Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Mjuk litografi Anders Elfwing. Mjuk Litografi (Soft Lithography) Samlingsnamn på metoder där mjuka gummistämplar används för att överföra mönster utan.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Mjuk litografi Anders Elfwing. Mjuk Litografi (Soft Lithography) Samlingsnamn på metoder där mjuka gummistämplar används för att överföra mönster utan."— Presentationens avskrift:

1 Mjuk litografi Anders Elfwing

2 Mjuk Litografi (Soft Lithography) Samlingsnamn på metoder där mjuka gummistämplar används för att överföra mönster utan att använda ljuslitografi. George M. Whitesides vid Harvard University (http://gmwgroup.harvard.edu)

3 Mål Förklara vad mjuk litografi är och vad det kan användas till

4 Tillverkning av stämplar

5 Metoder µCP – micro Contact Printing REM – Replica Molding MIMIC – Micro Molding in Capillaries

6 Metoder µTM – micro Transfer Molding SAMIM – Solvent Assisted Micro Molding Plus fler (Soft embossing, Lift off…)

7 Polydimetylsiloxane (PDMS)

8 PDMS – Egenskaper Låg ytenergi Relativt inert yta +Möjligt att modifiera Elastisk +Tät kontakt med ytor +Stora ytor möjligt +Ej plana ytor +Släpper från ytor − Deformering Sträckbar Möjlighet till mycket tunna filmer Kemisk stabil +svår att lösa i lösningsmedel +Korslänkat löser sig ej +Poröst − Sväller i vissa organiska lösningsmedel +gaser kan ta sig igenom Transparent >  300 nm Hållbar +100 avgjutningar är ok

9 Tillverkning av PDMS-stämpel 1. Sylgard 184 – Vägupp bas och härdare (10:1) 2. Mixa 3. Avlufta 4. Deponera 5. Sprid ut 6. Härda/korslänka (100°C, 1h) Finns en uppsjö varianter

10 Viktiga dimensioner Pairing 0,2 < l/h Sagging d < 20h Shrinking, Krypning Anpassa mastern sagging pairing

11 Master Fotolitografi –SU8 (högre strukturer, <200 μm) –PMMA (<2,5 μm) Kommersiella optiska gitter Poröst Aluminium Self-organize structures Silanisera –Hydrofobt => PDMS fastnar inte –Dimetylsilan Sputtra Aluminium Teflonbelägning

12 Si wafer Patterned SU-8 PDMS (uncured) PDMS (cured) 1 Molding

13 Si wafer Patterned SU-8 PDMS (uncured)PDMS (cured) 2 Release

14 PDMS stamp 3 uCP - inking ”ink” Flat surface

15 PDMS stamp 3 uCP - inking ”ink” Flat surface ”inked” PDMS stamp

16 3 uCP – Printing/stamping Flat surface Incubate/apply pressure

17 ”inked” PDMS stamp 4 uCP – Stamping multiple times Flat surface

18 µCP – micro Contact Printing Y. Xia, G.M. Whitesides, Angew. Chem. Int. Ed. 37, 1998, 550 Michel, B.; Bernard, A.; Bietsch, A.; Delamarche, E.; Geissler, M.; Juncker, D.; Kind, H.; Renault, J.-P.; Rothuizen, H.; Schmid, H.; Schmidt-Wenkel, P.; Stutz, R.; Wolf, H. IBM J. Res. Dev. 2001, 45, 697

19 µCP – micro Contact Printing

20 µCP massproduktion RtR

21 Affinity contact printing

22 Vänster panel) Stainad med Fluorescin inmärkt antikropp mot NgCAM Höger panel) Stainad med rhodamin inmärkt antikropp mot Axoner A-B) Ytor preparerade med NgCAM antikroppar på konventionellt sätt C) Stämplade med slät stämpel indränkt preparerade med Anti- NGCAM antikropp D) med en mönstrad stämpel

23 Multipel stämpling Droppe med alkantiol 1 cykel: 5s kontakt tid 5s i luften Total yttäckning de 7 första cyklerna

24 REM – Replica Molding Används för formning av plaster Får närapå exakt kopia av orginalmastern Kan gjuta av PDMS mot PDMS Urethane Epoxy Cr PDMS PU

25 µTM – micro Transfer Molding 1. Gjut prepolymer i PDMS 2. Ta bort överflödig vätska 3. Härda och ta bort stämpeln 4. Separerade strukturer möjligt Härda Lämnar viss residualfilm som kan tas bort med RIE PDMS stämpel

