KR20100045685A - Tunable microelectronic device for electric field modulation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자에 관한 것으로서, 외부 힘에 의해 변형 가능한 중합체를 이용하여 이격된 두 전극 간의 거리를 자유롭게 조절함으로써 전기장의 세기를 조절할 수 있는 미세 전자 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing, and to a microelectronic device capable of controlling the intensity of an electric field by freely adjusting a distance between two electrodes spaced apart using a polymer deformable by external force.
나노 기술의 발전과 함께 미세 가공 기술을 이용하여 미소 물질 검출 및 구동을 위한 미세 전자 소자를 제작하고 생물, 화학, 의료 분야에 응용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.With the development of nanotechnology, researches are being actively conducted to manufacture microelectronic devices for micromaterial detection and driving using microfabrication technology and to apply them to biological, chemical, and medical fields.
이러 미세 전자 소자는 미소 입자나 단백질, 세포, 박테리아 등을 정밀하게 구동하거나 분리하기 위하여 전기영동(electrophoresis), 유전영동 (dielectrophoresis), 전기삼투(electro-osmosis) 등의 전기동역학(electrokinetics)의 원리를 주로 이용할 수 있다.These microelectronic devices are based on the principles of electrokinetics such as electrophoresis, dielectrophoresis and electro-osmosis to precisely drive or isolate microparticles, proteins, cells, and bacteria. Is mainly available.
여기서 유전영동이란, 불균일한 전기장 내에서 유전체가 전자기 유도현상에 의해 분극화(polarization)되고, 이것에 의해 힘을 받아 움직이는 현상이다. 상기 유전영동의 성질은 유체의 종류, 미세입자 및 분자의 종류, 교류전압 신호의 주파수 등에 따라 달라질 수 있다.Dielectric behavior here is a phenomenon in which a dielectric is polarized by electromagnetic induction in a non-uniform electric field and is moved by force. The nature of the electrophoresis may vary depending on the type of fluid, the type of microparticles and molecules, and the frequency of the AC voltage signal.
여기서 전기삼투란, 불균일한 전기장 내에서 유체 내부의 이온들이 전극 표면과 액체 계면에 얇은 전기 이중층(electric double layer)을 형성하게 되고, 전압에 의해 형성된 정접 전기장(tangential electric field)의 영향으로 전극 표면을 따라 전기장이 센 방향으로 유체가 이동하는 현상이다. 이러한 전기삼투에 의한 유동 특성은 전압 신호의 유형, 주파수, 물질 및 매질의 종류, 크기, 전하량 등 다양한 물리적, 화학적 특성에 의존한다.Herein, electroosmotic means that ions in the fluid form a thin electric double layer on the surface of the electrode and the liquid in a non-uniform electric field, and under the influence of a tangential electric field formed by voltage This is a phenomenon in which the fluid moves in the strong direction along the electric field. The flow characteristics of the electroosmosis depend on various physical and chemical properties such as the type of voltage signal, frequency, type of material and medium, size and amount of charge.
일반적으로는 인가된 전압의 크기를 직접 조절함으로써 미세 전자 소자 내 전기장의 크기를 조절하고, 이를 통해 미소 입자에 작용하는 상기 힘들을 조절할 수 있다. 하지만, 실제적으로 전극에 인가되는 전압뿐만 아니라 전극의 크기, 모양 및 전극 간격이 미소 입자의 운동에 많은 영향을 미치게 된다.In general, by controlling the magnitude of the applied voltage directly, it is possible to control the magnitude of the electric field in the microelectronic device, thereby controlling the forces acting on the microparticles. In practice, however, not only the voltage applied to the electrode but also the size, shape, and electrode spacing of the electrode have a great influence on the movement of the fine particles.
예를 들어 유전 영동의 경우 불균일한 전기장 하에서 미소 입자가 분극화(polarization) 되면서 힘을 받아 움직이게 되는데, 이 때 유전체 물질의 쌍극자(dipole), 사극자(quadrupole) 등의 분극 현상에 의한 힘과 영구 쌍극자(permanent dipole)에 의한 힘의 크기는 단순히 전압의 크기나 입자의 크기 뿐만 아니라 전극의 크기나 모양에 의해서도 영향을 받게 된다. 또한 이러한 요소들이 영향을 기치는 정도는 온도나 전압, 전기장 크기의 고정 여부에 따라 달라지게 된다. [T. B. Jones, IEE Proc.-Nanobiotechnol. 150 (2), pp. 39-46 (2003)]For example, in the case of dielectric electrophoresis, the microparticles move under the uneven electric field as they are polarized, and the force and permanent dipole due to the polarization phenomenon such as dipole and quadrupole of dielectric material The magnitude of the force by the permanent dipole is affected not only by the magnitude of the voltage or the particle, but also by the size and shape of the electrode. The degree of influence of these factors will also depend on the fixed temperature, voltage and electric field size. [T. B. Jones, IEE Proc.-Nanobiotechnol. 150 (2), pp. 39-46 (2003)]
상기와 같은 전기적 작용 이외에도 입자와 전극 표면 사이의 상호작용에 의한 물리적인 힘도 전극과 입자의 크기 및 물성과 밀접한 연관이 있다. 예를 들어, 전극상에 위치한 광전도 성층에 빛을 조사함으로써 전기장을 형성시켜 미소 입자를 구동하는 광전자집게(optoelectronic tweezers)의 경우, 일반적으로 두 개의 평행한 전극 구조를 지니고 있는데, 이 때 미소 입자는 수직 방향 힘의 요소에 의하여 전극 표면과 상호작용을 일으키게 된다. 이 때, 미소 입자와 전극 표면은 정전기적 인력에 의해 강하게 결합하게 되는데, 이러한 힘의 요소는 미소 입자의 광전기적 구동에 큰 방해가 된다. 연구결과에 따르면 이러한 상호작용에 의한 입자 운동 방해는 미세 입자의 크기 및 전극 간격과 밀접한 연관이 있다. [Hyundoo Hwang et al., Appl. Phys. Lett. 92, 024108 (2008)]In addition to the electrical action as described above, the physical force caused by the interaction between the particle and the surface of the electrode is closely related to the size and physical properties of the electrode and the particle. For example, optoelectronic tweezers, which drive microparticles by forming an electric field by irradiating light onto a photoconductive layer located on an electrode, generally have two parallel electrode structures, where the microparticles Is caused to interact with the electrode surface by the element of the vertical force. At this time, the microparticles and the electrode surface are strongly bonded by the electrostatic attraction, this element of force is a major obstacle to the photoelectric drive of the microparticles. According to the results, particle motion disturbance caused by this interaction is closely related to the particle size and electrode spacing. Hyundoo Hwang et al., Appl. Phys. Lett. 92, 024108 (2008)]
