Financiamento para este trabalho foi fornecido pela Procter & Gamble Co. e American Chemical sociedade pesquisa fundo petrolífero (54462-DNI7). Confirmação é feita para os doadores de American química sociedade petróleo fundo de investigação do suporte parcial desta pesquisa. Os autores que gostaria de agradecer o Dr. Marco Caggioni por discussões úteis.

1. a fabricação do dispositivo Microfluidic
<ol><li>Fabricação de carimbo microfluidic. Nota: Este passo requer o uso de materiais voláteis e deve ser feito em uma coifa de química.<ol>
<li>Usar um projeto impresso negativo com as mesmas dimensões que a lâmina de vidro (75 × 50 mm), o branco colorido de canais, e o fundo de cor preta (ver Figura 1). Imprima este desenho em uma folha de acetato clear (transparência) com uma resolução de 1200 dpi.</li>
		<li>Se a seção escura da transparência ainda permite que a luz através de, camada de vários negativos e aderir usando fita dupla face.</li>
		<li>Ligue a fonte luminosa de alta intensidade ultravioleta (UV) e deixe-a aquecer para uma saída constante (aproximadamente 30 min). Nota: Os óculos de proteção UV devem ser usado quando usando a fonte de luz UV de alta intensidade.</li>
		<li>Preencher três pratos de Petri 150 mL com acetona, etanol e água destilada.</li>
		<li>Coloque uma transparência em branco sobre uma superfície plana perto da fonte de UV de alta saída, mas não diretamente sob a luz ultravioleta luz. Isso fornecerá uma base para fabricar o selo microfluidic.</li>
		<li>Contorne os cantos de 75 × 50 mm placa de vidro no centro da transparência em branco com um permanente marcador e lugar quatro vidro distanciadores (aproximadamente 30 × 30 × 1 mm) nos cantos do retângulo descrito.</li>
		<li>Despeje aproximadamente 5 mL de resina de tiol: ene curável UV no centro dos espaçadores e, em seguida, coloca-se cuidadosamente um 75 x 50 x 1 lâmina de vidro de mm para os espaçadores de vidro, para que a cola é completamente coberta pela lâmina de vidro com nenhuma bolha de ar.</li>
		<li>Coloque a transparência com negativo impresso na parte superior da lâmina de vidro e mover todos os componentes acima (de baixo para cima: em branco, transparência, espaçadores de vidro e colagem UV, lâmina de vidro e transparência impressa negativa), arrastando a transparência em branco cuidadosamente sob a fonte de luz UV.</li>
		<li>Permitir que a luz UV brilhar o negativo para a resina e a cura. O tempo de cura pode ser ajustado para alterar a altura do canal. Um 45 s cura tempo resulta em uma altura de canal de 1 mm, usando nossa fonte de luz.</li>
		<li>Mover os componentes longe da fonte de UV e remover a transparência impressa negativa e a lâmina de vidro. A lâmina de vidro com os canais fabricado em cola UV será agora referida como o carimbo microfluidic.</li>
		<li>Descarte os espaçadores de transparência e de vidro.</li>
		<li>Mergulhe o carimbo microfluidic no banho de acetona, seguido de banho de etanol. Repita duas vezes. Acetona degradará a cola UV, então não deixe acetona sobre o selo para maior que 10 s.</li>
		<li>Mantendo o carimbo, mergulhe o carimbo na água e use um cotonete para remover o resto da resina não tenha reagido. Não diretamente Limpe as porções curadas, como ele vai fazer com que os canais áspero.
</li>
		<li>Coloque o selo sobre uma toalha de papel e retornar para a fonte de UV durante pelo menos 30 minutos para assegurar a cura completa.</li>
	</ol></li>
	<li>Moldagem de polidimetilsiloxano (PDMS)
	<ol>
<li>Despeje uma xícara de clara 70g de PDMS base e adicionar o agente do cross-linking com base em uma relação de peso de 01:10 crosslinker para a base. Estas são o fabricante recomendado rácios. Não use um recipiente de vidro.
</li>
		<li>Misture o cross-linker e base cuidadosamente com um palito de metal; a mistura deve ser turva devido a bolhas de ar aprisionado uma vez corretamente misturado.</li>
		<li>Ponha o PDMS em um vácuo vácuo forno e puxe o PDMS misto. Desligue o vácuo se a solução começa a transbordar o copo e, em seguida, retomar o vácuo após o estouro de subsídios. Não importa a pressão total na estufa de vácuo, como o vácuo apenas acelera o processo de desgaseificação. Deixe na câmara até todas as bolhas foram evacuadas da mistura (aproximadamente 60 min).</li>
		<li>Lugar do carimbo microfluidic em um plástico de diâmetro de 150mm vazio placa de Petri, então lentamente despeje o PDMS de Petri, cobrindo completamente o carimbo microfluidic. Despeje próximos à superfície da caixa de Petri para minimizar bolhas reforma no PDMS.</li>
		<li>Cubra o prato de Petri e coloque em um forno de 55 ° C durante a noite para curar. Uma vez completamente curados, cortar o PDMS modelado usando uma faca e retire o selo. Reter excesso PDMS para construir a bacia de solvente (etapa de protocolo 1.6.3) e rolhas PDMS (etapa 2.2.1.1 do protocolo).</li>
		<li>Usando um soco de biópsia de 0,5 mm, corte buracos nos seguintes locais: um em cada canto, um na câmara de sucção, perto da borda do canal, seis na câmara de amostra simetricamente colocado abaixo de 60° e um no centro da câmara de amostra. Para garantir furos simetricamente colocados um padrão de impressão em uma folha de papel e o lugar sob a câmara de amostra. Desde que o PDMS é claro, você pode ver facilmente onde os furos precisam ser colocados.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparação da solução de sol-gel para criar paredes de vidro no dispositivo microfluidic
	<ol>
<li>Em um frasco de 100 mL, adicionar 25 mL de etanol a 90%, 25 mL de pH 4 (0,0001 M) solução de ácido clorídrico, 25 mL de 98% tetraethoxysilane e 25 mL de methyltriethoxysilane de 98%. Coloque a solução de 100 mL, agora referida como o fluido preconverted, no microondas descoberto por 10 segundos e, em seguida, colocar em uma 80 ° C durante a noite.</li>
	</ol></li>
	<li>Montagem do dispositivo
	<ol>
<li>Coloque os PDMS ambos estampados e uma 75 × 50 × 0,10 mm limpador de vidro slide para o plasma e o conjunto da válvula de 3 vias para a posição de desligado.</li>
		<li>Ligue a bomba de vácuo e aguarde um minuto evacuar a câmara.</li>
		<li>Coloca a válvula de 3 vias para a posição de controlador de fluxo e deixe a câmara equilibrar por 5 segundos. A posição do controlador de fluxo permite uma taxa de pequeno fluxo de ar entre o plasma líquido de limpeza, baixo o suficiente para manter a câmara a baixas pressões. Ligue o interruptor de radiofrequência (RF) para médio por 40 segundos e, em seguida, desligue o interruptor de RF e bomba de vácuo.</li>
		<li>Coloque a válvula de 3 vias para a posição aberta para retornar a câmara às condições atmosféricas. Retire a lâmina PDMS e vidro modelada.</li>
		<li>Cuidadosamente aderir o PDMS padronizada para a lâmina de vidro, colocando as duas superfícies em contacto com os outros.</li>
		<li>Aplica revestimentos de cura UV para as costuras em torno do modelado PDMS e cura por 5 min sob luz UV de baixa intensidade.</li>
	</ol></li>
	<li>Fabricação de paredes de vidro nos canais microfluídicos. Nota: Esta etapa deve ser concluída dentro de 30 minutos de tratamento de plasma, que se baseia em alterações de superfície de PDMS que ocorrem durante o tratamento de plasma. A espessura da camada será aproximadamente 5-10 µm. Esta etapa exige o uso de materiais voláteis e deve ser feita em uma coifa de química.<ol>
<li>Definir uma placa de aquecimento a 100 ° C e preparar quatro seringas (três de 30 mL e uma de 3 mL) com agulhas de calibre 18 e cerca de 30 cm de comprimento de tubulação termoplástica claro.</li>
		<li>Preencha três seringas de 30 mL com etanol, clorofórmio e ar, respectivamente. Encher uma seringa de 3 mL de líquido preconverted (da etapa de protocolo 1.3.1).</li>
		<li>Inserir o tubo termoplástico claro usando conectores de aço inoxidável em cada um dos furos no PDMS estampados, com excepção do buraco de um canto. Este furo será usado como uma entrada, enquanto todos os outros serão tomadas.</li>
