 기판 소수 동작을 보여 줍니다. 109 ° ± 3 °의 접촉 각은 일반적으로 CVD 과정 후 측정 됩니다. TPS 필름의 두께 1.5 ± 0.5 nm. 참고: TPS 차단 PGMA-b반응 표면 산화물의 반응-PVDMA.</li>
		<li>파 릴 렌 (1 µ m 두께)와 웨이퍼 코트. 평판과 에칭 파 릴 렌 패턴 (2 절)을 생성 하 고 노출된 영역에서 TPS 레이어 멀리 식 각 하는 반응성 이온을 수행 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>실리콘 기판에 폴 리 에틸렌 글리콜 (PEG) 배경 준비 합니다.<ol>
<li>사용 하 여 산소 플라즈마 청소기 3 분 청소 벌 거 벗은 실리콘 기판 (3.2 단원).</li>
		<li>1 h (단원 4.1.2)에 대 한 TPS의 증 착을 수행 합니다.</li>
		<li>기판 표면28,29에 못 레이어 생성 하 18 h 초순에 Pluronic F-127의 0.7 %wt / v 솔루션에 젖어. 참고: Pluronic 2 개의 나무 못 사슬 사이의 소수 성 폴 리 프로필 렌 옥 사이드 (PPO) 폴리머 블록을 포함합니다. PPO 블록 앵커 TPS 표면에 폴리머 못 체인 솔루션28에 노출 되는 동안.</li>
		<li>워시와 린스 초순의 100 mL로 5 분 동안 기판.</li>
		<li>파 릴 렌 coater를 사용 하 여 4 인치 실리콘 웨이퍼에 80 nm와 1 µ m 두께 파 릴 렌 N 입금.</li>
		<li>사진 평판 및 반응성 이온 에칭 파 릴 렌 패턴 (2 절)을 생성 하기 위해 수행 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>쥡니다, 스핀-코팅 PGMA-b-PVDMA 폴리머, 고 어 닐 링은 기판의<ol>
<li>화학적으로 불활성 (TPS) 기판 (4.1 단원) 또는 파 릴 렌 레이어를 제거 하는 아세톤에서 10 분 못 기능 기판 (단원 4.2)을 sonicate.</li>
		<li>스핀 코트 1% wt. PGMA-b의 100 µ L로 sonicated 기판-15 1500 rpm에서 무수 클로 프롬에 PVDMA s.</li>
		<li>18 h에 대 한 진공에서 110 ° C에서 고분자 필름 anneal</li>
		<li>아세톤 또는 제거 physisorbed 폴리머 표면에 배경 영역에 존재 하는 10 분에 대 한 클로 프롬에 기판 sonicate</li>
		<li>추가 사용까지는 기판 진공 desiccator 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. 사용자 정의 PGMA-b-PVDMA 마이크로-접촉 인쇄 (μCP)
<ol><li>PDMS 스탬프 제작<ol>
<li>표준 사진 평판 절차30에 따라 실리콘 마스터 조작. CVD 프로세스 (단원 4.1.2)를 사용 하 여 실리콘 마스터에 안티 접착제 TPS를 입금. 참고: 실리콘 몰드 다루어야 TPS, 사용 되 고 다시 적용 하는 사용 된 후 처음으로 5-10 시간.</li>
		<li>우표 (PDMS 전조 경화 에이전트 대량 비율 10:1)31의 제작을 위해 표준 소프트 리소 그래피 방법을 수행 합니다. 참고:이 연구에 사용 된 우표의 micropillar 배열 구성 (직경 5-50 µ m, 높이 = = 20 µ m).</li>
		<li>단일 스탬프를 잘라. Sonicating HCl (1 M), 아세톤에 5 분에서에서 10 분 뒤에 에탄올에 5 분 여 스탬프를 청소.</li>
		<li>대류 오븐 잔류 유기 용 매를 제거 하려면 20 분 동안 80 ° C에 우표를 건조.</li>
	</ol>
</li>
	<li>PGMA-b의 Microcontact 인쇄 실리콘 기판에-PVDMA<ol>
<li>PDMS 스탬프 CVD 프로세스 (단원 4.1.2)를 사용 하 여 표면에 예금 TPS. 참고: TPS 레이어 스탬프 표면에 폴리머의 결합을 방지 하기 위해 사용 됩니다. 참고: 접촉 각도 측정 그림 2 (인세트 A, B)에서 같이 TPS 흡착 후 우표의 특성을 사용할 수 있습니다.</li>
		<li>0.25-1의 농도에 무수 클로 프롬에 PGMA-b-PVDMA 폴리머 분해 %wt.</li>
		<li>3 분 위한 폴리머 솔루션의 5 mL에 우표를 잠수함.</li>
		<li>플라즈마는 PGMA 블록 (3.2 단원) 커플링에 대 한 깨끗 한 표면에 3 분에 대 한 2 × 2 cm 벌 거 벗은 실리콘 기판 청소.</li>
		<li>폴리머 솔루션에서 폴리머 코팅 우표를 꺼내. 참고: 우표 들은 아직 젖어 솔루션의 레이어 위에 존재 하는 동안 인쇄를 위해 사용 해야 합니다.</li>
		<li>실리콘 기판에 직접 체결된 우표를 붙이다.</li>
		<li>수동 드릴 프레스 스탠드 ( 테이블의 자료를 참조)를 사용 하 여 패턴 전송을 촉진을 실리콘 표면에 폴리머 코팅 스탬프를 누르면 (그림 3). 폴리머 솔루션에서 코팅된 우표 밖으로 복용 후 스탬프 (1-2 s) 이내 기판에 즉시 적용 됩니다. 참고: 모두 실리콘 PDMS 스탬프는 스탬프32균일 하지 않은 또는 높은 압력 PDMS 스탬프 변형을 최소화 하기 위해 양면 테이프 백업에 배치 될 수 있습니다.</li>
		<li>언론에 등각 접촉 폴리머 체결 스탬프와 1 분 사용 75 g/c m2(7.35 kPa)의 예상된 압력에 대 한 실리콘 기판 사이 적용 합니다.</li>
		<li>부드럽게 실리콘 표면에서 스탬프를 구분 합니다.</li>
		<li>18 h 110 ° C에서 진공 오븐에서 즉시 인쇄 실리콘 기판 anneal</li>
		<li>아세톤 또는 어떤 물리적으로 흡착 PGMA-b제거 하려면 10 분에 대 한 클로 프롬에 인쇄 된 실리콘 기판 sonicate N2-PVDMA을 다음.<ol>
<li>PGMA-b의 성공적인 전송 확인 (인쇄 단계) 후 PDMS 스탬프를 (어 닐 링 및 쥡니다 단계) 후 인쇄 실리콘 표면 특성 분석을 수행-PVDMA. 참고: 표면 profilometer와 감쇠 총 반사율 푸리에 변환 적외선 분광학 (ATR FTIR) 분석 인쇄 실리콘 기판 및 PDMS 스탬프를 각각 분석 하는 데 사용할 수 있습니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>특성까지 진공에서 기판은 desiccator 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig2.jpg"> 그림 2 : 치료 PDMS 스탬프 (상대 강도)에 대 한 ATR FTIR 측정. (A 삽입 된.) 벌 거 벗은 PDMS 스탬프 각도 측정을 문의 하십시오. (B 삽입) TPS에 대 한 접촉 각 측정 치료 PDMS 스탬프. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57562/57562fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig3.jpg"> 그림 3: 실리콘 기판에 PGMA-b-PVDMA 솔루션의 μCP에 대 한 설정. 절차 PGMA-b-PVDMA 폴리머 코팅 TPS 기능성된 PDMS 스탬프 (A) 수동 드릴 프레스, (B) 의 사용을 포함, (C)는 플라즈마 청소 2 × 2 cm 실리콘 기판, 및 (D) 양면 테이프.