상술한 바와 같이, 미세 전자 소자를 실질적으로 응용하기 위해서는 전극의 크기나 전극간 거리를 최적화하는 과정이 필요한데, 이를 위해 각기 다른 간격과 모양을 지닌 전극들을 제작하고 그것을 이용하여 수차례 실험을 거쳐야만 한다. 이러한 반복적인 소자 제작은 과도한 생산 비용 및 시간 낭비의 원인이 되는 문제점이 있다.As described above, in order to practically apply the microelectronic device, a process of optimizing the size of the electrode or the distance between the electrodes is required. For this, electrodes having different spacings and shapes must be manufactured and subjected to several experiments using the same. . Such repeated device fabrication has a problem that causes excessive production cost and waste of time.
또한, 대상 물질 또는 응용 분야가 달라지는 경우, 전극 간격 및 전기장을 유동적으로 조절할 수가 없다. 결국 고정된 전극 크기 및 간격을 지닌 미세 전자 소자는 그 응용 대상이 제한되는 문제점이 있다.In addition, when the target material or application field is different, it is not possible to flexibly adjust the electrode gap and the electric field. As a result, the microelectronic device having a fixed electrode size and spacing has a problem in that its application target is limited.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 외부 힘에 의해 변형 가능한 중합체를 이용하여 이격된 두 전극간의 거리를 자유롭게 조절할 수 있도록 함으로써 전기장의 세기를 조절할 수 있는 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by using a polymer that can be deformed by an external force to be able to freely control the distance between the two electrodes spaced apart by the electrode can be adjusted to control the strength of the electric field The purpose is to provide a microelectronic device.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 1전극과, 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되며 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 2전극과, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하며 형상의 변형이 가능한 한 개 이상의 중합체를 포함할 수 있다.In order to achieve the object described above, the electronic device capable of adjusting the electrode spacing according to the present invention includes a power supply unit for applying a voltage, a power supply unit electrically connected to one end of the power supply unit, and receiving a reference voltage from the power supply unit. A first electrode, a second electrode electrically connected to the other end of the power supply device and receiving a driving voltage from the power supply device, and one or more polymers positioned between the first electrode and the second electrode and capable of deforming the shape; It may include.
상기 전원 장치는 교류 전압원 또는 직류 전압원일 수 있다.The power supply device may be an AC voltage source or a DC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The first electrode may be formed of one of gold, silver, copper, platinum, aluminum, and ITO.
상기 제 2전극은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The second electrode may be formed of one of gold, silver, copper, platinum, aluminum, and ITO.
상기 중합체는 유체가 통과할 수 있는 미세유체유로의 형상으로 형성될 수 있다.The polymer may be formed in the shape of a microfluidic flow path through which the fluid can pass.
상기 중합체는 PDMS 또는 고무로 형성될 수 있다.The polymer may be formed of PDMS or rubber.
상기 중합체의 높이가 낮아지면, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지고, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 커질 수 있다.When the height of the polymer is lowered, the distance between the first electrode and the second electrode may be closer, and the magnitude of the electric field formed between the first electrode and the second electrode and the gradient of the electric field may be increased.
상기 중합체의 높이가 높아지면, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지고, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 작아질 수 있다.As the height of the polymer increases, the distance between the first electrode and the second electrode may increase, and the magnitude of the electric field formed between the first electrode and the second electrode and the gradient of the electric field may decrease.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 정해지는 방향으로 이동할 수 있다.The sample exposed to the electric field formed between the first electrode and the second electrode may move in a direction determined by an electrodynamic principle.
상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나일 수 있다. The electrokinetic principle may be one of electrophoresis, electrophoresis and electroosmosis.
상기 중합체의 높이가 낮아지면, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지고, 상기 샘플에 작용되는 전기동역학적 힘이 커질 수 있다.When the height of the polymer is lowered, the distance between the first electrode and the second electrode is closer, and the electrodynamic force applied to the sample can be increased.
상기 중합체의 높이가 높아지면, 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지고, 상기 샘플에 작용되는 전기동역학적 힘이 작아질 수 있다.As the height of the polymer increases, the distance between the first electrode and the second electrode increases, and the electrodynamic force applied to the sample may decrease.
