Полученные результаты и выводы

1. Исследовались образцы полимеров и стекла на взаимодействие с водой и щелочью после физической и химической обработки.

2. Метод плазменной обработки является эффективным, но действует ограниченное время, не более 1 часа.

3. При напылении тонкой пленки из золота свойства поверхности материала изменяются. При этом сплошность покрытия при магнетронном напылении также зависит от материала подложки. Среди исследуемых материалов наиболее однородное покрытие было сформировано на ПК.

4. При использовании метода фотолитографии и кислотного травления в подложке формируется неоднородная поверхность, неравномерность которой определяется материалом подложки (в частности, ее однородностью). Кроме того, при кислотном травлении стекла поверхность становится гидрофобной.

5. ПК – наиболее устойчивый материал с точки зрения обработки поверхности (после облучения УФ практически не меняет свои свойства, а слой золота даже в 6 нм наносится равномерно).

6. ПММА – обладает несколько худшими свойствами с точки зрения физической обработки. После воздействия УФ-излучением меняется поверхностная структура. В случае необходимости создания токопроводящего слоя требуется напыление более толстого слоя для получения сплошной поверхности.

7. Изучение влияния технологических погрешностей показало, что изготовление стеклянно-кремниевого МФЧ методом фотолитографии и травления дает хорошо воспроизводимые значения размеров каналов с приемлемой точностью для выполнения аналитических действий с пробой. Применение метода лазерной абляции для изготовления полимерного МФЧ приводит к аналогичной погрешности дозирования пробы. Максимальная погрешность дозирования составила в обоих случаях порядка 8%.

Дальнейшим развитием данных исследований является изучение свойств гидрофильности и гидрофобности после УФ воздействия, изучение изменения контактных углов при воздействии буферными растворами (боратный, фосфатный и др.) после модификации материалов, а также создание микрочипов с модифицированными каналами.

Заключение

В работе продемонстрирована возможность измерений и контроля некоторых основных характеристик микрофлюидных чипов, а именно:

- геометрических размеров сечения каналов, измерение которых позволяет оценить погрешность дозирования пробы;

- свойств смачивания поверхности, что дает возможность получить информацию о потоках жидкости в канале;

- неоднородности поверхности, что также позволяет получить необходимые оценки для прогнозирования потоков в микроканалах.

Важным является контроль свойств и характеристик элементов микрочипа на всех стадиях производства и на финишной стадии изготовления. Вышеперечисленные характеристики определяют основные аналитические характеристики чипа, в том числе:

- погрешность вводимой пробы,

- скоростные профили потока жидкости, которые в свою очередь определяют дисперсию аналита, а следовательно – достигаемое разрешение при разделении пробы на компоненты.

В работе была показана возможность модификации поверхности с целью придания ей определенных свойств. Исследование различных методов модификации поверхности подложек (физические и химические) обусловлено тем, что методы по-разному воздействуют на поверхность, и могут варьироваться в зависимости от предъявляемых требований. Полученные результаты, в частности, стабильность свойств при некоторых методах модификации, свидетельствуют о возможности аттестации характеристик микрочипа.

Проведенные исследования показали перспективность развития этого направления. Так, в дальнейшем, актуальным является изучение зависимости объема капли на точность получаемых результатов и определение области применения метода лежачей капли. Важные для практического применения результаты могут быть получены при исследовании смачиваемости поверхности после воздействия УФ-излучением на полимерные материалы. Целесообразным является и изучение смачиваемости поверхности на буферных растворах, так как эти растворы применяются в микрофлюидных чипах. Кроме того, необходимо в дальнейшем провести изучение распространения потоков жидкости в модифицированных каналах микрофлюидного чипа.

Список источников

1. Klapperich C.M. Microfluidic diagnostics: time for industry standarts. – Expert Rev. Med. Devices 6(3), 211-213. – 2009.
2. Hansen H.N., Carneiro K., Haitjema H., De Chiffre L. Dimensional Micro and Nano Metrology. – Annals of the CIRP Vol. 55/2. – 2006.
3. De Chiffre L., Kunzmann H., Peggs G., Lucca D. Surfaces in precision engineering, microengineering and nanotechnology. – Annals of the CIRP Vol. 55/2: 561-578. – 2003.
4. Shilpiekandula V., Burns D.J., El Rifai K., Youcef-Toumi K., Shiguang L., Reading I., Yoon S.F. Metrology of Microfluidic devices: A Reviev. – ICOMM №49. – 2006.
5. Wilkening G., Bosse H. Nano- and micrometrology – State-of-the-art and future challenges, Journal of Metrology Society of India, Vol. 20, No. 2, p. 125-151. – 2005.
6. Xu Z.G., Li S.G., Fang Z.P., Yoon S.F., Zhao J.H. 3D profile stitching technology based on the fiducial markers for microfluidic devices: SIMTech technical reports, Vol. 10/3. – 2009.
7. Rai-Choudhury. Handbook of microlithography, micromachining and microfabrication, Vol. 1: Microlithography, SPIE Optical Engineering Press, Washington, USA. – 1997.
8. Thompson L.F., Willson C.G., Bowden M.J. Introduction to Microlithography, 2nd Ed. American Chemical Society: Washington, DC, 1994.
9. Moreau W.M. Semiconductor Lithography: Principles, Practices, and Materials, Plenum Publishing: New York, 1988; Моро У. Микролитография. М.: Мир. – 1990.
10. Мартынов В.В., Базарова Т.Е.. Литографические процессы/ Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. М.: Высшая школа – 1990.
11. Евстрапов А.А., Лукашенко Т.А., Горный С.Г., Юдин К.В.: Микрофлюидные чипы из полиметилметакрилата: метод лазерной абляции и термическое связывание. Научное приборостроение, 2005, том 15, № 2, c. 72–81.
12. Майссел Л., Глэнг Р. Технология тонких пленок. Справочник, пер. с англ., т. 1-2. М. – 1997.
13. Черняев В.Н. Плазменная металлизация в вакууме. Минск – 1983.
14. Коледов Л. А. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок. М. – 1989.
15. Под ред. Бхушана Б. Мир материалов и технологий: справочник Шпрингера по нанотехнологиям. Том 3. М.: Техносфера – 2010. – 832 с.
16. Burton Z., Bhushan B.: Hydrophobicity, adhesion and friction properties of nanopatterned polymers and scale dependence for micro- and nanoelectromechanical systems, Nano Lett. 20. – 2005, р. 83-90.
17. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. V М.: Химия, 1976. – 232с.