עבודה זו נתמכה על ידי משרד המדע והטכנולוגיה, טייוואן, ROC, תחת גרנט NSC 103-2112-M-002-008-MY3.

1. ייצור של שבב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת אלקטרודות ה- ITO <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתוכנת איור מסחרי כדי לצייר דפוס לחצות. הגדר את המרחק בין האלקטרודות באלכסון 160 מיקרומטר ולעשות את הזרועות של דפוס לחצות 30 מ&quot;מ רוחב 55 מ&quot;מ ארוך, כפי שמוצג באיור 1 . שמור את קובץ האיור כקובץ DXF. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש חותך זכוכית לקצץ זכוכית ITO לגודל של 25 מ&quot;מ x 50 מ&quot;מ (רוחב x אורך). השתמש 75% אתנול מים DI כדי לשטוף את זכוכית ITO מספר פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את זכוכית ITO על מכונת סיבים לייזר סיבים פעמו. פוקוס לייזר על פני השטח של זכוכית איטו על ידי התאמת המרחק בין זכוכית ITO ואת הלייזר ל 279.5 מ&quot;מ. הערה: הלייזר המשמש כאן כולל את המפרטים הבאים: 1,064 ננומטר, 20 וואט, רוחב הדופק של 90-120 ns, ותדר חזרה של 20 עד 80 קילו-דופק, עם עוצמת פעימה באור כ -5 x 10 5 W / cm 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ישירות קלט את קובץ האיור (קובץ DXF) על המחשב של מכונת סימון לייזר. לחץ על הלחצן &quot;סמן פרמטר&quot; והזן את הפרמטרים הבאים: מהירות, &quot;800 mm / s;&quot; כוח &quot;, 60%; ותדר, &quot;40 קילוהרץ&quot;. סמן את המונחים &quot;פריים&quot;, &quot;מילוי&quot; ו&quot;מילוי ראשון &quot;. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על כפתור &quot;תצוגה מקדימה&quot; מיקום הדפוס במרכז הזכוכית ITO. לחץ על &quot;סמן דוגמא&quot; כפתור לדפוס זכוכית ITO ( איור 1 א ). </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת גנרטור ארבעה שלב וחיבור שבב ניסיוני <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות את מעגלי הממירים, כפי שמוצג באיור 2 א . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את 4 חוטים על אלקטרודה ארבעה שלב על ידי מגע ישיר עם הקלטת, כפי שמוצג באיור 2 ג . לחלק את &quot;ערוץEl 1 &quot;של מחולל הפונקציה לשני סניפים באמצעות מחבר BNC כפול. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר ענף אחד לחוט (# 1) המחובר לאלקטרודה של איטו והשני לקלט הממיר. חבר את הפלט של הממיר לחוט (# 3), כפי שמוצג באיור 2 ב . </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיבור &quot;ערוץ 2&quot; עם אותו הליך כמו בשלב 1.2.2, אבל להתחבר החוטים (# 2 ו # 4), כפי שמוצג באיור 2 ב . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הניסויים EROT, להגדיר את המעבר פאזה בין שני ערוצים ל 90 °, ישירות על מחולל הפונקציה. החל גל סינוס ב 0.5-4 V מתח משרעת משרעת תדר הנעים בין 100 הרץ ל 5 מגהרץ במהלך הניסויים, כפי שמוצג באיור 2 ד . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הניסויים DEP, חבר סניף אחד של ערוץ 1 אל חוט (# 1) מחובר האלקטרודה ITO והשניקלט של הממיר. חבר את הפלט של הממיר לחוט (# 2). חבר ערוץ 2 באמצעות אותו הליך, אבל חבר את החוטים (# 3 ו- # 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המעבר פאזה בין 2 ערוצים ב 0 °, ישירות על מחולל הפונקציה. החל גל סינוס ב 0.5-4 V מתח משרעת משרעת תדר הנעים בין 100 הרץ ל 5 מגהרץ במהלך הניסויים, כפי שמוצג באיור 2 ד . </li></ol></li></ol> 2. הכנת הדגימות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת חלקיקי יאנוס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה 2 מיקרומטר סיליקה החלקיקים ההשעיה מימית (10% w / w) ב 2,200 xg במשך 1 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 2 μL של חלקיקי סיליקה משקע לתוך צינור microcentrifuge 1.5 מ&quot;ל ולהוסיף 500 μL של אתנול (99.5% V / V). הערה: supernatant לא צריך להשליך; רק לשמור אותו במקרר ב 4 ° C. זה לא צריך להיות resuspended לפני pipettinז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate אתנול סיליקה החלקיקים ההשעיה באמצעות ultrasonicator (43 קילוהרץ, 50 W) במשך דקה 1 ולאחר מכן צנטריפוגה אותו ב 2,200 xg במשך 3 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחליף supernatant עם 500 μL של אתנול לחזור על צעד 2.1.3 שלוש פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחליף supernatant עם μL 8 של אתנול ו sonicate את ההשעיה החלקיקים סיליקה אתנול באמצעות ultrasonicator (43 קילוהרץ, 50 W) במשך 3 דקות. הערה: כ 10 μL של ההשעיה החלקיקים סיליקה אתנול צריך להישאר בצינור בשלב זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 2 μL של ההשעיה החלקיקים סיליקון אתנול ושחרר אותו על שקופית זכוכית רגילה (רוחב: 25 מ&quot;מ, אורך: 75 מ&quot;מ, עובי: 1.2 מ&quot;מ) כדי ליצור טיפה. הערה: כמות זו של השעיה החלקיקים מספיק כדי להכין את monolayers עבור שקופיות 5-6 (2 μL עבור כל שקופית). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לאט לגרור את טיפת החלקיקים סיליקון ethanol מעט עם כוס לכסות כדי ליצור monolayer של חלקיקי סיליקה ( איור 3 </stRong&gt; A ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את השקופית עם monolayer של חלקיקי סיליקה לתוך מכשיר המקרטעת להיות מצופה Au. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את האוויר מתא הבזבז ב 100 mTorr והזריק ארגון במשך 10 דקות (להחליף את האוויר עם ארגון). עצור הזרקת ארגון ולאחר מכן להסיר את הארגון מן החדר ב 70 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר הנוכחי ל -15 mA עבור 200 s. ( איור 3 ב &#39; ); חלקיקי יאנוס כבר מוכנים בשלב זה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ירידה 20 μL של מים DI על שקופיות מקוטעת לגרד את החלקיקים יאנוס מ monolayer באמצעות טיפולי פיפטה 200 μL רגיל. הערה: חלקיקי יאנוס שרטו מן ההשעיה monolayer ב טיפות מים DI בשלב זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה את החלקיק Janus ההשעיה droplet ושחרר אותו צינור 1.5-מ&quot;ל צנטריפוגה נוספת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ההשעיה החלקיקים Janus להכין את המדגם על ידי דילול זה עם מים DI כדי concentrati מתאיםעל ניסויים. הערה: הריכוז של ההשעיה החלקיקים בניסויים המתואר כאן הוא כ 2000 ספירות / μL. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת חלקיקים מתכתיים מצופים במלואם 14 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את בסיס פולימר PDMS ואת סוכן ריפוי על יחס משקל 10: 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלטת סביב שקופיות הזכוכית כדי ליצור את קירות לרוחב של מיכל. יוצקים את התערובת של PDMS על שקופית מוקלטת להשיג שכבת PDMS של 2-3 מ&quot;מ, כפי שמוצג באיור 4 א . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את השקופית מוקלט (מיכל) עם תערובת PDMS בתא אטום ולהפעיל את משאבת ואקום במשך 30 דקות כדי להסיר את הבועות בתערובת PDMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את השקופית מוקלטת (מיכל) עם תערובת PDMS (שלב 2.2.3) לתוך התנור. לרפא את תערובת PDMS ב 70 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות כדי ליצור חותמת PDMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר חותמת PDMS נרפא, להסיר את השקופית ואת הקלטת כדי לקבל את חותמת PDMS, את פני השטחאשר במקור המצורפת לשקופית זכוכית, יוצרים משטח שטוח, כפי שמוצג באיור 4 ב . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את השלבים מ 2.1.1-2.1.8 להכין monolayer של חלקיקים יאנוס על שקופית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש משטח שטוח של חותמת PDMS כדי חותמת monolayer עם לחץ אחיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את חותמת PDMS עם monolayer של חלקיקים יאנוס, אשר הפוך מן שקופיות הזכוכית עשה בשלב 2.1.8, לתוך המכשיר המקרטעת להיות מצופה Au. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את האוויר מהתא החדר ב 100 mTorr והזריק ארגון במשך 10 דקות (להחליף את האוויר עם ארגון). עצור הזרקת ארגון ולאחר מכן להסיר את הארגון מן החדר ב 70 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר הנוכחי ל -15 mA עבור 200 s ( איור 4 ג ); את החלקיקים מתכתי מצופה לחלוטין מוכנים כבר בשלב זה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את השלבים מ 2.1.9-2.1.11 להכין את המדגם לניסויים. </li> &lt;/ Ol&gt; </li></ol> 3. ניסויים למדידת AC Electrokinetic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעטוף 5 חתיכות של סרט פרפין להכין spacer. שלב את מערך האלקטרודה ITO עם spacer הסרט של עובי 500 מיקרומטר באמצעות אקדח חום ומניחים את האלקטרודה על הבמה מיקרוסקופ. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ירידה 8 μL של השעיה החלקיקים, אשר הוכן במדרגות 2.1 ו 2.2, אל מרכז המערך אלקטרודה לחצות. מניחים כוס לכסות על spacer. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הניסויים EROT, על מחולל הפונקציה, להגדיר את המעבר פאזה בין 2 ערוצים ל 90 °. החל גל סינוס במשרעת מתח של 0.5-4 pp ובתדירות הנעה בין 100 הרץ ל 5 מגה-הרץ במהלך הניסויים (בהתבסס על החיבור בשלבים 1.2.2-1.2.3). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את טופס גל על ​​ידי לחיצה על כפתור waveform על מחולל הפונקציה. הזן את ערך המתח והתדר באמצעות הלחצנים הממוספרים על הפונקציהNerator ולאחר מכן להפעיל את האות AC על ידי לחיצה על כפתור &quot;פלט&quot;. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הניסויים DEP, להגדיר את המעבר פאזה בין 2 ערוצים ל 0 °. החלת גל סינוס על משרעת מתח 0.5-4 V עמ &#39; תדר של 100 הרץ ל 5 מגהרץ במהלך הניסויים (מבוסס על חיבורים בשלב 1.2.5) על ידי הגדרת מחולל הפונקציה כמו בשלב 3.2.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את האות AC על ידי לחיצה על כפתור &quot;פלט&quot; וללכוד את התמונות של תנועה החלקיקים סיבוב תחת מיקרוסקופ אופטי הפוך עם 40X, NA 0.6 המטרה באמצעות מצלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט את התמונות של תנועה החלקיקים ואת הסיבוב לתוכנה ולנתח את המסלול של חלקיקים על ידי מעקב החלקיקים כדי להשיג את החלקיקים ואת מהירות זוויתית. הערה: התוכנה &quot;תמונה J&quot; ו &quot;MultiTracker&quot; תוסף שימשו כאן binarization התמונה מעקב החלקיקים. </li></ol>