상기 미세 전자 소자는 상기 중합체 형상의 변형을 유도하는 거리 조절 장치를 더 포함할 수 있다.The microelectronic device may further include a distance adjusting device for inducing deformation of the polymer shape.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되며 상기 전원 장치로부터 기준 전압을 인가받는 제 1전극과, 상기 제 1전극과 대향하는 기판과, 상기 기판의 상면에 형성되고 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되어 상기 전원 장치로부터 구동 전압을 인가받는 제 2전극과, 상기 제 1전극 및 기판 사이에 위치하며 형상의 변형이 가능한 한 개 이상의 중합체를 포함할 수 있다.In addition, in order to achieve the object as described above, the electronic device capable of adjusting the electrode spacing according to the present invention is a power supply device for applying a voltage, and is electrically connected to one end of the power supply device and applies a reference voltage from the power supply device. A first electrode receiving the substrate, a substrate facing the first electrode, a second electrode formed on an upper surface of the substrate and electrically connected to the other end of the power supply, and receiving a driving voltage from the power supply device; It may comprise one or more polymers located between the electrode and the substrate and capable of deformation of the shape.
상기 전원 장치는 교류 전압원 또는 직류 전압원일 수 있다.The power supply device may be an AC voltage source or a DC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The first electrode may be formed of one of gold, silver, copper, platinum, aluminum, and ITO.
상기 기판은 유리, 실리콘, 산화 실리콘, 플라스틱, PCB 중 하나로 형성될 수 있다.The substrate may be formed of one of glass, silicon, silicon oxide, plastic, and PCB.
상기 제 2전극은 상기 기판 상에 패턴화되며, 상기 제 2전극은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The second electrode may be patterned on the substrate, and the second electrode may be formed of one of gold, silver, copper, platinum, aluminum, and ITO.
상기 제 2전극은 상기 기판의 상면에 스퍼터링 또는 나노 임프린팅에 의해 증착되어 패턴화되는 방법으로 형성될 수 있다.The second electrode may be formed by a method of depositing and patterning the upper surface of the substrate by sputtering or nanoimprinting.
상기 중합체는 유체가 통과할 수 있는 미세유체유로의 형상으로 형성될 수 있다.The polymer may be formed in the shape of a microfluidic flow path through which the fluid can pass.
상기 중합체는 PDMS 또는 고무로 형성될 수 있다.The polymer may be formed of PDMS or rubber.
상기 중합체의 높이가 낮아지면 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지고 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 커질 수 있다.When the height of the polymer is lowered, the distance between the first electrode and the second electrode may be shorter, and the magnitude of the electric field formed between the first electrode and the second electrode and the gradient of the electric field may be increased.
상기 중합체의 높이가 높아지면 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지고 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 작아질 수 있다. As the height of the polymer increases, the distance between the first electrode and the second electrode may increase, and the magnitude of the electric field and the gradient of the electric field formed between the first electrode and the second electrode may be reduced.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 정해지는 방향으로 이동할 수 있다.The sample exposed to the electric field formed between the first electrode and the second electrode may move in a direction determined by an electrodynamic principle.
상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나일 수 있다. The electrokinetic principle may be one of electrophoresis, electrophoresis and electroosmosis.
상기 중합체의 높이가 낮아지면 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지고 상기 샘플에 작용되는 전기동역학적 힘이 커질 수 있다.As the height of the polymer decreases, the distance between the first electrode and the second electrode may be closer and the electrodynamic force applied to the sample may be increased.
상기 중합체의 높이가 높아지면 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지고 상기 샘플에 작용되는 전기동역학적 힘이 작아질 수 있다.As the height of the polymer increases, the distance between the first electrode and the second electrode may increase and the electrodynamic force applied to the sample may decrease.
상기 미세 전자 소자는 상기 중합체 형상의 변형을 유도하는 거리 조절 장치를 더 포함할 수 있다.The microelectronic device may further include a distance adjusting device for inducing deformation of the polymer shape.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전극 간격 조 절이 가능한 미세 전자 소자는 전원을 인가하는 전원 장치와, 좌우폭이 높이보다 긴 기판의 형태로서 형성되며 형상의 변형이 가능한 중합체와, 상기 중합체의 상면에 형성되며 상기 전원 장치의 일단과 전기적으로 연결되어 기준 전압을 인가받는 제 1전극과, 상기 중합체의 상면에 상기 제 1전극과 이격되어 형성되며 상기 전원 장치의 타단과 전기적으로 연결되어 구동 전압을 인가받는 제 2전극을 포함할 수 있다.In addition, in order to achieve the object as described above, the electronic device capable of adjusting the electrode spacing according to the present invention includes a power supply device for applying power, a polymer formed in the form of a substrate having a length larger than the left and right widths, and capable of deforming the shape; A first electrode formed on an upper surface of the polymer and electrically connected to one end of the power supply and receiving a reference voltage, and spaced apart from the first electrode on an upper surface of the polymer and electrically connected to the other end of the power supply; It may include a second electrode connected to receive the driving voltage.
상기 전원 장치는 교류 전압원 또는 직류 전압원일 수 있다.The power supply device may be an AC voltage source or a DC voltage source.
상기 제 1전극은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The first electrode may be formed of one of gold, silver, copper, platinum, aluminum, and ITO.
상기 제 2전극은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있다.The second electrode may be formed of one of gold, silver, copper, platinum, aluminum, and ITO.
상기 중합체는 PDMS 또는 고무로 형성될 수 있다.The polymer may be formed of PDMS or rubber.
