Fotoelektrické mazání - Photoelectrowetting

Princip efektu fotoelektrického mazání

Fotoelektrické mazání je modifikací smáčení vlastnosti povrchu (obvykle a hydrofobní povrchu) pomocí dopadajícího světla.[1]

Pracovní princip

Zatímco obyčejný elektrolytické vytvrzování je pozorován na površích sestávajících z a kapalný /izolátor /dirigent stoh, fotoelektrické promítání lze pozorovat nahrazením vodiče a polovodič k vytvoření zásobníku kapalina / izolátor / polovodič. To má elektrické a optické vlastnosti podobné sestavě kov / izolátor / polovodič používané v polovodič oxidu kovu tranzistory s efektem pole (MOSFETy ) a zařízení spojená s nabíjením (CCD). Výměna vodiče za polovodič vede k asymetrickému chování při elektrosetování (ve smyslu Napětí polarita), v závislosti na polovodiči doping typ a hustota.

Dopadající světlo nad polovodičem mezera v pásmu vytváří fotoindukované nosiče prostřednictvím pár elektron-díra generace v oblast vyčerpání polovodiče. To vede k úpravě kapacita izolačního / polovodičového zásobníku, což má za následek modifikaci kontaktní úhel kapičky kapaliny spočívající na povrchu stohu kontinuálním způsobem, který může být také nevratný.[2] Efekt fotoelektrického mazání lze interpretovat úpravou Mladá -Lippmann rovnice.[3]

Obrázek ilustruje princip efektu fotoelektrického mazání. Při nulovém zkreslení (0 V) má vodivá kapička velký kontaktní úhel (levý obrázek), pokud je izolátor hydrofobní. Jak se zkreslení zvyšuje (pozitivní pro a p-typ polovodič, záporný pro an n-typ polovodič) kapička se rozprostírá - tj. kontaktní úhel se zmenšuje (prostřední obrázek). V přítomnosti světla (s energií vyšší než mezera v pásmu polovodiče) se kapička šíří více v důsledku zmenšení tloušťky vesmírný náboj oblast na rozhraní izolátor / polovodič (pravý obrázek).

Optické ovládání MEMS

Fotoaktualizace mikroelektromechanické systémy (MEMS) byl prokázán pomocí fotoelektrického mazání.,[4][5] Mikrokonzola je umístěn na křižovatce spojení kapalina-izolátor-fotovodič. Když světlo svítí na křižovatku, kapilární síla z kapičky na konzole, v důsledku změny kontaktního úhlu, vychýlí konzolu. Toto bezdrátové ovládání lze použít jako náhradu za složité systémy založené na obvodech, které se v současné době používají pro optické adresování a řízení autonomních bezdrátových senzorů[6]

Transport kapiček

Fotoelektrický tisk lze použít k cirkulovat přisedlé kapičky na bázi vodného roztoku na křemíkové desce pokryté oxid křemičitý a Teflon - druhý poskytující a hydrofobní povrch. Transportu kapiček je dosaženo zaostřením laseru na přední hranu kapičky. Rychlost kapek více než 10 mm / s lze dosáhnout bez nutnosti podkladu vzorované elektrody.[7]

Viz také

Reference

  1. ^ S. Arscott, „Pohyb kapalin světlem: fotoelektrické promývání na polovodičích“, Sci. Rep. 1, 184, (2011). Vědecké zprávy: Nature Publishing Group.
  2. ^ Palma, Cesar; Deegan, Robert (5. ledna 2015). „Elektrosetování na polovodičích“. Aplikovaná fyzikální písmena. 106 (1): 014106. doi:10.1063/1.4905348.
  3. ^ Arscott, Steve (3. července 2014). "Elektrosetování a polovodiče". RSC zálohy. 4 (55): 29223. doi:10.1039 / c4ra04187a.
  4. ^ Gaudet, Matthieu; Arscott, Steve (28. května 2012). "Optické ovládání mikroelektromechanických systémů pomocí fotoelektrického mazání". Aplikovaná fyzikální písmena. 100 (22): 224103. arXiv:1201.2873. doi:10.1063/1.4723569.
  5. ^ „Výzkumný tým vytváří fotoelektrický okruh“.
  6. ^ Yick, Jennifer, Biswanath Mukherjee a Dipak Ghosal. "Průzkum sítě bezdrátových senzorů. „Computer Networks 52.12 (2008): 2292-330. Web.
  7. ^ C. Palma a R. D. Deegan „Droplet Translation Actuated by Photoelectrowetting“ Langmuir 34, 3177 (2018). doi:10.1021 / acs.langmuir.7b03340.

externí odkazy