<ol>
	<li>Walther, A., M&#252;ller, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Janus+particles.">Janus particles.</a> Soft Matter. 4 (4), 663-668 (2008).</li><li>Chen, Y. -. L., Jiang, H. -. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrorotation+of+a+metallic+coated+Janus+particle+under+AC+electric+fields.">Electrorotation of a metallic coated Janus particle under AC electric fields.</a> Appl Phys Lett. 109 (19), 191605 (2016).</li><li>Zhang, L., Zhu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+assembly+of+janus+particles+under+high+frequency+ac-electric+fields:+Effects+of+medium+conductivity+and+colloidal+surface+chemistry.">Directed assembly of janus particles under high frequency ac-electric fields: Effects of medium conductivity and colloidal surface chemistry.</a> Langmuir. 28 (37), 13201-13207 (2012).</li><li>Gangwal, S., Cayre, O. J., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectrophoretic+assembly+of+metallodielectric+Janus+particles+in+AC+electric+fields.">Dielectrophoretic assembly of metallodielectric Janus particles in AC electric fields.</a> Langmuir. 24 (23), 13312-13320 (2008).</li><li>Zhang, L., Zhu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectrophoresis+of+Janus+particles+under+high+frequency+ac-electric+fields.">Dielectrophoresis of Janus particles under high frequency ac-electric fields.</a> Appl Phys Lett. 96 (14), 141902 (2010).</li><li>Chen, J., Zhang, H., Zheng, X., Cui, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Janus+particle+microshuttle:+1D+directional+self-propulsion+modulated+by+AC+electrical+field.">Janus particle microshuttle: 1D directional self-propulsion modulated by AC electrical field.</a> AIP Adv. 4 (3), 031325 (2014).</li><li>Gangwal, S., Cayre, O. J., Bazant, M. Z., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced-charge+electrophoresis+of+metallodielectric+particles.">Induced-charge electrophoresis of metallodielectric particles.</a> Phys Rev Lett. 100 (5), 058302 (2008).</li><li>Peng, C., Lazo, I., Shiyanovskii, S. V., Lavrentovich, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced-charge+electro-osmosis+around+metal+and+Janus+spheres+in+water:+Patterns+of+flow+and+breaking+symmetries.">Induced-charge electro-osmosis around metal and Janus spheres in water: Patterns of flow and breaking symmetries.</a> Phys Rev E. 90 (5), 051002 (2014).</li><li>Ramos, A., Garc&#237;a-S&#225;nchez, P., Morgan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AC+electrokinetics+of+conducting+microparticles:+A+review.">AC electrokinetics of conducting microparticles: A review.</a> Curr Opin Colloid Interface Sci. 24, 79-90 (2016).</li><li>Hong, L., Jiang, S., Granick, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+method+to+produce+Janus+colloidal+particles+in+large+quantity.">Simple method to produce Janus colloidal particles in large quantity.</a> Langmuir. 22 (23), 9495-9499 (2006).</li><li>Bhaskar, S., Hitt, J., Chang, S. W. L., Lahann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multicompartmental+microcylinders.">Multicompartmental microcylinders.</a> Angewandte Chemie International Edition. 48 (25), 4589-4593 (2009).</li><li>Nie, Z., Li, W., Seo, M., Xu, S., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Janus+and+ternary+particles+generated+by+microfluidic+synthesis:+design,+synthesis,+and+self-assembly.">Janus and ternary particles generated by microfluidic synthesis: design, synthesis, and self-assembly.</a> J Am Chem Soc. 128 (29), 9408-9412 (2006).</li><li>Jiang, H. -. R., Yoshinaga, N., Sano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+motion+of+a+Janus+particle+by+self-thermophoresis+in+a+defocused+laser+beam.">Active motion of a Janus particle by self-thermophoresis in a defocused laser beam.</a> Phys Rev Lett. 105 (26), 268302 (2010).</li><li>Pawar, A. B., Kretzschmar, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+patchy+particles+by+glancing+angle+deposition.">Multifunctional patchy particles by glancing angle deposition.</a> Langmuir. 25 (16), 9057-9063 (2009).</li><li>Garc&#237;a-S&#225;nchez, P., Ren, Y., Arcenegui, J. J., Morgan, H., Ramos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternating+current+electrokinetic+properties+of+gold-coated+microspheres.">Alternating current electrokinetic properties of gold-coated microspheres.</a> Langmuir. 28 (39), 13861-13870 (2012).</li><li>Ren, Y. K., Morganti, D., Jiang, H. Y., Ramos, A., Morgan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrorotation+of+metallic+microspheres.">Electrorotation of metallic microspheres.</a> Langmuir. 27 (6), 2128-2131 (2011).</li><li>Jones, T. B., Jones, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electromechanics of particles. , (2005).</li><li>Morganti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> AC electrokinetic analysis of chemically modified microparticles. , (2012).</li><li>Morgan, H., Hughes, M. P., Green, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+submicron+bioparticles+by+dielectrophoresis.">Separation of submicron bioparticles by dielectrophoresis.</a> Biophys J. 77 (1), 516-525 (1999).</li><li>Ren, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced-charge+electroosmotic+trapping+of+particles.">Induced-charge electroosmotic trapping of particles.</a> Lab Chip. 15 (10), 2181-2191 (2015).</li></ol>

למחברים אין מה לחשוף.