저자는 공개 없다.

이 문서에서는 PGMA-b를 패턴화 하는 세 가지 방법을 제공-PVDMA, 각각의 장점과 단점의 그것의 집합. 파 릴 렌 이륙 메서드 블록 공동 고분자 마이크로 나노 해상도 패턴화 하는 다재 다능 한 방법 이며 다른 패터 닝 시스템33,,3435에서 증 착 마스크로 사용 되었습니다. 때문에 그것의 상대적으로 약한 표면 접착, 파 릴 렌 스텐실 제거할 수 있습니다 쉽게 표면에서 배경 영역을 노출 하기 위해 폴리머 코팅 후 용 매에 쥡니다 여. 배경 영역은 지속적으로 깨끗 하 고 잔류 폴리머의 무료 나타납니다. 파 릴 렌 다양 한 표면36,37불활성 이므로이 접근은 PGMA-b입금 하는 데 유용-다른 배경 표면 화학의 다양 한으로 PVDMA. 필름 균일성에 영향을 주는 하나의 요소 파 릴 렌 스텐실 두께 했다. 두 개의 다른 파 릴 렌 두께 (1 µ m와 80 nm) 사용 되었다 (방법 A, 생성된 PGMA-b-PVDMA 구조에 스텐실 두께의 효과 조사 하기 위해 그림 4) . 그러나 1 µ m와 비교 하면, 80 nm 두꺼운 파 릴 렌 만든 폴리머 필름 높은 균일성,, 가장자리 결점 두 경우 모두 (, 그림 5C 5자리 각 폴리머 주위 관찰 되었다D). 이것은 다음 패턴 가장자리에 두꺼운 필름으로 가교 된 어 닐 링 단계 동안 스핀 코팅 단계 스텐실에 대 한 폴리머의 형성으로 인해 가능성이 높습니다. 그러나, 어 닐 링은 중요 한 (, 그림 5A 5패턴 안정 폴리머를 얻기 위해B), 따라서 가장자리 결함이이 방법으로 피할 수 없었다.
대신, 메서드를 패턴화 하는 아이 다를 사용 하 여 파 릴 렌 스텐실 가이드 산화 패턴 생성에 PGMA-b-PVDMA 폴리머 maskless 증 착 공정에서 표면에 자기 조립의 (방법 B 그림 4). Physisorbed 고분자는 스핀 코팅 단계 직후 배경 영역에 쥡니다 유기 용 매에 의해 제거 됩니다. 후에이 단계는 수행, 명시, SEM을, 그리고 표면의 AFM 이미지 공개 PGMA-b-PVDMA 패턴 실리콘 산화물 패턴 (그림 6A)와 일치 하는. 대조적으로, 이전 메서드 꽃무늬 영화 없음 마스크는 스핀 코팅 단계 동안 가장자리 결함이 높은 균일성을 보여줍니다. 폴리머 필름의 결과 두께 PGMA-b-PVDMA 폴리머가 분자량20에 대 한 브러쉬에 대 한 보고 두께와 90-100 nm 이다. 이 우수한 특성 PGMA-b-PVDMA 패턴의 밀도, 또는 PVDMA의 분자량을 조정 하 여 화학 반응의 정확한 조작 수 있습니다.
IDA 메서드는 응용 프로그램에 대 한 선호 필름 균일성이 중요, 메서드에 두 가지 고유한 단점이 있습니다. 그림 6A에 TPS 배경 영역에 언급 될 수 있습니다 첫째, 잔여 PGMA-b-PVDMA 폴리머의 배경 지역에서 형성 발생할 수 있습니다. 배경 폴리머 문제 이면 백그라운드의 화학 무결성 ATR FTIR 또는 물 접촉 각 측정39먼저 확인 한다. 추가 쥡니다 잔류 폴리머 제거 하는 데 유용 하지 수도 있습니다. 둘째, IDA 메서드 배경 unreactive 폴리머에 PGMA 또는 PVDMA 그룹에는에 제한 됩니다. 반응 moieties (아민, thiols, 등)을 포함 하는 다른 배경 가능성이 패턴 무결성 손상 폴리머를 몇 것 이다.
파 릴 렌 및 IDA 패턴화 방법을 보완 하기, 사용자 지정된 µCP 프로토콜 두꺼운 PGMA-b-PVDMA 구조를 생성 (방법 C, 그림 4), 로드를 향상 시킬 수 있습니다 높은 표면 볼륨 비율을 제공 하 화학 물질의 생물 analytes에서 응용 프로그램을 캡처 또는 개선 셀 첨부, 생존, 그리고 셀 문화 응용 프로그램41,42에 확산. 여기, 스탬프와 기판의 표면 화학 높은 패턴 무결성을 유지 하면서 효율적인 폴리머 전송을 유지 하기 위해 필수적인 했다. PGMAb-PVDMA 전송 즉시 반응 제공을 인쇄 하기 전에 산소 플라즈마와 실리콘 기판 치료 하면서 스탬프44의 표면 자유 에너지를 감소 TPS 레이어와 스탬프 처리 하 여 촉진 되었다 에폭시 그룹 PGMA 블록23에 커플링에 대 한 수 산 기 그룹을 표면.
µCP 프로토콜에 기본 도전 폴리머 잉크 입력 솔루션을 준비 하는 용 매 클로 프롬의 사용에서 온다. 스탬프에 걸쳐 급속 한 용 매 증발 비균일 폴리머 잉크 입력, 패턴 재현성24,43를 손상 될 수 있습니다. 이 방지 하려면 우표 스탬프 표면 위에 솔루션의 pipetting 작은 볼륨 반대로 잉크 솔루션의 5 mL 볼륨에 완전히 빠져들 했다 중요 했다. 다른 잠수 시간 조사 했다, 그리고 3 분이이 과정에 대 한 최적의 것을 발견 했다. 그것은 다음 기판 위에 직접 젖은 스탬프 솔루션에서 제거의 1-2 초 이내에 놓고 수동 압력 Dremel 도구 설치 (그림 3)를 사용 하 여 스탬프를 추가 하는 데 필요한 했다. 이 프로세스는 젖은 조건에서 전송을 위한 전송 효율성과 균일성을 유지 하기 위한 중요 한 했다 허용. 이 과정에서 패터 닝 비균일 여전히 나타나면 스탬프 변형 가능성이 높습니다. 이 경우에, PDMS 자료/경화 에이전트 소프트-리소 그래피 단계에서의 비율 엄격한 우표46생성을 변경할 수 있습니다.
요약, 방법 및 결과 여기 발표에 PGMA-b-PVDMA 폴리머와 꽃무늬 인터페이스를 만들기 위한 여러 방법에 설명 합니다. 응용 프로그램에 따라 브러시 또는 가교 된 구조와 패턴된 필름을 생성 하는 메서드를 사용할 수 있습니다. 폴리머에 화학적 또는 생물학적으로 불활성 배경 패턴 수 있습니다. 폴리머의 증 착 프로세스의 마지막 단계 이기 때문에 각 패턴 프로토콜 azlactone 기능 유지 됩니다. 패턴화, 후 기판 다른 화학 또는 생물학 그룹 post-functionalization에 대 한 준비가.입니다.