상기 중합체의 면적이 줄어들면 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지고 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 커질 수 있다.When the area of the polymer is reduced, the distance between the first electrode and the second electrode may be closer, and the magnitude of the electric field and the gradient of the electric field formed between the first electrode and the second electrode may be increased.
상기 중합체의 면적이 수평 방향으로 늘어나면 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지고 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 작아질 수 있다.When the area of the polymer is increased in the horizontal direction, the distance between the first electrode and the second electrode may be increased, and the magnitude of the electric field formed between the first electrode and the second electrode and the gradient of the electric field may be reduced.
상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 형성되는 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리에 의해 정해지는 방향으로 이동할 수 있다.The sample exposed to the electric field formed between the first electrode and the second electrode may move in a direction determined by an electrodynamic principle.
상기 전기동역학적 원리는 전기영동, 유전영동 및 전기삼투 중 하나일 수 있다.The electrokinetic principle may be one of electrophoresis, electrophoresis and electroosmosis.
상기 중합체의 높이가 낮아지면 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 가까워지고 상기 샘플에 작용되는 전기동역학적 힘이 커질 수 있다.As the height of the polymer decreases, the distance between the first electrode and the second electrode may be closer and the electrodynamic force applied to the sample may be increased.
상기 중합체의 높이가 높아지면 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이의 거리가 멀어지고 상기 샘플에 작용되는 전기동역학적 힘이 작아질 수 있다.As the height of the polymer increases, the distance between the first electrode and the second electrode may increase and the electrodynamic force applied to the sample may decrease.
상기 미세 전자 소자는 상기 중합체 형상의 변형을 유도하는 거리 조절 장치를 더 포함할 수 있다.The microelectronic device may further include a distance adjusting device for inducing deformation of the polymer shape.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자에 의하면 외부 힘에 의해 변형 가능한 중합체를 이용하여 이격된 두 전극간의 거리를 자유롭게 조절할 수 있도록 함으로써 전기장의 세기를 유동적으로 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, according to the microelectronic device capable of adjusting the electrode spacing according to the present invention, it is possible to freely adjust the distance between two spaced apart electrodes by using a polymer deformable by an external force, thereby enabling to flexibly adjust the strength of the electric field. It works.
또한, 본 발명에 따른 미세 전자 소자를 활용하면, 새로운 소자를 제작할 필요없이 다양한 전극크기, 간격 및 전기장 구배하에서 미소 입자를 구동하고 검출할 수 있으며, 이로 인해 생산 비용의 절감, 공정수의 감소 등의 효과를 거둘 수 있다.In addition, by utilizing the microelectronic device according to the present invention, it is possible to drive and detect the microparticles under various electrode sizes, intervals and electric field gradients without having to manufacture a new device, thereby reducing the production cost, the number of processes, etc. Can be effective.
또한, 전극 간격 및 전기장 구배를 유동적으로 조절해 줌으로써, 미세 전자 소자의 활용도가 극대화 될 수 있으며 그 응용 분야가 크게 늘어날 수 있다.In addition, by flexibly adjusting the electrode gap and the electric field gradient, the utilization of the microelectronic device can be maximized and its application field can be greatly increased.
또한, 종래에 구현할 수 없었던 전극 모양, 크기 및 간격도 변형이 가능한 소자의 특성상, 언제든지 간단하게 구현 가능한 효과가 있다.In addition, there is an effect that can be simply implemented at any time, due to the characteristics of the device that can be modified also electrode shape, size and spacing that could not be conventionally implemented.
이상과 같이 본 발명에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 활용하면 전기동역학적 원리를 이용하여 다양한 의학적, 생물학적, 화학적 실험을 칩 위에서 수행하는 랩온어칩(lab on a chip)의 분야에서 응용할 수 있다.As described above, using the microelectronic device capable of adjusting the electrode spacing according to the present invention can be applied in the field of a lab on a chip which performs various medical, biological, and chemical experiments on a chip using electrodynamic principles. have.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the present invention.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 도시한 개념도이다. 본 발명의 제 1실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 전원 장치(10), 제 1전극(20), 제 2전극(30) 및 중합체(40)로 구성된다.1 is a conceptual diagram illustrating a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a first embodiment of the present invention. According to the first embodiment of the present invention, an electronic device capable of adjusting electrode spacing includes a
상기 전원 장치(10)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자에 전압을 인가한다.The
상기 전원 장치(10)로는 교류 전압원 또는 직류 전압원이 사용되며, 상기와 같이 교류 전압원을 사용하는 경우, 주파수와 전압 크기 뿐만 아니라 신호의 모양 및 오프셋(offset) 전압도 조절할 수 있다. An AC voltage source or a DC voltage source is used as the
상기 제 1전극(20)은 상기 전원 장치(10)의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치(10)로부터 기준 전압을 인가 받는다.The
상기 제 1전극(20)은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 1전극(20)을 통해 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.The
상기 제 2전극(30)은 상기 전원 장치(10)의 타단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치(10)로부터 구동 전압을 인가 받는다.The
상기 제 2전극(30)은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 2전극(30)을 통해 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.The
또한, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)은 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 상에 광전도성 물질 등이 증착되어, 빛을 이용하여 전기장을 유도할 수 있는 형태로도 발전이 가능하다. 이와 같은 광전기소자의 자세한 구조는 대한민국 특허 제 748,181호, 제 841,021호, 제 850,235호에 기재된 광전도성층의 구조를 참조 할 수 있는바, 여기에서는 설명을 생략한다.In addition, a photoconductive material is deposited on the
상기 중합체(40)는 형상의 변형이 가능한 물체로서, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 사이에 위치하고, 한개 이상이 포함될 수 있다. 물론 도 1에는 상기 중합체(40)를 2개 사용한 미세 전자 소자를 도시하였으나, 상기 중합체(40)의 개수로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.The
상기 중합체(40)는 PDMS(polydimethysiloxane) 또는 고무 등으로 형성되어 충분한 변형이 이루어질 수 있게 된다.The
또한, 상기 중합체(40)는 유체가 통과할 수 있는 미세유체유로의 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 미세유체유로는 샘플들이 이동하는 공간이며, 여기서 샘플이란 고분자성 미세입자, 금속 나노 입자, 반도체 나노 입자, 단백질, DNA 등의 생체분자, 분자가 결합된 미세입자 등 다양한 물질들을 포함하는 말이다.In addition, the
특히 샘플은 이러한 물질들이 증류수, 세포 배양용 배지, PBS 버퍼 등 다양한 액체 방울 속에 존재하도록 제조된 것으로서, 상기 미세유체유로 내에 존재하는 액체 방울 내부에서 상기 물질들의 이동이 일어나게 된다. In particular, the sample is prepared such that these substances are present in various liquid droplets such as distilled water, cell culture medium, PBS buffer, and the like, and the movement of the substances occurs within the liquid droplets present in the microfluidic flow path.