בודה מערכים אלקטרודה אלקטרודה באמצעות סיבים לייזר מכונת סימון מספק שיטה מהירה להכין אלקטרודות עם דפוסי שרירותי. עם זאת, ישנם עדיין כמה חסרונות בשיטה זו, כגון ספקים תשלום פחות דיוק ייצור נמוך של אלקטרודות איטו לעומת אלקטרודות מתכת שנוצרו על ידי שיטות מסורתיות. חסרונו...

חלקיקי יאנוס, הקרויים על שם האל הרומי עם פנים כפולות, הם חלקיקים אסימטריים ששני הצדדים שלהם בעלי תכונות פיזיות שונות או כימיות שונות 1 , 2 . בשל תכונה אסימטרית זו, חלקיקי יאנוס מפגינים תשובות מיוחדות בשדות חשמליים, כגון DEP 3 , 4 , 5 , 6 , EROT 2 , ו electrophoresis המושרה (ICEP) 7 , 8 , 9 . לאחרונה, מספר שיטות להכנת חלקיקי יאנוס דווחו, כולל שיטת תחליב Pickering 10 , שיטת electrohydrodynamic co-jetting 11 , ואת שיטת photopolymerization microfluidic 12 . עם זאת, שיטות אלה דורשים סדרה של compהתקנים ונהלים מורשים. מאמר זה מציג שיטה פשוטה להכין חלקיקים יאנוס מצופה לחלוטין חלקיקים מתכתיים. Monolayer של חלקיקי סיליקה מיקרו בקנה מידה מוכן בתהליך ייבוש והוא הכניסו לתוך המכשיר המקרטעת להיות מצופה Au. חצי כדור אחד של החלקיק הוא מוצל, ורק את חצי הכדור השני מצופה Au 2 , 13 . Monolayer של החלקיק יאנוס הוא חותמת עם polydimethylsiloxane (PDMS) חותמת ולאחר מכן טיפל עם תהליך ציפוי השני להכין חלקיקים מתכתיים מצופים 14 . כדי לאפיין את המאפיינים החשמליים של חלקיק יאנוס, תגובות שונות אלקטרוכינטי AC, כגון DEP, EROT, ו-אוריינטציה אלקטרונית, נמצאים בשימוש נרחב 9 , 15 , 16 , 17 , 18 <sלמעלה, 19 . לדוגמה, EROT היא תגובה סיבובית של מצב יציב של חלקיק תחת שדה חשמלי מסתובב חיצונית 2 , 9 , 15 , 16 . על ידי מדידת ה- EROT, ניתן להשיג את האינטראקציה בין הדיפול המושרה של החלקיקים לבין השדות החשמליים. DEP, הנובע מן האינטראקציה בין דיפולס המושרה לבין שדה חשמלי לא אחיד, מסוגל להוביל לתנועה החלקיקים 3 , 4 , 5 , 9 , 15 . סוגים שונים של חלקיקים ניתן למשוך (DEP חיובי) או דחוי מ (DEP שלילי) את קצוות האלקטרודה, אשר משמש כדרך כללית מניפולציה ואפיון חלקיקים במכשיר microfluidic. טרנספורמציה (DEP) ו rota<html> Tional (EROT) המאפיינים של החלקיקים מתחת לשדה החשמלי נשלטים על ידי החלק האמיתי והדמיוני של הגורם Clausius-Mossotti (CM), בהתאמה. גורם CM תלוי בתכונות החשמליות של החלקיקים והנוזל שמסביב, אשר מתגלות בתדירות האופיינית, ω c = 2σ / aC DL , של DEP ו- EROT, כאשר σ הוא מוליכות נוזלית, הוא רדיוס החלקיקים, ו - DL DL הוא הקיבולת של שכבה כפולה חשמל 15 , 16 . כדי למדוד את EROT ו DEP של חלקיקים, דפוסי מערך האלקטרודה תוכנן במיוחד. באופן מסורתי, טכניקה photolithographic משמש ליצירת מערכים אלקטרודה דורש סדרה של הליכים מסובכים, כולל ציפוי ספין photoresist, יישור מסכה, חשיפה, ופיתוח 15 , 18 ,S = &quot;xref&quot;&gt; 19 , 20 . במאמר זה, ייצור מהיר של מערכים אלקטרודה מודגם על ידי דפוס אופטי ישיר. שכבה דקה שקופה של שכבת ה- ITO, המצופה על מצע הזכוכית, מוסרת חלקית על ידי מכונת סיבים בלייזר סיבים (1,064 ננומטר, רוחב 20 וואט, 90-120 ns ודופק 20 עד 80 קילו-הרץ) מערך אלקטרודות בעל ארבעה פאזות. המרחק בין האלקטרודות באלכסון הוא 150-800 מיקרומטר, אשר יכול להיות מותאם כדי להתאים את הניסויים. מערך ארבע אלקטרודות שלב ניתן להשתמש כדי לאפיין ולרכז חלקיקים במכשירים microfluidic שונים 15 , 16 , 18 . כדי ליצור את השדה החשמלי בן ארבע השורות, מערך האלקטרודה מחובר למעבד מחולל פונקציה של 2 ערוצים ולשני ממירים. מעבר פאזה בין האלקטרודות הסמוכות נקבע על 90 ° (עבור EROT) או 180 ° (עבור DEP) 15 . אות ה- AC מוחל על משרעת מתח של 0.5 עד 4 וולט, והתדרים נע בין 100 הרץ ל -5 מגה-הרץ במהלך תהליך הפעולה. חלקיקי יאנוס, חלקיקים מתכתיים, וחלקיקי סיליקה משמשים דגימות למדידת תכונות electroinetic AC שלהם. השעיות של החלקיקים ממוקמים על אזור המרכז של המערך אלקטרודה נצפים תחת מיקרוסקופ אופטי הפוך עם 40X, NA 0.6 המטרה. החלקיקים תנועה סיבוב נרשמות עם מצלמה דיגיטלית. תנועת ה- DEP נרשמת באזור החילוני, בין 40 ל -65 מיקרומטר במרחק רדיקלי ממרכז המערך, ו- EROT נרשם באזור המעגלי, 65 מיקרומטר במרחק רדיקאלי ממרכז המערך. מהירות החלקיקים וזווית הזווית נמדדים בשיטת מעקב החלקיקים. החלקיקים centroids נבדלים בקנה מידה אפור או גיאומטריה של חלקיקים באמצעות תוכנה. מהירות החלקיקים וזווית זוויתית מתקבלים על ידימדידת את התנועות של centroids החלקיקים. מאמר זה מספק שיטה פשוטה לפברק במהירות מערכים אלקטרודה בדפוס שרירותי. הוא מציג את ההכנה של חלקיקים מתכתיים מצופים חלקית או חלקית, אשר ניתן להשתמש בתחומים שונים, עם שימושים החל ביולוגיה ליישומים בתעשייה.