다양 하 고 정밀한 화학 및 생물 학적 표면 기능 제어에 대 한 제조 기술을 개발 하는 것은 다양 한 응용 프로그램, 다음 세대의 개발에 환경 오염 물질의 캡처에 대 한 바람직한 바이오 센서, 임 플 란 트, 그리고 조직 공학 장치1,2. 기능 고분자 표면 속성 "에서 접목" 또는 "을" 기술3접목을 통해 튜닝에 대 한 우수한 자료는. 이러한 접근은 단위체의 화학 기능 및 폴리머4,,56의 분자량에 따라 표면 반응성의 제어를 위한 수 있습니다. Azlactone 기반 고분자는 되었습니다 강렬 하 게 공부 하지 이러한 맥락에서 azlactone 그룹 빠르게 커플 반지 개통 반응은 다른 nucleophiles로. 주 아민, 알콜, thiols 및 그로 인하여 더 표면 기능화7,8에 대 한 다양 한 경로 제공 히드라 진 그룹 포함 됩니다. Azlactone 기반 폴리머 영화는 고용 되어 다른 환경 및 생물 학적 응용 프로그램 분석을 포함 하 여 캡처9,10, 셀 문화6,11및 안티 파울 링 / 안티-접착 코팅12. 많은 생물학 응용 프로그램에서 azlactone 폴리머 필름 마이크로 미터 길이 비늘에 나노에서 패턴화 바람직합니다 biomolecule 프레 젠 테이 션, 세포 상호 작용의 공간 제어를 용이 하 게 하거나 표면 상호 작용13, 변조 14,15,,1617,18. 따라서, 제조 방법 화학 기능19를 타협 하지 않고 높은 패턴 균일성과 잘 제어 필름 두께, 제공 하기 위해 개발 되어야 한다.
최근, Lokitz 그 외 여러분 은 PGMAb-PVDMA 블록 공중 합체 표면 반응성을 조작 할 수 있는 개발. 산화물 베어링 표면에 PGMA 블록 몇,20을그룹 azlactone의 표면 밀도 높고 가변을 생성 합니다. 중원소 인터페이스의 생성에 대 한이 고분자 패터 닝에 대 한 보고 방법 생성 비균일 폴리머 필름 배경 지역 잔여 오염 된 전통적인 하향식 사진 평판 접근을 사용 하는 이전 포토 레지스트 재료, 일반적인 화학 및 생물 학적 상호 작용21,,2223의 상부를 일으키는. 여기, 배경 영역을 passivate 하려고 azlactone 그룹, 폴리머 반응성 저하 cross-reaction을 발생 합니다. 이러한 제한 사항을 고려 하면 우리는 최근 브러쉬 패턴에 대 한 기술 개발 (~ 90 nm) 또는 PGMA-b영화의 높은 가교 화 (1 ~ 10 μ m) 완전 하 게 화학 물질을 유지 하는 방식으로 화학적 또는 생물학적으로 불활성 배경으로-PVDMA 폴리머24의 기능입니다. 이러한 방법을 제시 파 릴 렌 이륙, 인터페이스 감독 어셈블리 (IDA), 및 사용자 지정 microcontact 인쇄 (μCP) 기법을 이용 한다. 이러한 패터 닝 방법으로 중요 한 영화 characterizations와 도전과 각 기술와 관련 된 제한 사항에 대 한 매우 상세한 실험 방법은 여기 서 면 및 비디오 형식에 표시 됩니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Material</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol, &#8805; 99.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>459844</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCL, 1.019 N in H2O</td>
			<td>Fluka Analytical</td>
			<td>318949</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone, &#8805; 99.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>320110</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzene, &#8805; 99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270709</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol, ACS reagent, &#8805;99.5%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>190764</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>H292-4</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon</td>
			<td>Matheson Gas</td>
			<td>G1901175</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran (THF), &#8805; 99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>401757</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P2443</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethyl Siloxane (PDMS) Slygard 184</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>4019862</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro (1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TPS), 97%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448931</td>
			<td>It is toxic. Work with it under hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous Chloroform, &#8805; 99%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>372978</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive Photoresist AZ1512</td>
			<td>MicroChemicals</td>
			<td>AZ 1512</td>
			<td>amber-red liquid, density 1.083 g/cm3, spin coating step should be done under the hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer AZ 300 MIF</td>
			<td>MicroChemicals</td>
			<td>AZ300 MIF</td>
			<td>clear colourless liquid with slight amine odor and density of 1 g/cm3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-Vinyl-4,4- dimethyl azlactone (VDMA)</td>
			<td>Isochem North America, LLC</td>
			<td>VDMA</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-cyano-2-propyl dodecyl trithiocarbonate (CPDT)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>723037</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,2&#8242;-Azobis (4methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile) (V-70)</td>
			<td>Wako Specialty Chemicals</td>
			<td>CAS NO. 15545-97-8, EINECS No. 239-593-8</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parylene N</td>
			<td>Specialty Coating Systems</td>
			<td>15B10004</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parylene Coater</td>
			<td>Specialty Coating Systems</td>
			<td>SCS Labcoater (PDS 2010)</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask alignment system</td>
			<td>Neutronix Quintel</td>
			<td>NXQ8000</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Plasma Etcher</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td>Plasma Lab System 100</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surface Profilometer</td>
			<td>Veeco</td>
			<td>Dektak 150</td>
			<td>Scan type was standard hill. Scan duration and force were 120 s and 1 mg, respectively.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brightfield Upright Microscope</td>
			<td>Olympus Corporation</td>
			<td>BX51</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Plasma&#160; Cleaner</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-001-HP</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR)</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>ATR-FTIR 100</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atomic Force Microscopy (AFM)</td>
			<td>PicoPlus</td>
			<td>Picoplus atomic force microscope</td>
			<td>Veeco MLCT-E cantilevers with a 0.5 N/m spring constant. Scan speeds varied between 0.25 and 1 Hz.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscopy (SEM)</td>
			<td>Hitachi Science Systems Ltd., Tokyo, Japan</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary Tool Workstation</td>
			<td>Dremel</td>
			<td>Model 220-01</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin Coater</td>
			<td>Smart Coater</td>
			<td>SC100</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Oven</td>
			<td>Yamato Scientific Co.</td>
			<td>PCD-C6(5)000)</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Size Exclusion Chromatography (SEC)</td>
			<td>Waters Alliance 2695 Separations Module</td>
			<td>720004547EN</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Refractive Index (RI) detector</td>
			<td>Waters</td>
			<td>Model 2414</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode Array Detector</td>
			<td>Waters</td>
			<td>Model 2996, 716001286</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-angle Light Scattering (MALS) Detector</td>
			<td>Wyatt Technology</td>
			<td>miniDAWN TREOS II</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Viscometer</td>
			<td>Wyatt Technology</td>
			<td>Viscostar</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLgel 5 &#181;m mixed-C columns (300 x 7.5 mm)</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>5 &#181;m mixed-C columns</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ellipsometer</td>
			<td>J. A. Woollam</td>
			<td>alpha-SE</td>
			<td>Cauchy model, PGMA and PVDMA layers had refractive indices of 1.50 and 1.52 at 632 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Sonicator</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>FS-110H</td>
			<td>-</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabricating reactive surfaces with brush-like and crosslinked films of azlactone-functionalized block co-polymers