한편, 상기 중합체(40)의 변형에 의해 상기 중합체(40)의 높이가 낮아지면, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)의 거리가 가까워지고, 상기 제 1전극(30) 및 제 2전극(30) 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 커질 수 있다.On the other hand, when the height of the
반대로, 상기 중합체(40)의 변형에 의해 상기 중합체(40)의 높이가 높아지면, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)의 거리가 멀어지고, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 작아질 수 있다.On the contrary, when the height of the
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자의 중합체 형상에 따른 변형률의 차이를 도시한 도이다. 2A and 2B are diagrams illustrating a difference in strain according to a polymer shape of a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a first embodiment of the present invention.
만일, 중합체(40)의 변형이 충분하지 못한 경우라면, 도 2a에 도시된 바와 같이 원형 또는 구의 형상으로 하거나 또는, 도 2b에 도시된 바와 같이 튜브(tube)또는 링의 형상으로 제작하여 변형률을 증가 시킬 수 있다.If the deformation of the
특히, 상기 중합체(40)를 PDMS로 제작하는 경우, 상기 PDMS의 경우 변형률이 10% 정도에 불과하므로 상기 도 2a 또는 도 2b와 같은 형태로 상기 중합체(40)를 형성하는 것이 바람직하다.In particular, when the
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 이용한 실험 구성을 도시한 도이다.3 is a diagram illustrating an experimental configuration using a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a first embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 실험은 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)의 간격 변화에 따른 전기장의 변화와 상기 전기장 내에 노출되는 샘플에 작용하는 전기동역학적 힘의 변화를 관찰하기 위함이다.The experiment shown in FIG. 3 is to observe the change of the electric field according to the change of the distance between the
여기서, 전원 장치(10), 제 1전극(20), 제 2전극(30) 및 중합체(40)와 관련하여서는 상술한 바 있으므로, 거리 조절 장치(50) 및 렌즈(60)에 대해 설명하도록 한다.Since the
상기 거리 조절 장치(50)는 도 3에 도시된 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)과 같은 평행한 평판 전극 구조에서는 상기 제 1전극(20)의 상면과 제 2전극(30)의 하면에 각각 설치될 수 있으며, 도 3에 도시된 화살표 방향으로 물리적 힘이 가해지면, 상기 제 1전극(20)과 제 2전극(30)의 간격이 좁아지고, 이에 따라 상기 제 1전극(20)과 제 2전극(30) 사이에 위치한 중합체(40) 형상의 변형이 유도된다. The
상기 렌즈(60)는 미세 전자 소자 내부를 관찰하거나 빛을 조사하는 기능을 한다. 따라서, 상기 거리 조절 장치(50)는 상기 렌즈(60)를 이용하여 미세 전자 소자 내부 관찰이 용이하도록 일부 영역이 개구되거나 투명하게 형성될 수 있다. The
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 도시한 개념도이다. 본 발명의 제 2실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 전원 장치(10), 제 1전극(20), 제 2전극(30), 기판(31) 및 중합체(40)로 구성된다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 제 2전극(30)이 기판(31)의 상면에 형성된다는 점에서 제 1실시예와 차이가 있다.4 is a conceptual diagram illustrating a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a second embodiment of the present invention. According to the second embodiment of the present invention, a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing includes a
상기 전원 장치(10)는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자에 전압을 인가한다.The
상기 전원 장치(10)로는 교류 전압원 또는 직류 전압원이 사용되며, 상기와 같이 교류 전압원을 사용하는 경우, 주파수와 전압 크기 뿐만 아니라 신호의 모양 및 오프셋(offset) 전압도 조절할 수 있다. An AC voltage source or a DC voltage source is used as the
상기 제 1전극(20)은 상기 전원 장치(10)의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치(10)로부터 기준 전압을 인가 받는다.The
상기 제 1전극(20)은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 1전극(20)을 통해 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.The
상기 제 2전극(30)은 기판(31)의 상면에 형성되고, 상기 전원 장치(10)의 타단과 전기적으로 연결되어 상기 전원 장치(10)로부터 구동 전압을 인가 받는다.The
즉, 상기 제 2전극(30)은 상기 기판(31) 상에 패턴화되는 방법으로 형성되며, 패턴화 방법으로는 스퍼터링(sputtering) 또는 나노 임프린팅(nano imprinting) 등의 방법에 의해 증착되어 패턴화될 수 있다.That is, the
상기 제 2전극(30)은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 2전극(30)을 통해 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.The
상기 중합체(40)는 형상의 변형이 가능한 물체로서, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 사이에 위치하고, 한개 이상이 포함될 수 있다. 물론 도 4에는 상기 중합체(40)를 2개 사용한 미세 전자 소자를 도시하였으나, 상기 중합체(40)의 개수로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.The
상기 중합체(40)는 PDMS(polydimethysiloxane) 또는 고무 등으로 형성되어 충분한 변형이 이루어질 수 있게 된다.The
또한, 상기 중합체(40)는 유체가 통과할 수 있는 미세유체유로의 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 중합체(40)는 유체가 통과할 수 있는 미세유체유로의 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 미세유체유로는 샘플들이 이동하는 공간이며, 여기서 샘플이란 고분자성 미세입자, 금속 나노 입자, 반도체 나노 입자, 단백질, DNA 등의 생체분자, 분자가 결합된 미세입자 등 다양한 물질들을 포함하는 말이다.In addition, the
특히 샘플은 이러한 물질들이 증류수, 세포 배양용 배지, PBS 버퍼 등 다양한 액체 방울 속에 존재하도록 제조된 것으로서, 상기 미세유체유로 내에 존재하는 액체 방울 내부에서 상기 물질들의 이동이 일어나게 된다. In particular, the sample is prepared such that these substances are present in various liquid droplets such as distilled water, cell culture medium, PBS buffer, and the like, and the movement of the substances occurs within the liquid droplets present in the microfluidic flow path.