<table><tbody><tr><td>Silica Microsphere-2.34 &amp;micro;m</td><td>Bangs Laboratories</td><td>SS04N</td><td></td></tr><tr><td>Ethyl Alcohol (99.5%)</td><td>KATAYAMA CHEMICAL</td><td>E-0105</td><td></td></tr><tr><td>SYLGARD 184 A&amp;amp;B Silicone Elastomer(PDMS)</td><td>DOW CORNING</td><td></td><td>PDMS&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;ITO glass</td><td>Luminescence Technology</td><td>LT-G001</td><td></td></tr><tr><td>Fiber laser marking machine</td><td>Taiwan 3Axle Technology</td><td>TAFB-R-20W</td><td></td></tr><tr><td>&amp;nbsp;2-channel function generator</td><td>Gwinsek</td><td>AFG-2225</td><td></td></tr><tr><td>CMOS camera</td><td>Point Grey</td><td>GS3-U3-32S4M-C</td><td></td></tr><tr><td>Sputter</td><td>JEOL</td><td>JFC-1100E</td><td></td></tr><tr><td>Operational Amplifiers</td><td>Texas Instruments</td><td>LM6361N</td><td>OP invertor&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Ultrasonic Cleaner</td><td>Gui Lin Yiyuan Ultrasonic Machinery Co.</td><td>DG-1</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifuge</td><td>Scientific Specialties, Inc.</td><td></td><td>1.5ml</td></tr><tr><td>Mini Centrifuge</td><td>LMS</td><td>MC-MCF-2360</td><td></td></tr><tr><td>Microscope cover glass</td><td>Marienfeld-Superior</td><td></td><td>18*18mm</td></tr><tr><td>Inverted optical microscope</td><td>Olympus</td><td>OX-71&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>bemis</td><td></td><td>spacer</td></tr></tbody></table>

preparation of janus particles and alternating current electrokinetic measurements with a rapidly fabricated indium tin oxide electrode array

מאמר זה מספק שיטה פשוטה להכין חלקיקי מתכת מצופה חלקית או מלאה כדי לבצע את ייצור מהירה של מערכים אלקטרודה, אשר יכול להקל על ניסויים חשמליים במכשירים microfluidic. חלקיקי יאנוס הם חלקיקים אסימטריים המכילים שני מאפייני שטח שונים על שני הצדדים שלהם. כדי להכין חלקיקי יאנוס, monolayer של חלקיקי סיליקה מוכן על ידי תהליך ייבוש. זהב (Au) מופקד על צד אחד של כל חלקיק באמצעות התקן המקרטעת. החלקיקים המתכתיים המצופים במלואם הושלמו לאחר תהליך הציפוי השני. כדי לנתח את המאפיינים משטח חשמלי של חלקיקים יאנוס, החלפה הנוכחית (AC) מדידות electrokinetic, כגון dilectrophoresis (DEP) ו electrorotation (EROT) - אשר דורשים מערכי אלקטרודה תוכנן במיוחד במכשיר הניסוי - מבוצעות. עם זאת, שיטות מסורתיות כדי לפברק מערכים אלקטרודה, כגון הטכניקה photolithographic, דורשים סדרהשל נהלים מסובכים. כאן, אנו מציגים שיטה גמישה כדי לפברק מערך אלקטרודה מתוכנן. תחמוצת פח אינדיום (ITO) זכוכית הוא בדוגמת על ידי לייזר סיבים מכונת סימון (1,064 ננומטר, 20 וואט, 90-120 ns רוחב הדופק, 20 ו - 80 קילוהרץ הדופק חוזרת הדופק) כדי ליצור מערך אלקטרודה ארבעה שלבים. כדי ליצור את השדה החשמלי בן ארבע השלב, האלקטרודות מחוברות לגנרטור של 2 ערוצים ולשתי ממירים. מעבר פאזה בין האלקטרודות הסמוכות נקבע על 90 ° (עבור EROT) או 180 ° (עבור DEP). תוצאות נציג של מדידות electroinetic AC עם ארבעה שלב מערך אלקטרודות ה- ITO מוצגים.

