分子自組裝單層膜與奈微複合結構表面之液珠操控

Droplet Manipulation across Super-Hydrophobic Surfaces Using Molecules Self-Assembled Monolayer and Micro-Nano Hybrid Structure

邱朝陽(Chao-Yang Chiu)

指導教授 ： 陳理定 ； 楊鏡堂

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2008.00283

摘要

本研究旨在超疏水性表面及微液珠傳輸平台的設計與開發，經由熱力學表面能理論模型之分析計算，奈微機電製程及長鏈分子自組裝技術製作奈微複合結構表面，進而製作連續親疏水梯度表面，達成液珠之自發性傳輸與操控特性。
首先建立液珠於雙層溝渠型結構表面之理論模型分析，計算液珠之接觸模式及接觸角度，根據本分析方法，可得知雙層結構對於疏水性之增強效果，可作為結構幾何尺寸及分佈情形的設計依據。表面粗糙結構製作方面，利用電子束微影技術製作出線寬及線距皆為500 nm之結構，接觸角度為107° (本質接觸角90.7°)，另一方面以化學蝕刻法製作奈米級粗糙結構，實驗顯示本質接觸角91.3°的平坦表面透過雙層奈微複合結構被提昇至150.5°，接觸角度量測值和理論值相符合。亦使用分子氣相沈積儀(MVD)在僅具奈米級粗糙結構表面自組裝FDTS分子，接觸角度從112.4°大幅提昇至165.2°，顯示奈米級粗糙結構對於表面疏水性有很好的增強效果。分子自組裝技術方面，完成DTS及FDTS浸泡時間與表面接觸角度關係，並利用滴定法製作親疏水梯度表面，最長傳輸距離為3.4 mm，最快平均速度為8.31 mm/s，分子自組裝單層膜表面使得液珠傳輸橫跨親、疏水表面兩端。在追求輕薄短小，講求快速的未來當中，本研究在生醫檢測晶片之研發上，提供許多嶄新的思維及方法，希冀本研究之技術及裝置能有效整合於生化檢測領域，使檢測技術能有更重大的突破。

關鍵字

奈微複合結構 ； 分子自組裝單層膜 ； 液珠操控

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參考文獻

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