		<li>Encher o dispositivo microfluidic de preconverted líquido da seringa e, em seguida, coloque o dispositivo microfluidic na placa de aquecimento de 100 ° C para que o vidro de fundo é tocar a superfície da placa quente.</li>
		<li>Fluxo 3 mL de fluido preconverted através do dispositivo microfluidic mais de 10 segundos. A espessura das paredes de vidro é ajustada, alterando a taxa de fluxo do fluido preconverted.</li>
		<li>Remova o dispositivo microfluidic a chapa. Substituir a seringa solução preconverted com a seringa de ar e empurrar para fora qualquer excesso de líquido preconverted.</li>
		<li>Substituir a seringa de ar com a seringa de clorofórmio e fluir lentamente 15 mL de clorofórmio através do dispositivo microfluidic. Substituir a seringa de clorofórmio com a seringa de etanol e fluir lentamente 30 mL de etanol através do dispositivo microfluidic. Estas etapas devem levar cerca de 1 min cada.</li>
		<li>Substitua a seringa do etanol com o ar de seringa e fluxo de ar através do dispositivo microfluidic até secar.</li>
	</ol></li>
	<li>Aplicação de suportes de vidro e bacia do solvente
	<ol>
<li>Tiras de vidro de 75 × 25 × 1 corte 75 × 10 × 1 mm milímetros de vidro slides.</li>
		<li>Aplica revestimentos de cura UV para as tiras de vidro. Coloque o dispositivo microfluidic sobre as tiras, com o lado PDMS virada para cima. Se mover sob a fonte de luz de baixa intensidade UV por 5 minutos.</li>
		<li>Corte um 30 × 30 milímetros quadrados de PDMS. Usando um soco biópsia, corte um buraco grande o suficiente para cobrir a câmara de amostra de 10 mm.</li>
		<li>Coloque o quadrado de PDMS e dispositivo microfluidic para o plasma líquido de limpeza, em seguida, coloque a válvula de 3 vias para a posição de desligado e ligue a bomba de vácuo.</li>
		<li>Aguarde um minuto evacuar a câmara. Colocar a válvula de 3 vias para a posição de controlador de fluxo e deixe a câmara equilibrar por 5 segundos.</li>
		<li>Ligue o interruptor de RF para média por 40 segundos e, em seguida, desligue o interruptor de RF e bomba de vácuo.</li>
		<li>Coloque a válvula de 3 vias para a posição aberta para retornar a câmara às condições atmosféricas.</li>
		<li>Remover o dispositivo de bacia e microfluidic solvente da câmara de plasma e aderir entrando em contato com as superfícies. Não se esqueça de colocar a bacia do solvente sobre a câmara de amostra.</li>
	</ol></li>
</ol>2. reologia de2µ procedimento
<ol><li>
Preparação de amostras de matéria mole
	<ol>
<li>Partículas de sonda de lavagem<ol>
<li>Pipetar 0,5 µm de testes e água para um tubo de microcentrifugadora a uma proporção de água para sondas de 10:1. Misturar cuidadosamente usando uma pipeta de mistura e, em seguida, colocar o tubo de microcentrifuga microcentrifuga e girar a 4600 x g durante 10 minutos. Nota: A solução da sonda utilizada neste trabalho é recebida suspensas na água com uma concentração inicial de 2,6% sólidos/volume, e a concentração final de sondas utilizadas na amostra é de 0,1% de sólidos/volume.</li>
			<li>Remova o tubo de microcentrifugadora e pipeta para fora o sobrenadante. Substitua o sobrenadante com água. Repeti a centrifugação para um total de três vezes.</li>
			<li>Coloque o tubo de microcentrifugadora no sonicador e proceda à sonicação em baixa por 15 minutos para remover quaisquer agregados.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Sondas de combinação e matéria mole. Nota: Para este procedimento, um gel coloidal foi usado como a amostra de matéria mole.<ol>
<li>Em 75 × 50 mm placa de vidro, medir 1 mL de amostra. Pipete 40 µ l da solução da sonda para o centro da amostra.</li>
			<li>Misture delicadamente a amostra com uma espátula de metal até que completamente combinado. Colher a amostra em um tubo de microcentrifugadora e centrifugar 2340 x g por 15 s para remover o ar retido.</li>
			<li>Encher uma seringa de 1 mL equipado com uma agulha de calibre 18 e tubulação termoplástica clara com a mistura de sonda/HCO.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Transições de fases consecutivas, induzidas pela troca de fluidos
	<ol>
<li>Encher o dispositivo microfluidic<ol>
<li>Para criar rolhas PDMS, usando PDMS excesso da etapa de protocolo 1.2.5, corte uma secção quadrada de 5 mm de PDMS. Usando um soco de biópsia 0,5 mm de diâmetro, corte um buraco no meio do caminho o bujão PDMS. Inserir um conector de aço inoxidável no orifício de diâmetro de 0,5 mm.</li>
			<li>Conecte o tubo termoplástico para três canais de entrada de canto e o canal de saída de câmara de sucção. Encha completamente o dispositivo com água usando uma seringa conectada ao dispositivo. Assegurar que não há nenhuma bolha na câmara de amostra ou nos canais microfluídicos. Bloque o buraco de canto restantes com rolhas de PDMS.</li>
			<li>Bacia do solvente deve ser parcialmente preenchida da etapa 2.2.1.2; Se não está cheio, encha a solvente da bacia com água.</li>
			<li>Usando a seringa da etapa de protocolo 2.1.2.3, injectar 10 µ l da mistura de amostra/sonda através do canal do centro para a câmara de amostra a cerca de 2 µ l/s, em seguida, use uma rolha PDMS para bloquear o canal central da câmara de amostra.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Coleta de dados de microrheological<ol>
<li>Ativar as configurações da câmera para aqueles otimizado para minimizar a partícula estática e dinâmica, rastreamento de erros, em seguida, alternar para o objectivo de imersão de água × 63 e pipetar uma gota de água sobre a lente.</li>
			<li>Coloque o dispositivo microfluidic no palco microscópio e levante o objectivo até é focado na amostra.</li>
			<li>Vídeos do movimento browniano das sondas assuma os intervalos de tempo adequados para o comprimento total de uma mudança de fase. Para gelificação, continue a tomar vídeos até o movimento da sonda foi completamente parado. Nota: Nós coletamos dados a cada 10 min. Se começarmos com um experimento de degradação, dados são coletados até as sondas são completamente difusão.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Troca de fluidos na câmara de amostra (fluxo de gravidade, troca de fluidos de densidade mais baixas com líquidos de densidade mais altos)<ol>
<li>Remova o dispositivo microfluidic desde a fase de microscópio.</li>
			<li>Sucção da água da bacia do solvente, utilizando uma pipeta de transferência e, em seguida, pipetar 4 mL de líquido de densidade mais elevado para a bacia do solvente.</li>
			<li>Retornar o dispositivo microfluidic à fase de microscópio e repita a etapa 2.2.2.3</li>
		</ol>
</li>
		<li>Troca de fluidos na câmara de amostra (fluxo de sucção, troca de fluidos de densidade mais elevadas com líquidos de densidade Baixos)<ol>
<li>Remover o dispositivo microfluidic desde a fase de microscópio e retirar a rolha PDMS da câmara de sucção.</li>
			<li>Introduza uma seringa equipada com uma agulha de calibre 18 e tubulação termoplástica clara para o canal da câmara de sucção e ligar a seringa até uma bomba de seringa. Conjunto da bomba de seringa para puxar em 1 mL/min.</li>
			<li>Remova o excesso gelificante na bacia do solvente e lavar três vezes com água, enchendo a bacia do solvente e depois aspirar o fluído de lavagem.</li>
			<li>Begin sucção com a bomba de seringa, acrescentando água à bacia do solvente por um minuto. Não deixar a solvente bacia vazia completamente, como isso vai puxar o ar para a câmara de amostra.
</li>
			<li>Retire a seringa do dispositivo microfluidic e substituir a rolha de PDMS na câmara de sucção.</li>
