MC應(yīng)用｜如何實現(xiàn)納米級清洗？

具有可控和可調(diào)節(jié)表面化學性質(zhì)的清潔表面對于改善材料的界面，生物和電子性能，以獲得*佳的設(shè)備和結(jié)構(gòu)性能至關(guān)重要。等離子體表面處理可去除納米級有機污染物，并在不影響整體材料的情況下改變表面化學性質(zhì)。

等離子清洗的好處

等離子體清潔是通過化學反應(yīng)（O 2  或空氣等離子體）或物理消融（Ar等離子體）去除有機污染物。等離子體處理還在表面上引入了化學官能團（羰基，羧基，羥基），使大多數(shù)表面具有親水性，水接觸角的減小和潤濕性的提高。清潔且親水的表面通常對于促進附著力和增強與其他表面的粘合至關(guān)重要。此外，血漿可用于消毒和去除表面上的微生物污染物，對生物醫(yī)學和生物材料的研究應(yīng)用有利。

應(yīng)用范例

可以對表面進行等離子清潔，而不會影響材料的整體性能。這樣，等離子體處理可以應(yīng)用于多種材料以及復雜的表面幾何形狀。以下是在我們的等離子儀器中處理過的示例應(yīng)用和樣品：

• AFM懸臂，用于表面形態(tài)和摩擦力測量

• 后續(xù)沉積之前的玻璃和半導體晶圓

• 用于微流控器件制造的圖案化聚二甲基硅氧烷（PDMS）基板

• 電子顯微鏡（EM）網(wǎng)格

• 自組裝實驗的金表面

• 用于細胞培養(yǎng)和組織工程的纖維聚合物支架

• 用作電極的碳納米管

• 石英晶體用于石英晶體微量天平（QCM）測量

• 用于光譜測量（ATR-FTIR）的光學和晶體（石英，Ge，ZnSe）

• 經(jīng)過等離子體處理的納米粒子可調(diào)節(jié)粒徑并改變表面化學性質(zhì)

   

在3個不同的硼硅酸鹽玻璃表面上的水滴接觸角測量：

（a）涂有鹵化碳蠟（92°）

（b）未經(jīng)處理的（32°）

（c）使用Harrick等離子清洗機等離子清潔的氬氣（ <10°）

【資料來源：Sumner, A. L., E. J. Menke, Y. Dubowski, J. T. Newberg, R. M. Penner, J. C. Hemminger, L. M. Wingen, T. Brauers, B. J. Finlayson-Pitts. “The Nature of Water on Surfaces of Laboratory Systems and Implications for Heterogeneous Chemistry in the Troposphere.” Phys. Chem. Chem. Phys. (2004) 6: 604-613 – Reproduced by permission of The Royal Society of Chemistry 

處理方法

空氣或氧氣（O 2）氣體通常用于等離子體清潔。空氣或O 2  等離子體通過與高反應(yīng)性氧自由基的化學反應(yīng)以及高能氧離子的燒蝕來去除有機污染物。等離子體還促進表面上的羥基化（OH基），使表面更具親水性，并提高了表面潤濕性。

備選地，氬等離子體可以優(yōu)選用于清潔以最小化表面（例如金屬）的進一步氧化。氬等離子體通過離子轟擊和物理燒蝕表面上的污染物進行清潔，但不會與表面反應(yīng)。在某些情況下， 可以使用Ar / O 2混合物通過物理燒蝕與氬氣和與氧氣的化學反應(yīng)的結(jié)合來清潔表面。

對于對硼硅酸鹽玻璃中痕量雜質(zhì)的潛在污染敏感的應(yīng)用，建議在標準派熱克斯（Pyrex）室上方使用石英室。

以下是在Harrick等離子清洗機中進行等離子體清潔的建議工藝條件（可能需要進行一些實驗才能確定*佳工藝條件）。

• 壓力：500毫托至1托

• 射頻功率：中或高檔

• 處理時間：1-3分鐘

• 低射頻功率可用于最小化表面粗糙，處理時間可能需要調(diào)整以補償較低的功率