Pracownia Biomechaniki i Zastosowań Grafenu

Pracownia Biomechaniki i Zastosowań Grafenu


W Pracowni Inżynierii Molekularnej i Grafenu realizowane są badania dotyczące procesów wytwarzania sit molekularnych i aktywnych powierzchni adhezyjnych dla cząstek biologicznych. Ponadto realizowane są prace nad uproszczonym laboratoryjnym urządzeniem do jednorazowego wzbogacania populacji krążących komórek nowotworowych (KKN) w pobieranych próbkach krwi. W celu realizacji powyższych zadań w pracowni zestawiane są laboratoryjne urządzenia do wytwarzania sit molekularnych wraz z oprzyrządowaniem technologicznym. Urządzenia te są niezbędne do bezpośredniej fotolitografii laserowej. Są to, między innymi, urządzenia do trawienia jonowego, oczyszczania plazmowego, formowania powierzchni aktywnych i do kontroli geometrycznej wytwarzanych sit molekularnych. Ponadto w pracowni zainstalowano aparaturę kontrolno-pomiarową do oceny procesu wytwarzania sit i efektywności procesu wzbogacania KKN w badanych próbkach krwi. W związku z tym w Pracowni Inżynierii Molekularnej i Grafenu zainstalowano już następujące urządzenia:

Dolnostolikowy mikroskop metalograficzno-badawczy

Typ: HUVITZ HRM-3003D Profiler TRF BD zmotoryzowany firmy Huvitz

Mikroskop badawczy dolno-stolikowy zmotoryzowany do prowadzenia obserwacji w polu jasnym, polu ciemnym, prostej polaryzacji i kontraście interferencyjnym w świetle odbitym oraz w polu jasnym w świetle przechodzącym. Przeznaczony jest do makro kontroli wymiarowej wykonywanych sit molekularnych i wstępnej oceny procesu filtracji KKN. Posiada oświetlenie halogenowe 100W. W zestawie kamera Lusis HC-30CU i oprogramowanie Panasis 3D Profiler do prowadzenia pomiarów morfometrycznych, profilowania 3D i analizy obrazu. Obiektywy plan semi-apochromatyczne. Zakres powiększeń od 50-1000-krotnych.

 

Powlekacz obrotowy (ang. Spin Coater) z systemem automatycznego dozowania 

Typ: POLOS Spin150i-NPP firmy SPS Semiconductor Production Systems

Urządzenie do formowania bardzo cienkich powłok fotorezystywnych na potrzeby bezpośredniej fotolitografii laserowej. Powlekacz obrotowy jest urządzeniem dla pojedynczych podłoży. W procesie technologicznym wytwarzania metalowych i półprzewodnikowych sit molekularnych jest urządzeniem wspomagającym proces przygotowania podłoży do naświetlania przez urządzenie do fotolitografii laserowej. Wyposażony jest dodatkowo w automatyczny dozownik odczynników. Prędkość obrotowa max. 12000 rpm.

 

Płyta grzejna (ang. Hotplate)

Typ: POLOS Hotplate 150S firmy SPS Semiconductor Production Systems

Płyta grzejna do utrwalania cieplnego cienkich powłok fotorezystywnych, formowanych przez powlekacz obrotowy na potrzeby bezpośredniej fotolitografii laserowej jest niezbędna do utrwalenia nanoszonych wzorów geometrycznych sit molekularnych przed zasadniczym procesem wytwarzania sit molekularnych, to jest trawienia jonowego. Zakres temperatury pracy: od 50 do 230°C. Programowalna pamięć: 10 programów (tj. temperatura/czas). Powierzchnia grzewcza 180 x 180 mm odpowiednia dla podłoży 1 x 150 mm. Moc max. 1200W (ok. 400W celem podtrzymania temp.  ok. 200°C).

 

Urządzenie do bezpośredniej fotolitografii laserowej

Typ: LaserWriter 405B+ firmy MicroTech s.r.l.

Urządzenie Laser Writer do bezpośredniej fotolitografii laserowej jest niezbędnym wyposażeniem do formowania wysokorozdzielczych wzorów geometrycznych z rozdzielczością ok. 1,0 mikrometra na podłożach metalowych i półprzewodnikowych przewidywanych do procesu trawienia jonowego (DRIE). Jest podstawowym wyposażeniem w procesie wytwarzania molekularnych sit do wzbogacania KKN. Jest techniką elastyczną i dużo tańszą w stosunku do klasycznej fotolitografii oraz pozwala na uzyskanie w bardzo krótkim czasie określonych wysokorozdzielczych wzorów wymaganych do wytrawiania jonowego sit molekularnych.

 

Urządzenie do głębokiego trawienia jonowego DRIE (Deep Reaction-Ion Etching)

Typ: Flarion Series Model: FLRIE600,  firmy Plasmionique Inc.

Urządzenie Flarion jest kompaktowym systemem próżniowym do realizacji procesów trawienia jonowego podłoży półprzewodnikowych i metalowych (za wyjątkiem żelaza i jego stopów). Urządzenie jest wyposażone w źródła magnetronowe oraz źródła plazmy ICP i CCP. Dzięki temu może służyć do nanoszenia cienkich warstw, aktywacji powierzchni oraz trawienia plazmowego. Urządzenie jest niezbędne do wytwarzania molekularnych sit do wzbogacania KKN we krwi.

 

Wysokorozdzielczy skaningowy mikroskop elektronowy ze spektrometrem EDS i kompletnym wyposażeniem do badań preparatów biologicznych

Typ: Quanta 250 FEG firmy FEI

Wysokorozdzielczy skaningowy mikroskop elektronowy (SEM – emiter Schottky’go) Quanta 250 FEG ze spektrometrem EDS z kompletnym wyposażeniem do badań preparatów biologicznych przewidywany jest do kontroli ilościowej i jakościowej procesu filtracji KKN, realizowanej z wykorzystaniem opracowywanych sit molekularnych oraz prototypowego urządzenia do realizacji badań przesiewowych krwi. Urządzenie Quanta 250 FEG daje możliwość badania preparatów biologicznych przy użyciu znacznie niższych napięć przyspieszających w porównaniu do źródła wolframowego lub występującego jeszcze u niektórych producentów, nielicznie źródła LaB6. Mikroskop Quanta jest mikroskopem środowiskowym co oznacza, że ma najszersze możliwości w zakresie badania preparatów niekompatybilnych z tradycyjną mikroskopią elektronową (próbki biologiczne, porowate, uwodnione itp.). Poprzez zastosowany w konfiguracji stolik Peltier’a możliwa jest kontrola wilgotność otoczenia badanej substancji poprzez regulację temperatury oraz ciśnienie w komorze.

Ponadto urządzenie posiada rozszerzony system niskiej próżni dający możliwość osiągnięcia ciśnienia do 4000 Pa w komorze, a także szereg systemów zabezpieczających jakiekolwiek zanieczyszczenie mikroskopu. Mikroskop wyposażony jest w spektrometr EDS wraz ze stosownym oprogramowaniem do obróbki danych, na dedykowanym komputerze. W konfiguracji znajdują się również detektory SE i unikalne rozwiązania do detekcji sygnału BSE.