			<li>Retornar o dispositivo microfluidic à fase de microscópio e continue a tomar amostras</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Continue a tomar amostras em intervalos regulares durante a degradação/gelificação ciclos até o número desejado de ciclos é concluído ou existem sondas insuficientes para medição.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Mitchell, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics-downsizing+large-scale+biology.">Microfluidics-downsizing large-scale biology.</a> Nat. Biotech. 19, 717-721 (2001).</li><li>Haber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+in+commercial+applications;+an+industry+perspective.">Microfluidics in commercial applications; an industry perspective.</a> Lab Chip. 6, 1118-1121 (2006).</li><li>Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origins+and+the+future+of+microfluidics.">The origins and the future of microfluidics.</a> Nature. 442, 368-373 (2006).</li><li>Huang, X., Raghavan, S. R., Terech, P., Weiss, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+kinetic+pathways+generate+organogel+networks+with+contrasting+fractality+and+thixotropic+properties.">Distinct kinetic pathways generate organogel networks with contrasting fractality and thixotropic properties.</a> J. Am. Chem. Soc. 128, 15341-15352 (2006).</li><li>Larsen, T. H., Schultz, K. M., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogel+microrheology+near+the+liquid-solid+transition.">Hydrogel microrheology near the liquid-solid transition.</a> Korea-Aust. Rheol. J. 20, 165-173 (2008).</li><li>Larsen, T. H., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microrheology+of+the+liquid-solid+transition+during+gelation.">Microrheology of the liquid-solid transition during gelation.</a> Phys. Rev. Lett. 100, 146001 (2008).</li><li>Schultz, K. M., Baldwin, A. D., Kiick, K. L., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+rheological+screening+to+identify+conditions+of+biomaterial+hydrogelation.">Rapid rheological screening to identify conditions of biomaterial hydrogelation.</a> Soft Matter. 5, 740-742 (2009).</li><li>Switzer, L. H., Klingenberg, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flocculation+in+simulations+of+sheared+fiber+suspensions.">Flocculation in simulations of sheared fiber suspensions.</a> Int. J. Multiph. Flow. 30, 67-87 (2004).</li><li>Wehrman, M. D., Lindberg, S., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+the+dynamic+transition+of+hydrogenated+castor+oil+gels+measured+via+multiple+particle+tracking+microrheology.">Quantifying the dynamic transition of hydrogenated castor oil gels measured via multiple particle tracking microrheology.</a> Soft Matter. 12, 6463-6472 (2016).</li><li>Wehrman, M. D., Milstrey, M. J., Lindberg, S., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+&#181;2rheology+to+quantify+rheological+properties+during+repeated+reversible+phase+transitions+of+soft+matter.">Using &#181;2rheology to quantify rheological properties during repeated reversible phase transitions of soft matter.</a> Lab Chip. 17, 2085-2094 (2017).</li><li>Wehrman, M. D., Lindberg, S. E., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+shear+on+the+structure+and+rheological+properties+of+a+hydrogenated+castor+oil+colloidal+gel+during+dynamic+phase+transitions.">Impact of shear on the structure and rheological properties of a hydrogenated castor oil colloidal gel during dynamic phase transitions.</a> J. Rheol. , (2018).</li><li>Loh, X. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-responsive+"reversible+micelles".">Dual-responsive "reversible micelles".</a> J. Appl. Polym. Sci. 127, 992-1000 (2013).</li><li>Kern, F., Zana, R., Candau, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheological+properties+of+semidilute+and+concentrated+aqueous+solutions+of+cetyltrimethylammonium+chloride+in+the+presence+of+sodium+salicylate+and+sodium+chloride.">Rheological properties of semidilute and concentrated aqueous solutions of cetyltrimethylammonium chloride in the presence of sodium salicylate and sodium chloride.</a> Langmuir. 7, 1344-1351 (1991).</li><li>Trappe, V., Prasad, V., Cipelletti, L., Segre, P. N., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Jamming+phase+diagram+for+attractive+particles.">Jamming phase diagram for attractive particles.</a> Nature. 411, 772-775 (2001).</li><li>Philipse, A. P., Wierenga, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+density+and+structure+formation+in+gels+and+clusters+of+colloidal+rods+and+fibers.">On the density and structure formation in gels and clusters of colloidal rods and fibers.</a> Langmuir. 14, 49-54 (1998).</li><li>Schultz, K. M., Bayles, A. V., Baldwin, A. D., Kiick, K. L., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+high+resolution+screening+of+biomaterial+hydrogelators+by+mu2rheology.">Rapid, high resolution screening of biomaterial hydrogelators by mu2rheology.</a> Biomacromolecules. 12, 4178-4182 (2011).</li><li>Crocker, J. C., Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+of+digital+video+microscopy+for+colloidal+studies.">Methods of digital video microscopy for colloidal studies.</a> J. Colloid Interface Sci. 179, 298-310 (1996).</li><li>Mason, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+the+viscoelastic+moduli+of+complex+fluids+using+the+generalized+Stokes--Einstein+equation.">Estimating the viscoelastic moduli of complex fluids using the generalized Stokes--Einstein equation.</a> Rheol. Actac. 39, 371-378 (2000).</li><li>Mason, T. G., Ganesan, K., van Zanten, J. H., Wirtz, D., Kuo, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+tracking+microrheology+of+complex+fluids.">Particle tracking microrheology of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 79, 3282-3285 (1997).</li><li>Mason, T. G., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+measurements+of+frequency-dependent+linear+viscoelastic+moduli+of+complex+fluids.">Optical measurements of frequency-dependent linear viscoelastic moduli of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 74, 1250-1253 (1995).</li><li>Squires, T. M., Mason, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+mechanics+of+microrheology.">Fluid mechanics of microrheology.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 42, 413-438 (2010).</li><li>Gittes, F., Schnurr, B., Olmsted, P. D., MacKintosh, F. C., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscopic+viscoelasticity:+shear+moduli+of+soft+materials+determined+from+thermal+fluctuations.">Microscopic viscoelasticity: shear moduli of soft materials determined from thermal fluctuations.</a> Phys. Rev. Lett. 79, 3286-3289 (1997).</li><li>Mai, D. J., Brockman, C., Schroeder, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+systems+for+single+DNA+dynamics.">Microfluidic systems for single DNA dynamics.</a> Soft Matter. 8 (41), 10560-10572 (2012).</li><li>Tanyeri, M., Ranka, M., Sittipolkul, N., Schroeder, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic-based+hydrodynamic+trap:+design+and+implementation.">A microfluidic-based hydrodynamic trap: design and implementation.</a> Lab Chip. 11, 1786-1794 (2011).</li><li>Lee, J. S., Dylla-Spears, R., Teclemariam, N. P., Muller, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+four-roll+mill+for+all+flow+types.">Microfluidic four-roll mill for all flow types.</a> Appl. Phys. Lett. 90, 074103 (2007).</li><li>Crocker, J. C., Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+of+digital+video+microscopy+for+colloidal+studies.">Methods of digital video microscopy for colloidal studies.</a> J. Colloid Interface Sci. 179 (1), 298-310 (1996).</li><li>Mason, T. G., Weitz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+measurements+of+frequency-dependent+linear+viscoelastic+moduli+of+complex+fluids.">Optical measurements of frequency-dependent linear viscoelastic moduli of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 74 (7), 1250 (1995).</li><li>Schultz, K. M., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+rheology+in+a+microfluidic+device.">High-throughput rheology in a microfluidic device.</a> Lab on a chip. 11, 3802-3809 (2011).</li><li>Abate, A. R., Lee, D., Do, T., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass+coating+for+PDMS+microfluidic+channels+by+sol-gel+methods.">Glass coating for PDMS microfluidic channels by sol-gel methods.</a> Lab Chip. 8, 516-518 (2008).</li><li>Happel, J., Brenner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Low Reynolds Number Hydrodynamics: with special applications to particulate media. , (1965).</li></ol>