이 논문에서는, azlactone 기반 블록 공동 폴리머, 폴 리 (glycidyl 메타 크리 레이트)를 사용 하 여 새로운 서피스를 생성 하는 제조 방법-블록-폴 리 (비닐 디 메 틸 azlactone) (PGMA-b-PVDMA), 표시 됩니다. 아민, thiol, 및 수 산 기 그룹 azlactone 그룹의 높은 반응성 때문에 PGMA-b-PVDMA 표면 응용 프로그램의 다양 한 화학적 또는 생물학적 기능성된 인터페이스를 만들려고 보조 분자와 수정할 수 있습니다. 꽃무늬 PGMA-b-PVDMA 인터페이스의 이전 보고서는 비균일 영화와 제대로 제어 배경 화학 생성 하는 전통적인 하향식 패턴 기술을 사용 하 고 있다. 여기, 우리는 정확한 증 착 필름의 높은 균일 PGMA-b-PVDMA 배경 화학적 비활성 또는 biomolecule 혐오 감을 속성에에서 사용할 수 있는 사용자 지정된 패턴 기법을 설명 합니다. 중요 한 것은, 이러한 메서드는 예금 PGMA-b-PVDMA 영화 완전히 각 처리 단계를 통해 azlactone 기능을 보존 하는 방식으로 설계 되었습니다. 꽃무늬 영화 보기 고분자 브러쉬에 해당 하는 잘 제어 두께 (~ 90 nm) 또는 높은 가교 된 구조 (1 ~ 10 μ m). 브러쉬 패턴 파 릴 렌 이륙을 사용 하 여 생성 됩니다 또는 인터페이스 조립 방법 설명 그리고 전반적인 화학 표면 반응성의 정확한 변조 하는 데 유용 어느 PGMA-b-PVDMA 패턴 밀도 조정 하 여 지시 또는 VDMA 블록의 길이입니다. 반면, 두께, 가교 화 PGMA-b-PVDMA 패턴 사용자 지정된 마이크로-접촉 인쇄 기술을 사용 하 여 얻을 수 있습니다 그리고 높은 로드의 장점은 볼륨 비율에 더 높은 표면적 때문에 보조 재료의 캡처를 제공 합니다. 자세한 실험 단계, 중요 한 영화 characterizations, 및 각 제조 방법에 대 한 문제 해결 지침을 설명 합니다.