המערך אלקטרודה ארבעה שלב נוצר על ידי סיבים לייזר מכונת סימון. שכבת מוליך איטו מצופה על הזכוכית מוסר על ידי לייזר להתמקד כדי ליצור דפוס לחצות עם פער של 160 מיקרומטר, כפי שמוצג באיור 1 ב &#39; . <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="1" style=";...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Janus Particles and Alternating Current Electrokinetic Measurements with a Rapidly Fabricated Indium Tin Oxide Electrode Array at JoVE.com

Preparation of Janus Particles and Alternating Current Electrokinetic Measurements with a Rapidly Fabricated Indium Tin Oxide Electrode Array

במאמר זה, שיטה פשוטה להכין חלקיקים מתכתי מצופה חלקית או מלאה כדי לבצע מדידות רכוש electrokinetic AC עם מערך פחמיום אינדיום במהירות פח (ITO) אלקטרודה הוא הפגינו.

הכנת חלקיקים Janus ומדידות זרם Electrokinetic הנוכחי עם המהדהד אינדיום פח תחמוצת אלקטרודה מערך

This article provides a simple method to prepare partially or fully coated metallic particles and to perform the rapid fabrication of electrode arrays, ...

preparation-janus-particles-alternating-current-electrokinetic

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Engineering

Unit 1

AC Circuit Analysis

SCIENTISTS IN ACTION

8.1K Views.  National Taiwan University.  במאמר זה, שיטה פשוטה להכין חלקיקים מתכתי מצופה חלקית או מלאה כדי לבצע מדידות רכוש electrokinetic AC עם מערך פחמיום אינדיום במהירות פח (ITO) אלקטרודה הוא הפגינו. 

Video: Preparation of Janus Particles and Alternating Current Electrokinetic Measurements with a Rapidly Fabricated Indium Tin Oxide Electrode Array

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. During insertion or removal of alkali metal ions, the redox states of transition metals in the compounds change and structural transformations such as phase transitions and/or lattice parameter increases or decreases occur. These behaviors in turn determine important characteristics of the batteries such as the potential profiles, rate capabilities, and cycle lives. The extremely bright and tunable x-rays produced by synchrotron radiation allow rapid acquisition of high-resolution data that provide information about these processes. Transformations in the bulk materials, such as phase transitions, can be directly observed using X-ray diffraction (XRD), while X-ray absorption spectroscopy (XAS) gives information about the local electronic and geometric structures (e.g.&#160;changes in redox states and bond lengths). In situ experiments carried out on operating cells are particularly useful because they allow direct correlation between the electrochemical and structural properties of the materials. These experiments are time-consuming and can be challenging to design due to the reactivity and air-sensitivity of the alkali metal anodes used in the half-cell configurations, and/or the possibility of signal interference from other cell components and hardware. For these reasons, it is appropriate to carry out ex situ experiments (e.g.&#160;on electrodes harvested from partially charged or cycled cells) in some cases. Here, we present detailed protocols for the preparation of both ex situ and in situ samples for experiments involving synchrotron radiation and demonstrate how these experiments are done.

We describe the use of synchrotron X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray diffraction (XRD) techniques to probe details of intercalation/deintercalation processes in electrode materials for Li-ion and Na-ion batteries. Both in situ and ex situ experiments are used to understand structural behavior relevant to the operation of devices

אפיון של חומרי אלקטרודה לסוללות ליתיום יון ויון נתרן באמצעות טכניקות Synchrotron קרינה

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

Reductive Electropolymerization of a Vinyl-containing Poly-pyridyl Complex on Glassy Carbon and Fluorine-doped Tin Oxide Electrodes

Controllable electrode surface modification is important in a number of fields, especially those with solar fuels applications. Electropolymerization is one surface modification technique that electrodeposits a polymeric film at the surface of an electrode by utilizing an applied potential to initiate the polymerization of substrates in the Helmholtz layer. This useful technique was first established by a Murray-Meyer collaboration at the University of North Carolina at Chapel Hill in the early 1980s and utilized to study numerous physical phenomena of films containing inorganic complexes as the monomeric substrate. Here, we highlight a procedure for coating electrodes with an inorganic complex by performing reductive electropolymerization of the vinyl-containing poly-pyridyl complex onto glassy carbon and fluorine doped tin oxide coated electrodes. Recommendations on electrochemical cell configurations and troubleshooting procedures are included. Although not explicitly described here, oxidative electropolymerization of pyrrole-containing compounds follows similar procedures to vinyl-based reductive electropolymerization but are far less sensitive to oxygen and water.

A procedure for performing reductive electropolymerization of vinyl-containing compounds onto glassy carbon and fluorine doped tin-oxide coated electrodes is presented. Recommendations on electrochemical cell configurations and troubleshooting procedures are included. Although not explicitly described here, oxidative electropolymerization of pyrrole-containing compounds follows similar procedures to vinyl-based reductive electropolymerization.