Não há nenhum divulgações para este trabalho.

O dispositivo de duas camadas microfluidic (Figura 1) pode facilmente ser feito pelos seguintes microfluidic bem-documentado fabricação técnicas29. Suportes de vidro são adicionados à parte inferior do dispositivo para diminuir efeitos vibracionais no movimento da sonda. A lâmina de vidro é muito fino (0.10 mm) a fim de acomodar a distância de trabalho, o objectivo do microscópio. Isto faz com que o dispositivo suscetível a pequenas vibrações no edifício e ambiente de amostra que são então medidos com a câmera de alta velocidade. Os suportes de vidro com êxito negam estes estímulos externos. O objetivo de distância de trabalho curto é escolhido para recolher dados precisos do MPT que exige: (1) pelo menos 4 pixels por partícula e (2) uma distância de trabalho limitado para evitar a imagem de partículas que não estão no plano 2D.
O design deste dispositivo, Figura 1,a-c, é baseado em inquéritos anteriores que combinam microrheology com microfluídica. Schultz e Furst desenvolveram µ2reologia, usando a mesma técnica de fabricação microfluidic usada pelo nosso trabalho. Seu dispositivo foi projetado para criar 50-100 amostras de materiais de hidrogel, separadas por uma fase contínua, com gradientes em ambos o polímero backbone e cross-linker concentração16,29. Além disso, técnicas usando convergentes microfluidic córregos foram mostradas para ser útil para a captura de partículas única ou macromoléculas25,26. Nós combinaram-se a técnica de fabricação por Schultz e Furst e sua ideia de tirar as medidas de microrheological em um dispositivo microfluidic em nosso dispositivo novo e temos projetos de armadilhagem microfluidic escalado-acima. Em nosso projeto, criamos canais quadrados que são arredondados quando uma camada de vidro é feita no interior dos canais usando sol-gel química301 mm. As dimensões do canal são escolhidas para evitar interações entre as partículas de sonda e as paredes do dispositivo microfluidic31. Para nossa sonda tamanho (0,5 µm) e canal (1 mm) de altura a força hidrodinâmica do vidro na sonda é da ordem de F ≈ 10-18 N, indicando que esta força da parede de vidro não terá um efeito perceptível sobre o movimento das partículas de sonda 31. Além disso, partículas de sonda teria de ser dentro de 10 µm da parede para impactar o movimento das partículas devido às interações das partículas com a parede. Todos os dados são coletados mais de 10 µm da parede. Vidro é fabricado nos canais microfluídicos para impedir a absorção de solvente por PDMS durante nossa escala de tempo experimental, que é da ordem de horas. Usando uma técnica de fabricação que permite 10 µ l amostra tamanhos (correspondente a uma altura de canal de 1 mm) e convergindo microfluidic córregos, nós pode escalar até o método de captura de moléculas simples de 10 µ l.
O projeto 2-camada é incorporado para evitar instabilidades de fluxo que ocorrem em um dispositivo de camada única. Durante iterações anteriores deste trabalho, todo o dispositivo foi uma camada. Dois fluxos de entrada (cada um com o mesmo fluido, ou água ou agente de gelificação) começou a partir de dois cantos do dispositivo e fluiu apenas através dos canais de tempo executando o comprimento do dispositivo, tangencial à câmara de amostra. No entanto, qualquer instabilidade do fluxo entre os canais resultou em fluxo através da câmara de amostra e uma perda de amostra, terminando o experimento. A segunda camada, juntamente com a adição da grande câmara de sucção, remove essas instabilidades apenas usando uma fonte de aspiração e criando uma pressão igual em torno da amostra, aprisionando a amostra durante as experiências. A segunda camada tem um design muito simples e destina-se para manter o fluido circundante novo acima da câmara de amostra.
dados de reologia de2µ são coletados com êxito usando o protocolo acima. A primeira fase da instalação, o dispositivo, de enchimento é fundamental para uma experiência bem sucedida. Preenchimento inadequado pode resultar em bolhas nos canais ou em câmara de amostra, o que afetará negativamente tanto a microrheology e a função do dispositivo microfluidic (Figura 2). A maneira mais fácil de evitar bolhas no dispositivo microfluidic está preenchendo completamente a prévia de seringa (certificando-se que não há nenhuma bolha) para o dispositivo de enchimento. Alternativamente, bolhas podem ser removidas introduzindo uma grande vazão de solvente (pressionando o êmbolo da seringa mais difícil) ou tocando o dispositivo suavemente até que as bolhas se mover para um canal de saída. Bolhas dentro da câmara de amostra podem causar o movimento direcionado de sondas na interface ar-líquido. Medições do MPT requerem sondas para submeter-se puramente movimento browniano para medir propriedades do material. Bolhas nos canais microfluídicos também afetam o fluxo durante a troca de fluidos, o que pode causar mudanças na pressão e mover a amostra de gel de fora da câmara. Esses dois problemas podem ser evitados, garantindo que o dispositivo e a câmara de solvente são completamente cheios de líquido antes da injeção da amostra. A etapa de entrada de amostra irá transmitir um cisalhamento sobre a amostra, porém não afeta negativamente as propriedades reológicas e estrutura do material. Isto foi verificado por medições reológicas do volume de amostras carregadas sem tesoura e amostras carregadas o rheometer usando as mesmas técnicas de entrada como o dispositivo microfluidic. Após o dispositivo é preenchido corretamente, o contorno do procedimento acima garante a função adequada durante as experiências.
Não há perda mínima de material durante a troca de fluidos. Isso é evidente durante experimentos por: (1) a capacidade do material coloidal de ter bastante fibras para continuar a formar uma rede de gel e (2) a concentração de partículas de sonda permanecendo alto o suficiente para coletar medições estatisticamente significativas do MPT. Além disso, uma única amostra é capaz de até nove transições de fase, ainda mais, indicando perda mínima durante a troca de fluidos. O número total de transições observáveis depende da quantidade de sondas perdida devido à difusão da amostra quando é na fase de sol. Sondas são difusiva, quando o material é um sol, e uma pequena quantidade deles será difusa da amostra após cada transição sol-gel. A quantidade de sondas irá limitar a quantidade de transições possíveis para o dispositivo.
Nós demonstramos que este dispositivo pode ser usado para medir propriedades do material e determinar a microestrutura da matéria mole durante as transições de fase repetidas. A simetria das portas de entrada entrar na câmara de amostra armadilhas de uma amostra no lugar, permitindo que as transições de fase repetidas em uma única amostra sem perda da amostra. O projeto de dispositivo pode ser facilmente adaptado a diferentes sistemas, incluindo poliméricos hidrogel que alteram a estrutura devido a mudanças no pH ou biológicos e materiais de surfactante que são sensíveis a mudanças na concentração de sal, permitindo obter resultados reprodutíveis para Determine as propriedades reológicas e estrutura de um sistema de gel de mudanças de fase consecutivos.

