2007-11-17

以 3D 奈米圖樣「光塑」清晰的微粒子

New method for the production of defined microparticles with 3-D nanopatterns
http://www.physorg.com/news114345613.html

November 15, 2007

許多科學家正狂熱地開發可靠但簡單的方法用以製造具有明確尺寸與形狀的微小顆粒,那在 2D 或 3D 上包覆特殊規律圖案,而且都是奈米或微米等級。這些微型物體在現代技術中有數不盡的應用,從診斷系統到產生人工組織到改善資料貯存。

在 MIT 一個由 Edwin L. Thomas 與 Patrick S. Doyle 領軍的團隊現在開發出一種新方法,能大規模合成具有三維圖樣的聚合物粒子,在次微米的範圍下具有形態學上的特性。如同在 Angewandte Chemie 期刊中的描述,利用停止流干涉微影術(stop-flow interference lithography),該團隊能夠產生雙面(Janus,古羅馬的雙面神)粒子,具有二種不同化學特性的半球。

"我們的新方法是相位遮照干涉微影術(phase mask interference lithography)與微射流微影術(mirofluidic flow lithography)的一種結合," 研究者解釋道。聚合物(其構成是由光線所誘發)的液態前驅物,被引入一個微射流系統(該系統的通道只有幾微米寬)。該裝置底部是一種相位遮罩,具有一種週期性的表面結構。

這種佈置是透過一種能界定產出粒子形狀的透明遮罩所照亮。在一份測試樣品中,這些遮罩都是邊長 60 微米的三角形。一旦平行的光線通過相位遮罩嚴密的週期性表面結構,其結果就是液體中,光線強度的一種複雜三維分佈(即干涉)。

在光線強度高的區域,聚合物前驅物在固態水凝膠(solid hydrogel)中交叉連接以形成三維結構。以這種方法,研究者能夠賦予三角形粒子一種多節的、格狀的結構。

因為這種方法能持續不斷運作,因此可以獲得相當高的產出:液體流入,然後聚合形成粒子,在下一部份的液體過來後粒子馬上被沖離 -- 全部過程不到一秒鐘。將較於其他技術,液體無須在平坦的一層支撐物上沈澱然後逐步形成。

此外,在一個微通道(microchannel)內,有可能讓二種不同的液體一起流過而不會混合。如果這個透明遮罩經過調整,讓光線沿著二液體之間的邊界區域四週照亮,這樣的製程就能夠產生「雙面粒子」,具有二種不同化學特性的半球。

※ 相關報導:

* A Route to Three-Dimensional Structures in a Microfluidic Device: Stop-Flow Interference Lithography
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/116327457/ABSTRACT

Ji-Hyun Jang, Dr., Dhananjay Dendukuri, Dr., T. Alan Hatton,
Prof., Edwin L. Thomas, Prof., Patrick S. Doyle, Prof.
Angewandte Chemie International Edition,
Published Online: 8 Oct 2007
10.1002/anie.200703525

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