접촉 각 측정은 PGMA-b-PVDMA와 실리콘의 기능화를 평가 하기 위해 사용할 수 있습니다. 그림 1 은 다른 처리 단계 동안 실리콘 기판의 접촉 각을 보여준다. 청소 하는 플라즈마 실리콘 기판의 친수성 동작 그림 1B에서 표시 됩니다. 접촉 각 폴리머 스핀 코팅 및 어 닐 링은 75 ° ± 1 ° 후(그림 1C) 20표면는 PVDMA에 대 한 Lokitz 그 외 여러분 에 의해 보고 하는 값과 일치.
그림 2 는 ATR FTIR 스펙트럼 및 µCP 절차의 다른 단계 동안 PDMS 스탬프의 접촉 각 측정. 인쇄, 후 ~ 1818 cm에서 진동 스트레칭 azlactone 생성-1 34 9%로 감소 합니다. 그림 2 (삽입 A, B) 또한 보여 줍니다 변경을 PDMS 스탬프의 hydrophobicity에 TPS 치료 후.
스탬프 기판 눌러 µCP. 그림 3 전시 다른 부품의 폴리머 코팅 스탬프와 실리콘 기판 사이 균일 한 접촉을 달성 하는 데 필요한 수동 회전 도구에 중요 한 단계입니다.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig4.jpg"> 그림 4: PGMA-b를 생성 하기 위한 개발 기술의 세부 사항-PVDMA 패턴된, 가교 화 또는 브러시 필름으로. 이 그림 Masigol 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 24 . (A) 실리콘 기판, 1. 실리콘 웨이퍼 (w/기본 산화물), 2. 파 릴 렌 증 착에 고분자 브러쉬 패턴에 대 한 파 릴 렌 이륙 프로토콜의 도식 표현 (1 µ m 또는 80 nm), 3 . 포토 레지스트는 스핀 코팅, 4. UV 노출 및 개발, 5. 산소 플라즈마 에칭, 6. 폴리머 코팅, 7. 어 닐 링 및 파 릴 렌 이륙 회전 합니다. (B) IDA 절차 패턴화 생물/화학 (페그/TPS) 불활성 기판에 고분자 브러쉬 1. 실리콘 웨이퍼 (w/기본 산화물), 2. 못/TPS 증 착, 3. 파 릴 렌 증 착 (1 µ m 또는 80 nm), 4. 레지스트 스핀 코팅, 5. UV 노출 및 개발, 6. 산소 플라즈마 처리, 7. 파 릴 렌 이륙, 8. 폴리머 스핀 코팅, 9. 어 닐 링 및 쥡니다. TPS 코팅, 2. 폴리머 TPS 기능성된 PDMS에 inking 순이 PDMS 스탬프 만들기 위한 1. 소프트-리소 그래피, µCP 메서드를 사용 하 여 실리콘에 가교 된 고분자 구조의 (C) 세대 3 . 스탬프/기판 접촉, 4. 어 닐 링 그리고 쥡니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57562/57562fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
그림 4 는 고분자 패턴24를 생성 하기 위한 단계별 절차를 보여줍니다. 이 절차는 위한: 파 릴 렌 이륙 및 (, 그림 4A 4 IDA 기법을 적용 하 여 화학적/생물학적으로 불활성 기판에 PGMA-b-PVDMA 고분자의 패턴 (1) 균일 한 브러시 구조 B), 또는 (2) 미크론-스케일 두께 (그림 4C의 두꺼운 필름 패턴 생성).
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig5.jpg"> 그림 5: 파 릴 렌 이륙 절차의 대표적인 결과. (A) 대물 이미지 PGMAb-PVDMA 폴리머 패턴 실리콘 (삽입 어 닐 링에 나) 및 어 닐 링 없이 (인세트 ii) (눈금 막대 = 40 µ m). (B) 고분자 두께 측정 후 클로 프롬 또는 어 닐 링 없이에서 10 분 쥡니다. (C) 횡단면 폴리머 높이 프로 파일 1 µ m 두께 파 릴 렌 스텐실. (D) 횡단면 폴리머 높이 80 nm 두꺼운 파 릴 렌 스텐실에 대 한 프로 파일. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57562/57562fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