Electropolymerization המצמצם של קומפלקס פולי-pyridyl המכיל ויניל עליו מזוגג פחמן וטין אוקסיד אלקטרודות מסוממת-פלואור

Controllable electrode surface modification is important in a number of fields, especially those with solar fuels applications. Electropolymerization is ...

Chemistry

Patterning Cells on Optically Transparent Indium Tin Oxide Electrodes

The ability to exercise precise spatial and temporal control over cell-surface interactions is an important prerequisite to the assembly of multi-cellular constructs serving as in vitro mimics of native tissues.  In this study, photolithography and wet etching techniques were used to fabricate individually addressable indium tin oxide (ITO) electrodes on glass substrates.  The glass substrates containing ITO microelectrodes were modified with poly(ethylene glycol) (PEG) silane to make them protein and cell resistive.  Presence of insulating PEG molecules on the electrode surface was verified by cyclic voltammetry employing potassium ferricyanide as a redox reporter molecule.  Importantly, the application of reductive potential caused desorption of the PEG layer, resulting in regeneration of the conductive electrode surface and appearance of typical ferricyanide redox peaks.    Application of reductive potential also corresponded to switching of ITO electrode properties from cell non-adhesive to cell-adhesive. Electrochemical stripping of PEG-silane layer from ITO microelectrodes allowed for cell adhesion to take place in a spatially defined fashion, with cellular patterns corresponding closely to electrode patterns.  Micropatterning of several cell types was demonstrated on these substrates.   In the future, the control of the biointerfacial properties afforded by this method will allow to engineer cellular microenvironments through the assembly of three or more cell types into a precise geometric configuration on an optically transparent substrate.

Non-fouling PEG silane monolayer was desorbed from individually addressable ITO electrodes on glass by application of a reductive potential. Electrochemical stripping of PEG-silane layer from ITO microelectrodes allowed for cell adhesion to take place in a spatially defined fashion, with cellular patterns corresponding closely to electrode patterns.

דפוסים על תאים שקוף אופטית טין אלקטרודות תחמוצת אינדיום

The ability to exercise precise spatial and temporal control over cell-surface interactions is an important prerequisite to the assembly of multi-cellular ...

Biology

AC Electrokinetic Phenomena Generated by Microelectrode Structures

The field of AC electrokinetics is rapidly growing due to its ability to perform dynamic fluid and particle manipulation on the micro- and nano-scale, which is essential for Lab-on-a-Chip applications. AC electrokinetic phenomena use electric fields to generate forces that act on fluids or suspended particles (including those made of dielectric or biological material) and cause them to move in astonishing ways1, 2. Within a single channel, AC electrokinetics can accomplish many essential on-chip operations such as active micro-mixing, particle separation, particle positioning and micro-pattering. A single device may accomplish several of those operations by simply adjusting operating parameters such as frequency or amplitude of the applied voltage. Suitable electric fields can be readily created by micro-electrodes integrated into microchannels. It is clear from the tremendous growth in this field that AC electrokinetics will likely have a profound effect on healthcare diagnostics3-5, environmental monitoring6 and homeland security7.

In general, there are three AC Electrokinetic phenomena (AC electroosmosis, dielectrophoresis and AC electrothermal effect) each with unique dependencies on the operating parameters. A change in these operating parameters can cause one phenomena to become dominant over another, thus changing the particle or fluid behavior. 

It is difficult to predict the behavior of particles and fluids due to the complicated physics that underlie AC electrokinetics. It is the goal of this publication to explain the physics and elucidate particle and fluid behavior. Our analysis also covers how to fabricate the electrode structures that generate them, and how to interpret a wide number of experimental observations using several popular device designs. This video article will help scientists and engineers understand these phenomena and may encourage them to start using AC Electrokinetics in their research.

Manipulating fluids and suspended particles in the micro- and nano-scale is becoming more of a reality as enabling technologies, like AC electrokinetics, continue to develop. Here, we discuss the physics behind AC electrokinetics, how to fabricate these devices and how to interpret the experimental observations.

AC תופעות electrokinetic שנוצר על ידי מבנים microelectrode

The field of AC electrokinetics is rapidly growing due to its ability to perform dynamic fluid and particle manipulation on the micro- and nano-scale, ...

Characterizing Electron Transport through Living Biofilms

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under physiologically relevant conditions.1 These measurements are performed on living biofilms in aqueous medium using source and drain electrodes patterned on a glass surface in a specialized configuration referred to as an interdigitated electrode (IDA) array. A biofilm is grown that extends across the gap connecting the source and drain. Potentials are applied to the electrodes (ES and ED) generating a source-drain current (ISD) through the biofilm between the electrodes. The dependency of electrical conductivity on gate potential (the average of the source and drain potentials, EG = [ED + ES]/2) is determined by systematically changing the gate potential and measuring the resulting source-drain current. The dependency of conductivity on gate potential provides mechanistic information about the extracellular electron transport process underlying the electrical conductivity of the specific biofilm under investigation. The electrochemical gating measurement method described here is based directly on that used by M. S. Wrighton2,3 and colleagues and R. W. Murray4,5,6 and colleagues in the 1980&#39;s to investigate thin film conductive polymers.

A protocol for measuring electrical conductivity of living microbial biofilms under physiologically relevant conditions is presented.

אפיון תחבורה אלקטרון דרך חיים Biofilms

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under ...