한편, 상기 중합체(40)의 변형에 의해 상기 중합체(40)의 높이가 낮아지면, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)의 거리가 가까워지고, 상기 제 1전극(30) 및 제 2전극(30) 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 커질 수 있다.On the other hand, when the height of the
반대로, 상기 중합체(40)의 변형에 의해 상기 중합체(40)의 높이가 높아지면, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)의 거리가 멀어지고, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 작아질 수 있다.On the contrary, when the height of the
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 도시한 개념도이다. 본 발명의 제 3실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 전원 장치(10), 제 1전극(20), 제 2전극(30) 및 중합체(40)로 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 3실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 상기 중합체(40)가 좌우폭이 높이보다 긴, 기판의 형태로 형성되며, 상기 기판 형태의 중합체(40) 상면에 제 1전극(20)과 제 2전극(30)이 형성된다는 점에서 제 1실시예 및 제 2실시예와 차이가 있다. 5 is a conceptual diagram illustrating a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a third embodiment of the present invention. According to the third embodiment of the present invention, an electronic device capable of adjusting electrode spacing includes a
상기 전원 장치(10)는 본 발명의 제 3실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자에 전압을 인가한다.The
상기 전원 장치(10)로는 교류 전압원 또는 직류 전압원이 사용되며, 상기와 같이 교류 전압원을 사용하는 경우, 주파수와 전압 크기 뿐만 아니라 신호의 모양 및 오프셋(offset) 전압도 조절할 수 있다. An AC voltage source or a DC voltage source is used as the
상기 제 1전극(20)은 상기 전원 장치(10)의 일단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치(10)로부터 기준 전압을 인가 받는다.The
상기 제 1전극(20)은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO(Indium Tin Oxide) 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 1전극(20)을 통해 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.The
상기 제 2전극(30)은 상기 전원 장치(10)의 타단과 전기적으로 연결되며, 상기 전원 장치(10)로부터 구동 전압을 인가 받는다.The
상기 제 2전극(30)은 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄 및 ITO 중 하나로 형성될 수 있으나, 상기 제 2전극(30)을 통해 소자 내부를 관찰할 수 있도록 하기 위해서는 투명한 전도성 물질인 ITO 또는 얇은 금 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.The
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 3실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 상기 중합체(40)가 기판의 형태로 형성되며, 상기 기판 형태의 중합체(40) 상면에 제 1전극(20)과 제 2전극(30)이 형성된다. 물론, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)은 서로 이격되어 있다. 물론 본 실시예에서는 상기 전극을 2개 사용한 미세 전자 소자를 도시하였으나, 상기 전극의 개수로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.As shown in FIG. 5, in the microelectronic device capable of controlling electrode spacing according to the third embodiment of the present invention, the
한편, 외부적인 힘을 조절하여 상기 중합체(40) 형상을 변화시키는 경우, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 간의 거리 조절이 가능하다는 점에 특징이 있으며, 상기 중합체(40) 형상을 변화시키기 위해서는 거리 조절 장치(미도시)가 사용될 수 있다. 상기 거리 조절 장치(미도시)는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1실시예에 따른 거리 조절 장치와 달리 상기 중합체(40)의 좌우에 위치하여, 기판 형상의 중합체(40) 좌우폭이 늘어나게 또는 줄어들게 하는 방법(도 5의 화살표 방향 참조) 으로 상기 중합체(40) 형상을 변화시킬 수 있다.On the other hand, when changing the shape of the
상기 중합체(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 좌우폭이 높이보다 긴, 기판의 형태로 형성되며, PDMS(polydimethysiloxane) 또는 고무 등으로 형성되어 충분한 변형이 이루어질 수 있게 된다.The
한편, 상기 중합체(40)의 변형에 의해 상기 중합체(40)의 좌우폭이 좁아지면(도 5에 도시된 화살표 방향의 반대 방향), 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)의 거리가 가까워지고, 상기 제 1전극(30) 및 제 2전극(30) 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 커질 수 있다.On the other hand, when the left and right widths of the
반대로, 상기 중합체(40)의 변형에 의해 상기 중합체(40)의 좌우폭이 넓어지면(도 5에 도시된 화살표 방향), 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)의 거리가 멀어지고, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 사이에 형성되는 전기장의 크기 및 전기장의 구배가 작아질 수 있다.On the contrary, when the
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자의 전극 간격이 변할 경우, 소자 내 형성되는 전기장의 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result showing a change in an electric field formed in an element when the electrode interval of the microelectronic device, in which the electrode gap is adjustable, according to the third embodiment of the present invention is changed.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자의 전극 간격이 변할 경우, 소자 내 형성되는 전기장의 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result showing a change in an electric field formed in an element when the electrode gap of the microelectronic device, in which the electrode gap is adjustable, according to the second embodiment of the present invention is changed.
