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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 應用力學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/77014
標題: 離子濃度極化現象應用於微流道之研究
Investigation of ion concentration polarization phenomenon in micro-channel devices
作者: Yu-Lin Chang
張昱霖
指導教授: 沈弘俊(Horn-Jiunn Sheen)
共同指導教授: 魏培坤(Pei-Kuen Wei)
關鍵字: 奈米流體濃縮,嵌入性雙極電極濃縮,離子濃度極化,法拉第離子濃度極化,平行化微流道,
nanofluidic concentration,bipolar electrode concentration,ion concentration polarization,faradaic ion concentration polarization,parallel microchannel,
出版年 : 2020
學位: 碩士
摘要: 本研究對電驅動奈米流體所產生之離子濃度極化現象 (Ion concentration polarization, ICP)及電驅動嵌入性雙極電極所產生之法拉第離子濃度極化現象 (Faradaic Ion concentration polarization, FICP)進行一系列探討與應用,最終成功開發出電驅動嵌入性雙極電極微米平行化多流道濃縮晶片。
首先利用SU8系列光阻與軟微影技術製作出微米流道之矽晶圓母模,再利用聚二甲基矽氧烷 (Polydimethylsiloxane, PDMS)翻模出微米流道,並將Nafion作為離子選擇性薄膜 (Ion-selective membrane)鋪設在玻璃基板上;金薄膜作為雙極電極鋪設在PC基板上,最後經由APTES修飾與氧電漿表面改質將PDMS分別與玻璃基板和PC基板接合完成濃縮晶片。
本研究使用鈣黃綠素 (Calcein)螢光分子作為示蹤劑使濃縮效果可視化,並分別利用電驅動奈米流體濃縮技術 (Electrically driven nanofluidic concentration)與電驅動嵌入性雙極電極濃縮技術 (Electrically driven concentrating of embedded bipolar electrode)結合微米平行化多流道晶片。本研究分為兩大部分:第一部分利用相同長度平行化多流道濃縮晶片做測試,使用兩種濃縮技術探討濃縮結果,並比較主流道與緩衝溶液流道間距,還有流道尺寸對濃縮效果之影響,且利用影像處理軟體做螢光強度分析;另一部分是利用不同長度平行化多流道濃縮晶片做測試,比較有無緩衝溶液流道與流道尺寸對濃縮效果之影響,再利用影像處理軟體做螢光強度分析,並探討不同驅動電壓對空乏區大小之影響。
綜觀而言,本研究成功利用電驅動嵌入性雙極電極濃縮技術結合了兩種平行化多流道,製作出快速製程之微米平行化多流道濃縮晶片。

In this study, we demonstrate a series of discussions and applications on the ion concentration polarization (ICP)phenomenon produced by electrically driven nanofluidic and the Faradaic ion concentration polarization phenomenon (FICP) produced by electrically driven embedded bipolar electrodes. In the end, we successfully developed an electrically driven embedded bipolar electrode micron parallelized multi-channel concentrated chip with polydimethylsiloxane (PDMS).
Calcein fluorescent molecules were used as a tracer to visualize the concentration effect, either the electrically driven nanofluidic concentration technology or the electrically driven embedded bipolar electrode concentration technology were combined with micron parallelized multi-channel chips. This research is divided into two parts. The first part uses the same length parallelized multi-channel concentration chip for testing. The concentration effect of two different concentration technologies, the spacing between the main channel and the buffer solution channel, and the size of channels are discussed. Then use image processing software to do fluorescence intensity analysis. The second part uses the various length parallelized multi-channel concentration chip for testing. The concentration effect of presence or absence of buffer solution microchannel and channel size are discussed. Also, the result of fluorescence intensity was analyzed by image processing software.
In summary, this study successfully used an electrically driven embedded bipolar electrode concentration technology to combine two parallelized multi-channels to produce a micron parallelized multi-channel concentration chip with a fast process.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/77014
DOI: 10.6342/NTU202001792
全文授權: 未授權
顯示於系所單位:應用力學研究所

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