Transições de fase em matéria mole podem alterar a estrutura do andaime, que tem implicações na estabilidade final e processamento do material1,2,3. A caracterização de materiais macios durante as transições de fase dinâmica fornece informações essenciais sobre a relação entre a evolução estrutural e estrutura de equilíbrio e propriedades reológicas. Por exemplo, muitos produtos de cuidados domiciliários requerem uma mudança de fase durante o uso do consumidor. Além disso, durante a fabricação, etapas de processamento, incluindo diluição e mistura, podem dar cisalhamento que afetam as propriedades reológicas e a microestrutura final do produto. Compreender as propriedades reológicas durante uma mudança de fase garante que o produto executa como projetado. Além disso, se as forças alteram a reologia inicial do material durante a fabricação, transições de fase podem produzir resultados inesperados e indesejados, alterando a função pretendida e a eficácia. No ponto crítico de gelificação, definido como o ponto onde o material transita de uma solução de coloides associados ou polímeros para uma rede de gel de amostra-abrangendo, propriedades do material mudam drasticamente com ligeiras alterações de associação. Qualquer alteração à estrutura no ponto crítico gel pode impactar o produto final4. Durante estas transições dinâmicas, materiais macios têm propriedades mecânicas fracas e medições que usam técnicas experimentais clássicas podem ser dentro da medição ruído limite5,6,7. Para dar conta disto, técnicas tais como microrheology, que é sensível na faixa de baixo módulo (10-3 - 4 Pa), são usados para caracterizar o gel incipiente fraco durante a evolução dinâmica. Alguns materiais são suscetíveis a alterações na microestrutura devido a forças externas, que apresenta um desafio durante a caracterização, como qualquer transferência de material ou líquido pode afetar a estrutura e, finalmente, as propriedades do material finais. Para evitar alterar a microestrutura do material, nós desenvolvemos um dispositivo microfluidic que pode trocar o fluido em torno de uma amostra ambiental, minimizando o cisalhamento. Trocando o ambiente fluido, mudanças nas propriedades reológicas e microestrutura são medidas durante as transições de fase com a contribuição mínima de cisalhamento. O dispositivo é combinado com múltiplas partículas microrheology (MPT) de rastreamento em uma técnica chamada µ2reologia. Esta técnica é usada para quantificar propriedades materiais durante as mudanças de fase consecutivos de gel em resposta a uma força externa. A técnica será ilustrada usando um fibroso gel coloidal, óleo de rícino hidrogenado (HCO)9,10,11.
Andaimes de gel podem sofrer alterações em associação e dissociação devido sua amostra ambiente12,13,14,15. A força motriz para gelificação e degradação são material específico e devem ser adaptados para cada material de interesse. reologia de2µ pode ser usada para caracterizar sistemas de gel que respondem a estímulos externos, incluindo redes colloidal e poliméricas. Alterar o pH, pressão osmótica ou concentração de sal é exemplos de factores que podem induzir alterações na microestrutura da material. Por exemplo, HCO sofre transições de fase controlada através da criação de um gradiente de pressão osmótica. Quando uma amostra de gel HCO concentrada (4 wt % HCO) é mergulhada na água, enfraquecem as forças atrativas entre as partículas coloidais, causando a degradação. Como alternativa, quando uma solução diluída de HCO (0,125 wt % HCO) está em contato com um material hidrófilo (referido como o agente de coagulação e composto principalmente de glicerina e surfactante), a atraente forças para retornar, causando a gelificação. Este gel de sistema será usado para mostrar a operação do dispositivo, como uma ferramenta para medir transições de fases consecutivas em uma única amostra9,10. Para caracterizar estes andaimes de gel durante transições dinâmicas e a estrutura de gel de incipiente delicado durante a transição de fase crítica, usamos o MPT para caracterizar estes materiais com alta resolução espaço-temporal.
Microrheology é usado para determinar propriedades de gel e estrutura, especialmente durante a transição de crítica, de uma matriz de materiais macios, incluindo géis coloidais e poliméricos5,6,9,16. MPT é uma técnica passiva microrheological que usa vídeo microscopia para gravar o movimento browniano de partículas de sonda fluorescente incorporado dentro de uma amostra. As posições da partícula em todo os vídeos são precisamente determinadas a dentro 1/10th de um pixel usando clássica de rastreamento algoritmos17,18. O ensemble em média deslocamento média-quadrado (MSD, (Δr2(t))) é calculado a partir destas trajetórias de partículas. A MSD está relacionada a propriedades materiais, tais como a conformidade de fluência, usando a relação de Einstein-Stokes generalizado17,19,20,21,22, 23. O estado do material é determinado calculando o declive logarítmico da curva MSD em função do tempo de retardo, α,
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq1.jpg">
onde t é o tempo de retardo e comparando-a com o expoente crítico de relaxamento, n. n é determinado usando a superposição de tempo de cura, uma técnica bem documentada que foi modificada para analisar os dados do MPT por Larsen e Furst6. Por comparação de n para α o estado do material é quantitativamente determinado. Quando α > n o material é um sol e quando α < n o material é um gel. Trabalhos anteriores caracterizou o sistema HCO usando microrheology para determinar o expoente crítico de relaxamento9. Usando esta informação, determinamos precisamente quando o material transita de um gel para um sol durante um experimento. Além disso, o parâmetro de não-gaussiana, αNG, pode ser calculado para determinar a extensão da heterogeneidade estrutural de um sistema,
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq2.jpg">
onde Δx(t) é o movimento unidimensional da partícula na direção x . Usando o MPT, pode caracterizar uma transição de fase única, mas por caracterizar materiais com MPT em um dispositivo microfluidic, somos capazes de manipular o ambiente fluido circundante e coletar dados de várias transições de fase em uma amostra de gel único.
Este dispositivo microfluidic destina-se a investigar as transições críticas de uma amostra de gel único que sofre mudanças de fase em resposta às mudanças no ambiente fluido circundante. O dispositivo troca fluido em torno da amostra quando é sob o estado de gel ou sol bloqueando-se a amostra no lugar para induzir uma transição de fase, minimizando o cisalhamento. Uma solvente bacia está localizada diretamente acima da câmara de amostra, que são ligadas por seis canais de entrada simetricamente espaçados. Essa simetria permite a troca de fluido da bacia do solvente para a câmara de amostra ao criar pressão igual em torno da amostra, trancando-os no lugar. Há vários estudos que usam esta técnica para uma única partícula e interceptação de DNA, mas este trabalho dimensiona o volume de moléculas simples para amostras que são aproximadamente 10 µ l24,25,26. Este projeto original também permite a caracterização de microrheological em tempo real durante as transições de fase.
µ2reologia é uma técnica robusta que é aplicável a muitos sistemas de matéria mole. A técnica descrita neste artigo foi projetada para gel coloidal, mas pode ser facilmente adaptado para outros materiais tais como polímero ou soluções micellar. Com esta técnica, podemos determinar não apenas como transições de fase afetam as propriedades materiais do equilíbrio, mas as etapas de processamento também como diferentes podem ter efeitos sobre a evolução reológica do material e a estrutura do andaime final duradouros e Propriedades.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:713px;" width="713">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">150 x 15 mm Petri Dish</td>
			<td style="width:195px;">Corning, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">351058</td>
			<td style="width:183px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">75 x 50 x 0.15 mm glass slide</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">75 x 50 x 1.0 mm glass slide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-550-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">75 x 25 x 1.0 mm glass Slide</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">12-550-A3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">22 x 22 Glass cover slips</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">12-542-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Acetone, 99.5%</td>
			<td style="width:195px;">VWR Analytical</td>
			<td style="width:131px;">67-64-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Low intensity UV source</td>
			<td style="width:195px;">UVP</td>
			<td style="width:131px;">UVL-56</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Chloroform, 99.9%</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:131px;">C298-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Cotton Swabs</td>
			<td style="width:195px;">Q-tips</td>
			<td style="width:131px;">83289205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Ethanol, 90%</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:131px;">A962-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Fluoresbrite&#174; YG Carboxylate Microspheres 0.50&#181;m</td>
			<td style="width:195px;">Polysciences, Inc.&#160;</td>
			<td>15700-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">High-Intensity UV Lamp</td>
			<td style="width:195px;">Spectroline Corp.</td>
			<td style="width:131px;">SB-100P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hot plate</td>
			<td style="width:195px;">Corning, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">PC-420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hydrochloric Acid, 6N</td>
			<td style="width:195px;">Ricca Chemical Company</td>
			<td style="width:131px;">3750-32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Methyltriethyoxysilane, 98%</td>
			<td style="width:195px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:131px;">174622500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microcentrifuge</td>
			<td style="width:195px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:131px;">5424</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Plasma cleaner</td>
			<td style="width:195px;">Harrick Plasma, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">PDC-32G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td style="width:195px;">Robert McKwown Company</td>
			<td style="width:131px;">2065622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Sonicator</td>
			<td style="width:195px;">Branson, Emerson Electric</td>
			<td style="width:131px;">1800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Steel connectors, ID 0.023 inch</td>
			<td style="width:195px;">New England Small Tube Corp.</td>
			<td style="width:131px;">Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Tetraethoxysilane, 98%</td>
			<td style="width:195px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:131px;">A14965</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Thiol-ene Resin (UV curable)</td>
			<td style="width:195px;">Norland Products, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:131px;">NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Transparency</td>
			<td style="width:195px;">Staples Inc.&#160;</td>
			<td style="width:131px;">21828</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Tygon tubing, ID 1/32 inch</td>
			<td style="width:195px;">McMaster-Carr</td>
			<td style="width:131px;">E-3603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Vacuum oven</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">282A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Biopsy punch 8 mm</td>
			<td style="width:195px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:131px;">504535</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Bioposy punch 0.5 mm</td>
			<td style="width:195px;">World Precision Instruments</td>
			<td>504528</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe, 30 mL</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td style="width:131px;">309659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe, 3 mL</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td style="width:131px;">309651</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Needle, 18 gauge</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td>305195</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microcentrifuge tube, 1.5 mL</td>
			<td style="width:195px;">Eppendorf</td>
			<td>22-36-320-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">High-speed Camera</td>
			<td style="width:195px;">Vision Research</td>
			<td>Miro M120&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microscope</td>
			<td style="width:195px;">Carl Zeiss AG</td>
			<td style="width:131px;">Zeiss Observer, Z1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:195px;">New Era Pump Systems</td>
			<td style="width:131px;">NE-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hydrogenated castor oil</td>
			<td style="width:195px;">Procter &#38; Gamble</td>
			<td style="width:131px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Af&#237;cio MP 6002 Printer</td>
			<td style="width:195px;">Ricoh Company, Ltd.</td>
			<td style="width:131px;">415877</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combining microfluidics and microrheology to determine rheological properties of soft matter during repeated phase transitions