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was employed here for demonstration purposes. Multiple evaporation tests on the model compound as a humectant with various concentrations in solutions were conducted for comparison purposes. A conventional weight loss approach is known as the most straightforward, but time-consuming, measurement technique for evaporation rate detection. Yet, a clear disadvantage is that a large volume of sample is required and multiple sample tests cannot be conducted at the same time. For the first time in literature, an electrical impedance sensing chip is successfully applied to a real-time evaporation investigation in a time sharing, continuous and automatic manner. Moreover, as little as 0.5 ml of test samples is required in this impedance-based apparatus, and a large impedance variation is demonstrated among various dilute solutions. The proposed high-sensitivity and fast-response impedance sensing system is found to outperform a conventional weight loss approach in terms of evaporation rate detection.

This paper presents an impedance-based apparatus for evaporation rate detection of solutions. It offers clear advantages over a conventional weight loss approach: a fast response, high-sensitivity detection, a small sample requirement, multiple sample measurements, and easy disassembly for cleaning and reuse purposes.

בעל ביצועים גבוהים פלטפורמת עכבה מבוססת איתור דרג אידוי

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

Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due to their long coherence time and their capability to manipulate and detect individual quantum bits (qubits). In more recent years, microfabricated surface ion traps have received more attention for large-scale integrated qubit platforms. This paper presents a microfabrication methodology for ion traps using micro-electro-mechanical system (MEMS) technology, including the fabrication method for a 14 &#181;m-thick dielectric layer and metal overhang structures atop the dielectric layer. In addition, an experimental procedure for trapping ytterbium (Yb) ions of isotope 174 (174Yb+) using 369.5 nm, 399 nm, and 935 nm diode lasers is described. These methodologies and procedures involve many scientific and engineering disciplines, and this paper first presents the detailed experimental procedures. The methods discussed in this paper can easily be extended to the trapping of Yb ions of isotope 171 (171Yb+) and to the manipulation of qubits.

This paper presents a microfabrication methodology for surface ion traps, as well as a detailed experimental procedure for trapping ytterbium ions in a room-temperature environment.

שיטות נסיוניות שמחייב יונים באמצעות Microfabricated על פני השטח מלכודות יונים

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

יון ממוקדת קרן פבריקציה נוספת של Nanobatteries המבוסס על LiPON של מצב מוצק ליתיום בחיי עיר בדיקה

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

A Method for Systematic Electrochemical and Electrophysiological Evaluation of Neural Recording Electrodes

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant characteristics.&#160;This precludes a rational selection of a particular implant as optimal for a particular application and the development of new materials based on the most critical performance parameters.&#160;This article develops a protocol for in vitro and in vivo testing of neural recording electrodes.&#160;Recommended parameters for electrochemical and electrophysiological testing are documented with the key steps and potential issues discussed.&#160;This method eliminates or reduces the impact of many systematic errors present in simpler in vivo testing paradigms, especially variations in electrode/neuron distance and between animal models.&#160;The result is a strong correlation between the critical in vitro and in vivo responses, such as impedance and signal-to-noise ratio.&#160;This protocol can easily be adapted to test other electrode materials and designs.&#160;The in vitro techniques can be expanded to any other nondestructive method to determine further important performance indicators.&#160;The principles used for the surgical approach in the auditory pathway can also be modified to other neural regions or tissue.

Different electrode coatings affect neural recording performance through changes to electrochemical, chemical and mechanical properties. Comparison of electrodes in vitro is relatively simple, however comparison of in vivo response is typically complicated by variations in electrode/neuron distance and between animals. This article provides a robust method to compare neural recording electrodes.

שיטה לאלקטרוכימי שיטתי ואלקטרו הערכה של אלקטרודות הקלטה עצביות

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant ...

Neuroscience

Performing In Situ Closed-Cell Gas Reactions in the Transmission Electron Microscope

Gas reactions studied by in situ electron microscopy can be used to capture the real-time morphological and microchemical transformations of materials at length scales down to the atomic level. In situ closed-cell gas reaction (CCGR) studies performed using (scanning) transmission electron microscopy (STEM) can separate and identify localized dynamic reactions, which are extremely challenging to capture using other characterization techniques. For these experiments, we used a CCGR holder that utilizes microelectromechanical systems (MEMS)-based heating microchips (hereafter referred to as &#34;E-chips&#34;). The experimental protocol described here details the method for performing in situ gas reactions in dry and wet gases in an aberration-corrected STEM. This method finds relevance in many different materials systems, such as catalysis and high-temperature oxidation of structural materials at atmospheric pressure and in the presence of various gases with or without water vapor. Here, several sample preparation methods are described for various material form factors. During the reaction, mass spectra obtained with a residual gas analyzer (RGA) system with and without water vapor further validates gas exposure conditions during reactions. Integrating an RGA with an in situ CCGR-STEM system can, therefore, provide critical insight to correlate gas composition with the dynamic surface evolution of materials during reactions. In situ/operando studies using this approach allow&#160;for detailed investigation of the fundamental reaction mechanisms and kinetics that occur at specific environmental conditions (time, temperature, gas, pressure), in real-time, and at high spatial resolution.

Performing In Situ Closed-Cell Gas Reactions in the Transmission Electron Microscope

Here, we present a protocol for performing in situ TEM closed-cell gas reaction experiments while detailing several commonly used sample preparation methods.

ביצוע באתרו תגובות גז תא סגור במיקרוסקופ אלקטרונים ההולכה

Gas reactions studied by in situ electron microscopy can be used to capture the real-time morphological and microchemical transformations of materials at ...