파 릴 렌 이륙 기술 PGMA-b-PVDMA 블록 공동 고분자의, ~ 90 nm 두께 필름에 해당 브러시 구조를 달성 하기 위해 사용할 수 있습니다. 그림 5 A (내가 삽입) 폴리머 무료 배경으로 둘러싸인 꽃무늬 명소를 묘사. 어 닐 링은 중요 한 단계 주요 폴리머 위상-분리 표면 산화물24GMA 블록에 에폭시 그룹의 반응을 통해 강한 화학식 표면 부착. 그림5(삽입 ii) 쇼, 어 닐 링, 없이 클로 프롬에 쥡니다 패턴화 된 고분자의 대부분을 제거 합니다. 좀 더 자세하게에서 어 닐 링의 효과 조사, 클로 프롬에 폴리머의 1 %wt. 농도가 끝났습니다 스핀 코팅 (없이 파 릴 렌) 플라즈마 청소 실리콘 기판. 폴리머 두께 ellipsometry에 의해 측정 되었다 ( 재료의 표참조). 클로 프롬에 쥡니다 고분자의 대부분의 제거에 단련 되지 않은 기판에서 지도 하는 동안 단련된 기판 (그림 5B)에 대 한 고분자의 두께에 상당한 변화가 관찰 되었다. 1 µ m 파 릴 렌 스텐실에 비해 80 nm 파 릴 렌 스텐실 생성 높은 영화 균일 (그림 5C, 5D).
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig6.jpg"> 그림 6: PGMA-b의 브러쉬 같은 패턴을 생성 하기 위한 IDA 방법의 대표적인 결과-화학적 및 생물학적으로 불활성 배경에서 PVDMA. 이 그림 Masigol 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 24 . (A) PGMA-TPS와 못 배경에서b-PVDMA 패턴. (B) 고분자 패턴 및 TPS 코팅 기판에 대표적인 폴리머 필름 두께의 AFM 측정. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57562/57562fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
IDA 기술 공동 화학적 또는 생물학적으로 불활성 배경을 통해 PGMA-b-PVDMA 폴리머의 균일 한 필름 패턴을 사용할 수 있습니다. 그림 6 A 말뚝/TPS 배경에-PVDMA 패턴 PGMA-b를 보여줍니다. 이 이렇게 이전 메서드 (그림 5C, 5에서 관찰 지 결함 없이 90-100 nm 두께의 꽃무늬 영화 결과D). 그림 6B AFM 프로필 폴리머 필름 두께 IDA 메서드를 사용 하 여 얻은 묘사.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57562/57562fig7.jpg"> 그림 7: PGMA-b의 교차 결합 된 영화를 만들기 위한 μCP 기술의 대표적인 결과-PVDMA. 이 그림 Masigol 그 외 여러분 에서 수정 되었습니다. 24. (A) 실리콘 기판 (1 %wt. 폴리머)에 인쇄 된 중합체의 높이 프로 파일. (내가 삽입) PGMA-b-PVDMA 패턴 어 닐 링 없이 어 닐 링와 (인세트 ii) µCP 후 얻은 (눈금 막대 = 30 µ m). (B) 벌 거 벗은 실리콘 및 실리콘 기판 PGMA-b-PVDMA 인쇄 후 ATR FTIR 분석. (C) 의 평균 가교 된 영화 높이에 농도 inking 다른 폴리머를 사용 하 여 효과 (오차 막대 설명 평균에서 표준 편차). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57562/57562fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
µCP은 실리콘 표면에 PGMA-b-PVDMA 고분자 패턴을 최종 접근 방식으로 개발 되었다. 파 릴 렌 이륙 및 IDA 기술, 달리이 방법은 폴리머 필름 마이크론 스케일 두께 (그림 7A)패턴에서 발생 합니다. 인쇄 과정에서 기판에 스탬프에서 폴리머의 효율적인 전송을 보장 하는 데 필요한 했다 몇 가지 중요 한 단계 이었다. 첫째, TPS와 PDMS 기능화 PGMA-스탬프 (그림 2b-PVDMA 결합을 억제 하는 데 필요한 했다, 삽입 A, B). 둘째, 플라즈마 처리는 기판에 PGMA 블록 폴리머 (그림 1B)의 에폭시 그룹으로 반응 한 산화물 표면 층을 형성 해야 했다. 마지막으로, 홍보 영화;를 통해 가교 하는 데 필요한 했다 스탬프 폴리머 필름의 어 닐 링 그림 7 A (삽입 i 및 ii) 표시 단련 하 고 단련 되지 않은 기판 쥡니다, 후 단련 되지 않은 영화에 상당한 손상을 관찰 했다. 패터 닝 기술에 대 한 또 다른 요구 사항은 ~ 1818 cm-1 (그림 7B)에서 진동 스트레칭 카보닐기를 측정 하 여 확인 하는 azlactone 기능을 유지 했다. 마지막으로, µCP 기술 또한 PGMA-b의 농도 변화 하 여 폴리머 두께 영화 미 제어를 활성화-클로 프롬 단계에서 잉크 (그림 ℃)에 PVDMA.