A microestrutura da matéria mole diretamente impactos macroscópicas Propriedades reológicas e pode ser alterada por fatores incluindo coloidal rearranjo mudanças de fase anterior e aplicado da tesoura. Para determinar a extensão dessas mudanças, nós desenvolvemos um dispositivo microfluidic que permite repete as transições de fase induzidas pela troca da caracterização de fluidos e microrheological circundante limitando cisalhamento na amostra. Esta técnica é µ2reologia, a combinação de microfluídica e microrheology. O dispositivo microfluidic é um projeto da dois-camada com fluxos de entrada simétrica, entrando em uma câmara de amostra que intercepta a amostra de gel no lugar durante a troca de fluidos. Aspiração pode ser aplicada longe da câmara de amostra para puxar fluidos na câmara da amostra. Propriedades reológicas do material são caracterizadas usando múltiplas partículas microrheology (MPT) de rastreamento. No MPT, partículas de sonda fluorescente são incorporadas o material e o movimento browniano das sondas é gravado usando vídeo microscopia. O movimento das partículas é controlado e o deslocamento de média-quadrado (MSD) é calculado. A MSD está relacionada a propriedades reológicas macroscópicas, usando a relação de Einstein-Stokes generalizado. A fase do material é identificado por comparação com o expoente crítico de relaxamento, determinado usando superposição tempo-cura. Medições de gel coloidal fibroso ilustram a utilidade da técnica. Este gel tem uma estrutura delicada que pode ser irreversivelmente alterada quando cisalhamento é aplicado. dados de reologia µ2mostram que o material várias vezes se equilibra com as mesmas propriedades reológicas após cada fase de transição, indicando que as transições de fase não desempenhar um papel na alteração microestrutural. Para determinar o papel de cisalhamento, amostras podem ser cortadas antes da injeção em nosso dispositivo microfluidic. µ2reologia é uma técnica amplamente aplicável para a caracterização de matéria mole, permitindo a determinação das propriedades reológicas de microestruturas delicadas em uma única amostra durante as transições de fase em resposta às mudanças repetidas na em torno das condições ambientais.