도 6 및 도 7에 있어서, 시뮬레이션 조건은 100 kHz에서 10 V 전압을 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)에 인가하였고, 전기장이 형성되는 샘플은 증류수로 가정하였다. 시뮬레이션 결과 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 간의 거리가 가까워질 경우, 형성되는 전기장의 크기 및 전기장 구배가 더 커지고, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 간의 거리가 멀어질 경우, 형성되는 전기장의 크기 및 전기장 구배가 더 작아지는 것을 알 수 있다.In FIG. 6 and FIG. 7, simulation conditions were applied to the
상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30)을 통하여 전압을 인가하였을때, 상기 제 1전극(20) 및 제 2전극(30) 사이에 형성된는 전기장에 노출되는 샘플은 전기동역학적 원리(electrokinetic)에 의해 특정 방향으로 이동하게 된다When a voltage is applied through the
상기 전기동역학적 원리로는 전기영동, 유전영동, 전기삼투를 들 수 있다.The electrokinetic principle may include electrophoresis, dielectric electrophoresis and electroosmotic.
상기 전기영동(electrophoresis)이란, 전기장 내에서 양의 전하 및 음의 전하를 지닌 미세 입자들이 쿨롱 힘(Coulomb force)에 의하여 힘을 받아 움직이는 현상이다. 즉, 양의 전하를 지닌 입자는 음의 전극으로 이동하게 되고, 음의 전하를 지닌 입자는 양의 전극으로 이동하게 된다. 전기영동에 의한 입자의 이동 특성은 전하량, 입자의 크기, 매질의 전기적, 화학적, 물리적 특성 또는 전기장의 세기 등에 따라 달라질 수 있다.Electrophoresis is a phenomenon in which fine particles having positive and negative charges are moved by a coulomb force in an electric field. That is, the particles with the positive charge move to the negative electrode, and the particles with the negative charge move to the positive electrode. The movement characteristics of the particles by electrophoresis may vary depending on the amount of charge, the size of the particles, the electrical, chemical, physical properties of the medium, or the strength of the electric field.
상기 유전영동이란(DEP; dielectrophoresis), 불균일한 전기장 내에서, 유전체가 전자기 유도현상에 의해 전기 쌍극자(electric dipole)를 띄고, 이것에 의해 힘을 받아 움직이는 현상이다. 이러한 입자의 이동은 입자와 입자 주변의 액체 간의 유전율(permittivity) 차이에 의해 그 방향이 결정되고, 입자의 크기(반지름의 세제곱에 비례) 및 전기장 구배(전기장 제곱의 구배에 비례)의 크기가 그 이동 속도에 영향을 미치게 된다.Dielectrophoresis (DEP) is a phenomenon in which a dielectric exhibits an electric dipole due to electromagnetic induction and moves under a force in a non-uniform electric field. The movement of these particles is determined by the difference in permittivity between the particles and the liquid around the particles, and the size of the particles (proportional to the cube of the radius) and the magnitude of the electric field gradient (proportional to the gradient of the square of the electric field). This will affect the speed of movement.
상기 유전영동에는 전기장이 약한 방향으로 미세 입자들이 움직이는 음(negative)의 유전영동과 전기장이 강한 방향으로 미세 입자들이 움직이는 양(positive)의 유전영동이 있다. 이러한 유전영동의 성질은 유체의 종류, 미세입자 및 분자의 종류, 교류전압 신호의 주파수 등에 의해 달라질 수 있다.The dielectrophoresis includes negative dielectrophoresis in which fine particles move in a direction in which the electric field is weak, and positive dielectrophoresis in which fine particles move in a direction in which the electric field is strong. The nature of the electrophoresis may vary depending on the type of fluid, the type of microparticles and molecules, and the frequency of the AC voltage signal.
상기 전기삼투에는 교류 전기삼투(ACEO; AC electroosmosis), 유도전하 전기삼투(ICEO; induced-charge electroosmosis), 패러데이 짝진 전기삼투(FCEO; faradaically-coupled electroosmosis) 등이 있다.The electroosmosis includes AC electroosmosis (ACEO), induced-charge electroosmosis (ICEO), Faradaically-coupled electroosmosis (FCEO), and the like.
