Создание микро- и наноканалов на поверхности кремниевых чипов методами оптической и ионной литографии
Автор: Лебедев Д.В., Можаров А.М. , Комиссаренко Ф.Э. , Школдин В.А. , Голубок А.О. , Букатин А.С., Мухин И. С., Евстрапов А. А.
Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie
Рубрика: Приборостроение физико-химической биологии
Статья в выпуске: 4 т.29, 2019 года.
Бесплатный доступ
На сегодняшний день микрофлюидные технологии представляют интерес как для фундаментальной науки, так и в связи с возможными практическими приложениями в области биомедицины и генной инженерии. Применение методов литографии, основанных на использовании заряженных электронных и ионных пучков, открывает широкие возможности по созданию микро- и наноканалов, наноразмерных пор, а также внедренных в них функциональных наноструктур более сложной формы. В рамках данного исследования была разработана и апробирована методика создания микрофлюидных чипов с двумя проточными ячейками (камерами) объемом не более 0.05 см3, соединенных между собой системой наноканалов шириной ~90 нм. Данная методика позволяет создавать массивы каналов с заданной шириной и глубиной. Системы с микро- и наноканалами и нанопорами могут найти применение в исследованиях транспортных свойств как ионов, так и различных молекул при их движении через наноканалы. Кроме того, подобные структуры могут быть успешно использованы при разработке высокочувствительных биосенсорных систем и в системах "lab-on-achip".
Микро- и наноканалы, оптическая литография, ионная литография, кремниевая подложка, полидиметилсилоксан, микрофлюидный чип, micro and nanochannels, optical lithography, ion lithography, silicon substrate, polydimethylsiloxane, microfluidic chip
Короткий адрес: https://sciup.org/142221437
IDR: 142221437 | DOI: 10.18358/np-29-4-i5761
Список литературы Создание микро- и наноканалов на поверхности кремниевых чипов методами оптической и ионной литографии
- Strathmann Н. Ion-Exchange membrane separation processes. Elsevier, Amsterdam, 2004. 360 р.
- Волков В.В., Мчедлишвили Б.В., Ролдугин В.И., Иванчев С.С., Ярославцев А.Б. Мембраны и нанотехнологии // Российские нанотехнологии. 2008. Т. 3, № 11-12. С. 67–99.
- Ярославцев А.Б., Никоненко В.В. Ионообменные мембранные материалы: свойства, модификация и практическое применение // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4, № 3-4. P. 137–159.
- Cipollina A., Micale G. Sustainable energy from salinity gradients. Elsevier/Woodhead Publishing, 2016. 362 p.
- Pourcelly G., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D., Yaroslavtsev A.B. Applications of charged membranes in separation, fuel cells and emerging processes // Ionic interactions in natural and synthetic macromolecules / Ed. A. Ciferri, A. Perico. John Wiley & Sons, 2012. Р. 761– 815.
- Banica F.G. Chemical sensors and biosensors: fundamentals and applications. John Wiley & Sons, 2012. 576 p.
- Zhu Z., Wang D., Tian Y., Jiang L. Ion/molecule transportation in nanopores and nanochannels: from critical principles to diverse functions // J. Am. Chem. Soc. 2019. Vol. 141, no. 22. Р. 8658–8669. DOI: 10.1021/jacs.9b00086
- Favre I., Moczydlowski E., Schild L. On the structural basis for ionic selectivity among Na+, K+, and Ca2+ in the voltage-gated sodium channel // Biophysical journal. 1996. Vol. 71, no. 6. Р. 3110–3125. DOI: 10.1016/S00063495(96)79505-X
- Payandeh J., Gamal El-Din T.M., Scheuer T., Zheng N., Catterall W.A. Crystal structure of a voltagegated sodium channel in two potentially inactivated states // Nature. 2012. Vol. 486, no. 7401. P. 135–139.
- Malmivuo J., Plonsey R. Bioelectromagnetism — principles and applications of bioelectric and biomagnetic fields. New York, Oxford University Press, 1995. 641 p. URL: http://www.bem.fi/book/book.pdf
- Tagliazucchi M., Szleifer I. Transport mechanisms in nanopores and nanochannels: can we mimic nature? // Mater. Today. 2015. Vol. 18, is. 3. P. 131–142. DOI: 10.1016/j.mattod.2014.10.020
- Ouyang W., Han J. Universal amplification-free molecular diagnostics by billion-fold hierarchical nanofluidic concentration // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2019. Vol. 116, no. 33. P. 16240–16249. DOI: 10.1073/pnas.1904513116
- Branton D., Deamer D. The development of nanopore sequencing // Nanopore sequencing: an introduction. World Scientific Publishing Company, 2019. Р. 1–16.
- Sparreboom W., Van den Berg A., Eijkel J.C.T. Principles and applications of nanofluidic transport // Nature nanotech. 2009. Vol. 4. P. 713–720. DOI: 10.1038/NNANO.2009.332
- Picallo C.B., Gravelle S., Joly L., Charlaix E., Bocquet L. Nanofluidic osmotic diodes: theory and molecular dynamic simulation // Phys. Rev. Lett. 2013. Vol. 111. 244501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.244501
- Siria A., Poncharal P., Biance A.L., Fulcrand R., Blasé X., Purcell S.T., Bocquer L. Giant osmotic energy conversion measured in a single transmembrane boron nanotube // Nature. 2013. Vol. 494. P. 455–458. DOI: 10.1038/nature11876
- Bobacka J., Ivaska A., Lewenstam A. Potentiometric ion sensors // Chem. Rev. 2008. Vol. 108. P. 329–351. DOI: 10.1021/cr068100w
- Evstrapov A.A., Mukhin I.S., Kukhtevich I.V., Bukatin A.S. Using focused ion beam for nanosized structure formation in microfluidic chips // Technical physics letters. 2011. Vol. 37, no. 10. P. 956–959. DOI: 10.1134/S1063785011100191
- Evstrapov A.A., Mukhin I.S., Bukatin A.S., Kukhtevich I.V. Ion and electron beam assisted fabrication of nanostructures integrated in microfluidic chips // Nuclear instruments and methods in physics research B. 2012. Vol. 282. P. 145–148. DOI: 10.1016/j.nimb.2011.08.035