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Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

나노미터 두께 브러쉬 또는 미크론 두께의 패턴된 증 착, 가교 된 영화는 azlactone 블록 공동 폴리머의 표면 제작 방법 보고 됩니다. 중요 한 실험 단계, 대표 결과 및 각 메서드의 제한 사항을 설명 합니다. 이러한 메서드는 맞춤형 물리적 기능과 가변 표면 반응성 기능 인터페이스를 만들기 위한 유용 합니다.

브러쉬 모양의 반응 표면 날조 및 Azlactone 기능성된 블록 공동 고분자의 가교 된 영화

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

fabricating-reactive-surfaces-with-brush-like-crosslinked-films

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

8.2K 조회수.  Kansas State University. 나노미터 두께 브러쉬 또는 미크론 두께의 패턴된 증 착, 가교 된 영화는 azlactone 블록 공동 폴리머의 표면 제작 방법 보고 됩니다. 중요 한 실험 단계, 대표 결과 및 각 메서드의 제한 사항을 설명 합니다. 이러한 메서드는 맞춤형 물리적 기능과 가변 표면 반응성 기능 인터페이스를 만들기 위한 유용 합니다.

비디오: Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

섬유 그리기 방법을 사용하여 제조 Metamaterials

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

연구

공학

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen 1-7. The performance of SOFCs and the rates of many chemical and energy transformation processes in energy storage and conversion devices in general are limited primarily by charge and mass transfer along electrode surfaces and across interfaces. Unfortunately, the mechanistic understanding of these processes is still lacking, due largely to the difficulty of characterizing these processes under in situ conditions. This knowledge gap is a chief obstacle to SOFC commercialization. The development of tools for probing and mapping surface chemistries relevant to electrode reactions is vital to unraveling the mechanisms of surface processes and to achieving rational design of new electrode materials for more efficient energy storage and conversion2. Among the relatively few in situ surface analysis methods, Raman spectroscopy can be performed even with high temperatures and harsh atmospheres, making it ideal for characterizing chemical processes relevant to SOFC anode performance and degradation8-12. It can also be used alongside electrochemical measurements, potentially allowing direct correlation of electrochemistry to surface chemistry in an operating cell. Proper in situ Raman mapping measurements would be useful for pin-pointing important anode reaction mechanisms because of its sensitivity to the relevant species, including anode performance degradation through carbon deposition8, 10, 13, 14 ("coking") and sulfur poisoning11, 15 and the manner in which surface modifications stave off this degradation16. The current work demonstrates significant progress towards this capability. In addition, the family of scanning probe microscopy (SPM) techniques provides a special approach to interrogate the electrode surface with nanoscale resolution. Besides the surface topography that is routinely collected by AFM and STM, other properties such as local electronic states, ion diffusion coefficient and surface potential can also be investigated17-22. In this work, electrochemical measurements, Raman spectroscopy, and SPM were used in conjunction with a novel test electrode platform that consists of a Ni mesh electrode embedded in an yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte. Cell performance testing and impedance spectroscopy under fuel containing H2S was characterized, and Raman mapping was used to further elucidate the nature of sulfur poisoning. In situ Raman monitoring was used to investigate coking behavior. Finally, atomic force microscopy (AFM) and electrostatic force microscopy (EFM) were used to further visualize carbon deposition on the nanoscale. From this research, we desire to produce a more complete picture of the SOFC anode.