Um dispositivo de duas camadas microfluídicos é construído com PDMS (Figura 1a, b), que é modelado em um selo microfluidic. O desenho do carimbo é mostrado na Figura 1c. Instalação experimental inadequada pode resultar em erros em fluxos de microrheology e microfluidic passivos durante envolvendo troca de fluidos (Figura 2). Exemplos de instalação experimental inadequado são detalhados na seção de discussão. Durante a operação do dispositivo, é trocado o fluido circundante em torno de uma amostra de gel. Esta troca de fluidos ocorre quando o material é em gel e a fase de sol. Este projeto de dispositivo microfluidic tem a capacidade de troca de fluido sem perda substancial de material coagulada e partículas de sonda incorporada. Dois tipos de fluido, as trocas são usadas, o fluxo de gravidade (quando passar de líquido de densidade menor para maior) ou fluxo de sucção (quando passar de superior para inferior fluido de densidade). Em nosso sistema do gel HCO, fluxo de sucção é usado para induzir a degradação, enquanto o fluxo de gravidade é usado para induzir a gelificação. Ambos os fluxos transmitir cisalhamento mínimo na amostra, com tesoura na ordem de 0,01 Pa e 1 Pa para sucção e gravidade de fluxo, respectivamente. Estas tesouras são sob o stress de rendimento do gel, que é da ordem de 10 Pa9,10.
Estado, estrutura e propriedades reológicas da amostra do gel são caracterizadas quantitativamente usando múltiplas partículas microrheology (MPT) de rastreamento. No MPT, sonda partículas são controladas usando o clássico algoritmos27,28de rastreamento. O deslocamento ensemble em média de média-quadrado (MSD) é calculado a partir de trajetórias de partículas (Figura 3) durante as transições de fase sucessiva. Microrheology dados (Figura 3) mostram que transições de fases sucessivas são alcançadas no sistema HCO gel. As curvas MSD alternam entre α → 0 (gel) e α → 1 (sol). A magnitude das curvas do MSD é acima do limite inferior de MSD mensurável desta configuração experimental (0,001 µm.2). Esse limite é determinado experimentalmente por sondas aderente para vidro em uma câmara de amostra, que é feita, permitindo que as partículas resolver sob gravidade durante a noite. O ensemble MSD em média das partículas preso sonda é medida para obter o limite de detecção da MSD, que é dependente do aparato experimental específico.
Calculam-se a inclinação logarítmica da curva de MSD (α) e o parâmetro de não-gaussiana (αNG) e o estado do material quantitativamente é determinado por comparação com o expoente crítico de relaxamento (n) (Figura 4). Para este experimento, usando HCO como um gel de modelo, um total de nove transições são medidos. O material começa como um gel (α → 0) e cinco degradações (α → 1) e quatro gelations (α → 0) medem mais de 1.500 minutos. O timing de cada transição de fase é dependente do material. Mudanças de fase são induzidas pela troca de fluidos. Quando não há nenhuma troca de fluidos, como mostrado pelo período estendido na fase do sol entre 800-1400 rpm, sonda partículas permanecem dentro da amostra e não há nenhuma alteração para as propriedades reológicas. Depois de uma troca de fluidos ocorre, o material novo gel.
Os dados que obtemos a partir deste dispositivo fornecem informações sobre as propriedades reológicas e estrutura do material de várias maneiras. Não medimos as alterações nas propriedades reológicas de equilíbrio de mudanças de fase repetidas. Isto é evidente por α em cada fase, retornando para o mesmo valor. Quando o material está em fase de sol, atinge α, = 0,90 e quando na fase gel, α = 0,20. O valor de α na fase de sol indica que o material mantém alguma estrutura, mesmo após a degradação. Um sistema coloidal que degradou-se completamente em uma solução de partículas coloidais terá α = 1,0, enquanto o valor de equilíbrio na fase sol para HCO é α = 0,90, indicando alguma estrutura é mantida. Além disso, rearranjo coloidal pode ocorrer imediatamente após a troca de fluidos, que é indicada pelo aumento de α. Finalmente, o parâmetro de não-gaussiana, αNG, que quantifica a heterogeneidade do material, mostra que o gel se submete a um aumento da heterogeneidade estrutural durante a transição de degradação (gel para sol). Isto é evidente pelo pico no αNG.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57429/57429fig1.jpg"> Figura 1: dispositivo Microfluidic. (a) imagem do dispositivo microfluidic da dois-camada que intercepta uma amostra no lugar enquanto o fluido circundante é trocado. A primeira camada tem duas câmaras, uma para a amostra e outra para a sucção. Buracos estão localizados em cada um dos cantos, bem como uma câmara de sucção e sete na câmara de amostra. Acima da câmara de amostra, uma segunda camada de PDMS é aderida ao dispositivo para atuar como uma solvente da bacia. (b) a amostra é injetada na câmara de amostra através do canal médio. A amostra é trancada no lugar durante a transferência de fluidos por fluxos de entrada simétrica na câmara de amostra, criando uma pressão igual em torno da amostra. (c) o projeto usado para criar o selo microfluidic para a 1 camada dest do dispositivo. Câmaras de cada têm um diâmetro de 10 mm, enquanto os canais têm uma largura de 1 mm. A altura resultante para ambos os canais e câmaras é 1mm após 45 s de exposição aos raios UV. Reproduzido de Wehrman et al . 201710 com permissão da The Royal Society of Chemistry. <a href="/files/ftp_upload/57429/57429fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57429/57429fig2.jpg"> Figura 2 : Imagem de um dispositivo microfluidic indevidamente preenchido. Bolhas de ar injetadas o dispositivo podem ter efeitos negativos sobre microfluidic fluxos e microrheological dados (devido ao movimento dirigido de partículas na interface gás-líquido) durante a troca da solução. <a href="/files/ftp_upload/57429/57429fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57429/57429fig3.jpg"> Figura 3: curvas de deslocamento média-quadrado de uma óleo de rícino hidrogenado do gel durante a degradação (a, c) e gelificação (b, d). O 2nd (a, b) e transições de fase 3rd (c, d) são mostradas fora 9 transições totais. O ponto crítico de transição (gel - sol ou sol - gel) é indicado por uma linha tracejada no n = α = 0,77 e representa cada mudança de fase com MSD curvas acima da linha são um sol e abaixo de um gel. Reproduzido de Wehrman et al . 201710 com permissão da The Royal Society of Chemistry. <a href="/files/ftp_upload/57429/57429fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57429/57429fig4.jpg"> Figura 4: inclinação logarítmica (, fechado) e não-gaussiana parâmetro (αNG, aberto) para uma única amostra de 4% wt hidrogenado gel de óleo de mamona durante as transições de fase repetidas. A transição crítica é indicada por uma linha tracejada horizontal (n = 0,77) e foi determinada a partir de microrheological anteriores experiências9,10. Linhas verticais indicam a troca de solvente, com fundo branco, indicando que há água na bacia do solvente e áreas sombreadas de cinza que há gelificante na bacia do solvente. Uma mudança na cor entre branco e cinza indica uma inversão do gradiente osmótico. Se a cor não é alterado em uma linha vertical, isto indica que a câmara de amostra está a ser re-corada com o mesmo solvente. Isto ocorre quando há insuficiente fluido removido e geralmente acontece quando o fluido de densidade maior é na câmara de amostra devido a sua grande viscosidade. Reproduzido de Wehrman et al . 201710 com permissão da The Royal Society of Chemistry. <a href="/files/ftp_upload/57429/57429fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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Combining Microfluidics and Microrheology to Determine Rheological Properties of Soft Matter during Repeated Phase Transitions

Demonstramos a fabricação e o uso de um dispositivo microfluidic que permite múltiplas partículas microrheology medições para estudar os efeitos reológicos de transições de fase repetidas em matéria mole de rastreamento.

Combinando microfluídica e Microrheology para determinar as propriedades reológicas de matéria mole durante as transições de fase repetidas

The microstructure of soft matter directly impacts macroscopic rheological properties and can be changed by factors including colloidal rearrangement ...

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Nanyang Technological University

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7.8K visualizações.  Lehigh University. Demonstramos a fabricação e o uso de um dispositivo microfluidic que permite múltiplas partículas microrheology medições para estudar os efeitos reológicos de transições de fase repetidas em matéria mole de rastreamento.