26 MIMIC – Micro Molding in Capillaries Rubber stamp MIMIC structures Substrate Urethane Epoxy

27 Si wafer Patterned SU-8 PDMS (uncured) PDMS (cured) 1 Molding

28 Si wafer Patterned SU-8 PDMS (uncured)PDMS (cured) 2 Release

29 PDMS stamp 3 mimic Flat surface Top view

30 3 MIMIC – loading of channels Top view Droplet of ”ink” PDMS channel system

31 3 MIMIC – loading of channels Top view Droplet of ”ink” PDMS channel system

32 3 Demolding

33 MIMIC – Flöde

34 MIMIC kinetik MIMIC är en termodynamiskt driven process: Vätskan fyller kapillären för att minska den fria ytenegrgin i gränskikten vätska fast fas, vätska gas ΔG=-xΔzγ LV (3 cos θ + cos θ´)

35 MIMIC Applications / patterning Xia, etl al. Chem. Mater., Vol. 8, No. 7,

36

37 SAMIM – Solvent Assisted Micro Molding 1. Substrat: spin på polymer 2. Vät stämpeln med lösningsmedel 3. Placera ovanpå polymer 4. Evaporera lösningsmedel Residualfilm är begränsningen. Kan ev tas bort med RIE Mönstrad polymer fotoresist

38 Variant av SAMIM polystyrenfilm

39 Upplösning, mjuk litografi

40 Öka upplösningsförmågan skör flexibel

41 hard PDMS (hPDMS) Mer korslänkad Måste gjuta med support, annars går stämpeln inte att hantera –Tjockt lager PDMS eller glas “Filler” för mer korslänkning samt även annan monomer med dubbelbindning i sidokedja. Tunna lager

42 Agaros Celler mönstrade med agarosstämpel

43 PDMS Varför är det så rackarns bra?

44 Rapid prototyping for Soft Lithography Avgjutning CAD SU dpi  4 µm PDMS 24 h Master Fotolitografi Utskrift på plast OH Mjuk litografi Strukturer

45 Exempel med mask utskriven på OH-papper begränsningar

46 Nackdelar Ytan väldigt hydrofob – ”sticky” Monomerer läcker ut Ej massproduktion(?)

47 Lösningar Stickiness –Coata med BSA/pluronic –Modifiera ytan med heparin Monomerer –Tvätta ur, –går ej 100% –Förändrar mekaniska egenskaper (mjukgörare försvinner)

48 Bondning av PDMS Stark bondning till Si, glas men även till PS, PMMA etc Okänslig för ojämnheter Även fysisk ihoptryckning möjlig, ex biacore

49 Biokompatibelt

50 Möjlighet att variera E

51 Ytmodifiering

52 Ytmodifieringar Syreplasma (O 2 -plasma) –Lång behandling ger mycket SiO 2, glasartad hård yta som lätt spricker.

53 Monomererna som läcker Kan de vara bra till något?

54 Contamination or an Ink? Surface energy switching Contact angle for n-hexadecane as a function of the contacting time. The first point shows the measured contact angle on non-modified PEDOT-PSS and NaPSS surfaces. (Wang et. al.) Wang X. J, Ostblom M, Johansson T, Inganas O. Thin Solid Films(2004) –132.

55 Kontaminering av PDMS Residuallager av lågmolekylärt PDMS Wang et al. 2004

56 Patterning on PDMS surface energy modified substrates J. A. Wigenius 2007, Patterning functional proteins by adsorption on PDMS surface energy modified substrates. Manuscript Immobilised antibodies conjugated with fluorescent texas Red, (period 600 lines/mm, scale 20 µm) Stamping 1-15 min incubation min remove surplus Fluorescence microscopy image of: Luminescent conjugated polymer, PTAA (scale 100 µm)

57 Immobilisation of Antibodies

58 Incubation with antigen

59 Immobilisation of Antibodies Primary antibodies (blue)

60 Binding of complementary antigen

61 Immobilisation of Antibodies with preserved bioactivity and specificity A) B) A) Primary antibody conjugated with Alexa 350 (ex 365nm, ex- time 1,6s) B) Incubation of complementary antigen conjugated with Texas Red on A), (ex 546nm, ex- time 4s) C )Non- complementary antigen conjugated with FITC incubated on A) only the background is visible, (ex 470nm, ex- time 10s). Scale bars 100µm C) Jens A Wigenius et. al. Accepted (2008) Biointerphases “Protein biochips patterned by microcontact printing or by adsorption - soft lithography in two modes”

62 Alternativ master 1. Oxidized silicon wafer 2. Resist spin coating 3. Photolithography 4. Developing 5. SiO etch and Resist stripping 6. Dry etching 7. Oxide strip 8. Electroplating 9. PDMS casting 10. Bonding to glass substrate

63 Master/templat, PDMS, MIMIC, microcontact printing, ytmodifiering, läckande monomerer, sagging, pairing, bondning Ordlista


Ladda ner ppt "Mjuk litografi Anders Elfwing. Mjuk Litografi (Soft Lithography) Samlingsnamn på metoder där mjuka gummistämplar används för att överföra mönster utan."

Liknande presentationer


Google-annonser