We present a unique platform for characterizing electrode surfaces in solid oxide fuel cells (SOFCs) that allows simultaneous performance of multiple characterization techniques (e.g. in situ Raman spectroscopy and scanning probe microscopy alongside electrochemical measurements). Complementary information from these analyses may help to advance toward a more profound understanding of electrode reaction and degradation mechanisms, providing insights into rational design of better materials for SOFCs.

고체 산화물 연료 전지의 전극 표면을 탐색 및 매핑

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

유기 화합물을 사용하여 실리콘 표면과 나노 와이어의 단층 연락 도핑

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can potentially contribute to the exposure of biota and humans. The diffusive gradients in thin films technique is introduced here for in-situ measurements of Pu bioavailability and speciation. A diffusion cell constructed for laboratory experiments with Pu and the newly developed protocol make it possible to simulate the environmental behavior of Pu in model solutions of various chemical compositions. Adjustment of the oxidation states to Pu(IV) and Pu(V) described in this protocol is essential in order to investigate the complex redox chemistry of plutonium in the environment. The calibration of this technique and the results obtained in the laboratory experiments enable to develop a specific DGT device for in-situ Pu measurements in freshwaters. Accelerator-based mass-spectrometry measurements of Pu accumulated by DGTs in a karst spring allowed determining the bioavailability of Pu in a mineral freshwater environment. Application of this protocol for Pu measurements using DGT devices has a large potential to improve our understanding of the speciation and the biological transfer of Pu in aquatic ecosystems.

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is proposed for speciation studies of plutonium. This protocol describes diffusion experiments probing the behavior of Pu(IV) and Pu(V) in presence of organic matter. DGTs deployed in a karstic spring allow assessment of the bioavailability of Pu.

박막의 확산을 사용하여 환경 플루토늄의 분화 및 생체 이용률 측정

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two chalcogenide compositions are demonstrated: Ge23Sb7S70 and As40S60, which have both been studied extensively for planar mid-infrared (mid-IR) microphotonic devices. In this approach, uniform thickness films are fabricated through the use of computer numerical controlled (CNC) motion. Chalcogenide glass (ChG) is written over the substrate by a single nozzle along a serpentine path. Films were subjected to a series of heat treatments between 100 &#176;C and 200 &#176;C under vacuum to drive off residual solvent and densify the films. Based on transmission Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and surface roughness measurements, both compositions were found to be suitable for the fabrication of planar devices operating in the mid-IR region. Residual solvent removal was found to be much quicker for the As40S60 film as compared to Ge23Sb7S70. Based on the advantages of electrospray, direct printing of a gradient refractive index (GRIN) mid-IR transparent coating is envisioned, given the difference in refractive index of the two compositions in this study.

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.

균일 한 두께의 Ge 전기 분무 증착<sub&gt; (23)</sub&gt;의 Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; (70)</sub&gt;와 같이<sub&gt; (40)</sub&gt; S<sub&gt; (60)</sub&gt; 칼 코게 나이드 유리 필름

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

하이브리드 수화제 패턴과 원통 표면에 풀 비등 열전달 향상

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

기울기 각도 증 착을 사용 하 여 미디어를 흡수 하는 높은 가진 매우 얇은 필름의 제조

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

반 장식 응용 프로그램 Superhydrophobic 금속 표면의 제조

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. This wetting phenomenon is important in many technical fields ranging from physiology to aerospace engineering. Currently, several different techniques exist for fabricating hemiwicking structures. These conventional methods, however, are often time consuming and are difficult to scale-up for large areas or are difficult to customize for specific, nonhomogeneous patterning geometries. The presented protocol provides researchers with a simple, scalable, and cost-effective method for fabricating micro-patterned hemiwicking surfaces. The method fabricates wicking structures through the use of stamp printing, polydimethylsiloxane (PDMS) molding, and thin-film surface coatings. The protocol is demonstrated for hemiwicking with ethanol on PDMS micropillar arrays coated with a 70 nm thick aluminum thin-film.

A simple protocol is provided for the fabrication of hemiwicking structures of varying sizes, shapes, and materials. The protocol uses a combination of physical stamping, PDMS molding, and thin-film surface modifications via common materials deposition techniques.

확장 가능한 우표 인쇄 및 Hemiwicking 표면의 제조

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...