상기 교류 전기삼투(ACEO; AC electroosmosis)란, 불균일한 전기장 내에서, 유체 내부의 이온들이 전극 표면과 액체 계면에 얇은 전기 이중층(electric double layer)을 형성하게 되고, 전압에 의해 형성된 정접 전기장(tangential electric field)의 영향으로 전극 표면을 따라 유체가 이동하는 현상이다.AC electroosmosis (ACEO) refers to a tangential electric field formed by a voltage in a non-uniform electric field, in which ions in the fluid form a thin electric double layer on the electrode surface and the liquid interface. This is a phenomenon in which fluid moves along an electrode surface due to the influence of an electric field.
이러한 전기삼투 현상은 전기장이 센 방향으로 유동을 일으켜 물질들의 빠른 농축을 유도한다. 상기 전기삼투에 의한 농축 특성은 교류전압 신호의 주파수 및 물질 또는 매질의 종류, 크기, 전하량 등 다양한 물리적, 화학적 특성에 의존한다.This electroosmotic phenomenon causes the electric field to flow in the strong direction, leading to rapid concentration of materials. The concentration characteristics of the electroosmosis depend on various physical and chemical properties such as the frequency of the AC voltage signal and the type, size, and charge amount of the material or medium.
상기 유도전하 전기삼투(ICEO; induced-charge electroosmosis)란, 전기장 내 미세입자에 유도된 전하에 의해 미세입자 표면에서 발생하는 전기삼투 유동으로서, 전극표면에 가까이 위치한 미세입자들을 벽면으로 밀어 조립시키는 특성이 있다. 이러한 현상으로 인해 미세입자들이 자가 조립(self-assembly)하여 결정구조(crystal structure)를 지닌 응집체(aggregate)를 이루게 될 수 있다.The induced-charge electroosmosis (ICEO) is an electroosmotic flow generated on the surface of the microparticles by electric charges induced by the microparticles in the electric field, and pushes the microparticles located near the electrode surface to the wall and assembles them. There is this. This phenomenon can cause the microparticles to self-assemble (aggregate) with a crystal structure (crystal structure).
상기 패러데이 짝진 전기삼투(FCEO; faradaically-coupled electroosmosis)란, 낮은 주파수 영역에서 전극에서의 패러데이 반응을 무시할 수 없게 되어, 전극 표면에 발생하는 수평성분의 전기장에 의해 발생하는 전기삼투 유동으로서, 전극에 가까이 위치한 미세입자 아래쪽에서 입자들을 위로 떠올리게 되는 상승유동을 발생시키는 특성이 있다.Faradaically-coupled electroosmosis (FCEO) is an electroosmotic flow generated by an electric field of a horizontal component generated on an electrode surface, which cannot ignore the Faraday reaction at an electrode in a low frequency region. There is a characteristic that generates the upward flow of the particles float up from the bottom of the near-fine particles.
물론, 샘플이 강한 전하를 지니고 있을 경우, 전기영동의 영향이 커지고, 전하가 약한 유전체일 경우 유전영동의 영향이 커진다.Of course, if the sample has a strong charge, the effect of electrophoresis is increased, and if the dielectric is a weak charge, the effect of the electrophoresis is increased.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자는 두 전극간 거리가 가까워질 경우, 샘플에 작용하는 전기동역학적 힘이 더 커지게 되고, 두 전극간 거리가 멀어질 경우, 샘플에 작용하는 전기동역학적 힘이 더 작아지게 된다.As described above, when the distance between two electrodes is closer to each other, the microelectronic device capable of adjusting the electrode spacing increases the electrokinetic force acting on the sample, and when the distance between the two electrodes increases, The electrokinetic forces acting on them become smaller.
이상과 같이 본 발명에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 예 시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above with reference to the drawings illustrating a fine electronic device capable of adjusting the electrode spacing according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, the technical scope of the present invention Of course, various modifications can be made by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a first embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자의 중합체 형상에 따른 변형률의 차이를 도시한 도이다. 2A and 2B are diagrams illustrating a difference in strain according to a polymer shape of a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 이용한 실험 구성을 도시한 도이다.3 is a diagram illustrating an experimental configuration using a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자를 도시한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a microelectronic device capable of adjusting electrode spacing according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자의 전극 간격이 변할 경우, 소자 내 형성되는 전기장의 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result showing a change in an electric field formed in an element when the electrode interval of the microelectronic device, in which the electrode gap is adjustable, according to the third embodiment of the present invention is changed.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 전극 간격 조절이 가능한 미세 전자 소자의 전극 간격이 변할 경우, 소자 내 형성되는 전기장의 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result showing a change in an electric field formed in an element when the electrode gap of the microelectronic device, in which the electrode gap is adjustable, according to the second embodiment of the present invention is changed.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10: 전원 장치 20: 제 1전극10: power supply device 20: first electrode
30: 제 2전극 31: 기판30: second electrode 31: substrate
40: 중합체 50: 거리 조절 장치40: polymer 50: distance control device
60: 렌즈60: lens
Claims (35)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080104750A KR20100045685A (en) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | Tunable microelectronic device for electric field modulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080104750A KR20100045685A (en) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | Tunable microelectronic device for electric field modulation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20100045685A true KR20100045685A (en) | 2010-05-04 |
Family
ID=42273298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020080104750A KR20100045685A (en) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | Tunable microelectronic device for electric field modulation |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20100045685A (en) |
-
2008
- 2008-10-24 KR KR1020080104750A patent/KR20100045685A/en not_active Application Discontinuation
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