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Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

Controlando o tamanho, forma e estabilidade de Polímeros Supramoleculares na Água

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Engenharia

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; platforms. Often, droplet motion relies on the wetting of a surface, directly associated with the application of an electric field; surface interactions, however, make motion dependent on droplet contents, limiting the breadth of applications of the technique.
Some alternatives have been presented to minimize this dependence. However, they rely on the addition of extra chemical species to the droplet or its surroundings, which could potentially interact with droplet moieties. Addressing this challenge, our group recently developed Field-DW devices to allow the transport of cells and proteins in DMF, without extra additives.
Here, the protocol for device fabrication and operation is provided, including the electronic interface for motion control. We also continue the studies with the devices, showing that multicellular, relatively large, model organisms can also be transported, arguably unaffected by the electric fields required for device operation.

The protocol for fabrication and operation of field dewetting devices (Field-DW) is described, as well as the preliminary studies of the effects of electric fields on droplet contents.

Aproveitando-se de Redução Interação gota-superfície para otimizar o transporte de Bioanalytes em microfluídica Digital

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

High-Sensitivity Nuclear Magnetic Resonance at Giga-Pascal Pressures: A New Tool for Probing Electronic and Chemical Properties of Condensed Matter under Extreme Conditions

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is one of the most important techniques for the study of condensed matter systems, their chemical structure, and their electronic properties. The application of high pressure enables one to synthesize new materials, but the response of known materials to high pressure is a very useful tool for studying their electronic structure and developing theories. For example, high-pressure synthesis might be at the origin of life; and understanding the behavior of small molecules under extreme pressure will tell us more about fundamental processes in our universe. It is no wonder that there has always been great interest in having NMR available at high pressures. Unfortunately, the desired pressures are often well into the Giga-Pascal (GPa) range and require special anvil cell devices where only very small, secluded volumes are available. This has restricted the use of NMR almost entirely in the past, and only recently, a new approach to high-sensitivity GPa NMR, which has a resonating micro-coil inside the sample chamber, was put forward. This approach enables us to achieve high sensitivity with experiments that bring the power of NMR to Giga-Pascal pressure condensed matter research. First applications, the detection of a topological electronic transition in ordinary aluminum metal and the closing of the pseudo-gap in high-temperature superconductivity, show the power of such an approach. Meanwhile, the range of achievable pressures was increased tremendously with a new generation of anvil cells (up to 10.1 GPa), that fit standard-bore NMR magnets. This approach might become a new, important tool for the investigation of many condensed matter systems, in chemistry, geochemistry, and in physics, since we can now watch structural changes with the eyes of a very versatile probe.

Nuclear magnetic resonance is one of the most important spectroscopic tools. Here, the development of a new approach under high pressure, currently up to 10.1 GPa, is presented. This opens a new window into condensed matter physics and chemistry, where high-pressure research is of great importance.

Alta Sensibilidade de Ressonância Magnética Nuclear em Giga-Pascal Pressões: uma nova ferramenta para sondar propriedades eletrônicas e químicas da Matéria Condensada sob condições extremas

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is one of the most important techniques for the study of condensed matter systems, their chemical structure, and their ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Patterning via ópticos de saturação Transitions - Fabricação e caracterização

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

Desafios na reológico Caracterização de suspensões altamente concentrado - um estudo de caso para-impressão da tela de prata Cola

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve desired molecular orientation states in LC displays, the "static" surface property of LCs, so-called surface anchoring, has been intensively studied. As a rule of thumb, once the initial orientation of LCs is "locked" by specific surface treatments, such as rubbing or treatment with a specific alignment layer, it hardly changes with temperature. Here, we present a system exhibiting an orientational transition upon temperature variation, which conflicts with the consensus. Right on the transition, the bulk LC molecules experience the orientational rotation, with 90&#176; between the planar (P) orientation at high temperatures and the vertical (V) orientation at low temperatures in the first-order transitional manner. We have tracked thermodynamic surface anchoring behavior by means of polarizing optical microscopy (POM), dielectric spectroscopy (DS), high-resolution differential scanning calorimetry (HR-DSC), and grazing incidence X-ray diffraction (GI-XRD) and reached a plausible physical explanation: that the transition is triggered by a growth of surface wetting sheets, which impose the V orientation locally against the P orientation in the bulk. This landscape would provide a general link explaining how the equilibrium bulk orientation is affected by surface-localized orientation in many LC systems. In our characterization, POM and DS are advantageous by offering information on the spatial distribution of the orientation of LC molecules. HR-DSC gives information about the precise thermodynamic information on transitions, which cannot be addressed by conventional DSC instruments due to limited resolution. GI-XRD provides information on surface-specific molecular orientation and short-range orderings. The goal of this paper is to present a protocol for preparing a sample that exhibits the transition and to demonstrate how the thermodynamic structural variation, both in the bulk and on surfaces, can be analyzed through the abovementioned methods.

Here, we present a protocol to trigger an orientational transition of a liquid crystal in response to temperature. Methodologies are described for preparing a sample in order to observe the transition and the detailed transitional evolution.

Transição Orientacional em Cristal Líquido Ativada pelo Crescimento Termodinâmico de Folhas Múltiplas Interfaciais

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

Campo elétrico controle de Estados eletrônicos em WS2 nanodispositivos por retenção de eletrólitos

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.

Fabricação de atuadores de rede pneumática macio com câmaras oblíquas

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl sulfoxide (DMSO) and xanthan gum in water &#8212; two concentrated polymer solutions used as viscosifiers in foods, enhanced oil recovery, and soil remediation. Understanding the nonlinear rheological behavior of soft materials is important in the design and controlled manufacturing of many consumer products. It is shown how the response to LAOS of these polymer solutions can be interpreted in terms of a clear transition from linear viscoelasticity to viscoplastic deformation and back again during a period. The LAOS results are analyzed via the fully quantitative Sequence of Physical Processes (SPP) technique, using free MATLAB-based software. A detailed protocol of performing a LAOS measurement with a commercial rheometer, analyzing nonlinear stress responses with the freeware, and interpreting physical processes under LAOS is presented. It is further shown that, within the SPP framework, a LAOS response contains information regarding the linear viscoelasticity, the transient flow curves, and the critical strain responsible for the onset of nonlinearity.

We present a detailed protocol outlining how to perform nonlinear oscillatory shear rheology on soft materials, and how to run the SPP-LAOS analysis to understand the responses as a sequence of physical processes.

Estudar a resposta de grande Amplitude oscilatória de materiais macios

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...

Rapid Manufacturing of Thin Soft Pneumatic Actuators and Robots

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a laser cutter machine. The method starts with the lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets using a heat press for 10 min at the temperature of ~93 &#176;C. Next, the parameters of the laser cutter machine are optimized to produce a rectangular balloon with maximum burst pressure. Using the optimized parameters, the soft actuators are laser cut/welded three times sequentially. Next, a dispensing needle is attached to the actuator, allowing it to be inflated. The effect of geometrical parameters on the deflection of the actuator are studied systematically by varying the channel width and length. Finally, the performance of the actuator is characterized using an optical camera and a fluid dispenser. Conventional fabrication methods of soft pneumatic actuators based on silicone molding are time consuming (several hours). They also result in strong but bulky actuators, which limits the actuator&#8217;s applications. Moreover, microfabrication of thin pneumatic actuators is both time-consuming and expensive. The proposed manufacturing method in the current work resolves these issues by introducing a fast, simple, and cost-effective fabrication method of ultrathin pneumatic actuators.

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with a thin form factor. The fabrication method starts with lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets followed by laser cutting/welding of a two-dimensional pattern to form actuators and robots.

Fabricação rápida de atuadores e robôs pneumáticos macios finos

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a ...