MC应用｜如何实现纳米级清洗？

具有可控和可调节表面化学性质的清洁表面对于改善材料的界面，生物和电子性能，以获得最佳的设备和结构性能至关重要。等离子体表面处理可去除纳米级有机污染物，并在不影响整体材料的情况下改变表面化学性质。

等离子清洗的好处

等离子体清洁是通过化学反应（O 2   或空气等离子体）或物理消融（Ar等离子体）去除有机污染物。等离子体处理还在表面上引入了化学官能团（羰基，羧基，羟基），使大多数表面具有亲水性，水接触角的减小和润湿性的提高。清洁且亲水的表面通常对于促进附着力和增强与其他表面的粘合至关重要。此外，血浆可用于消毒和去除表面上的微生物污染物，对生物医学和生物材料的研究应用有利。

应用范例

可以对表面进行等离子清洁，而不会影响材料的整体性能。这样，等离子体处理可以应用于多种材料以及复杂的表面几何形状。以下是在我们的等离子仪器中处理过的示例应用和样品：

• AFM悬臂尖端，用于表面形态和摩擦力测量

• 后续沉积之前的玻璃和半导体晶圆

• 用于微流控器件制造的图案化聚二甲基硅氧烷（PDMS）基板

• 电子显微镜（EM）网格

• 自组装实验的金表面

• 用于细胞培养和组织工程的纤维聚合物支架

• 用作电极的碳纳米管

• 石英晶体用于石英晶体微量天平（QCM）测量

• 用于光谱测量（ATR-FTIR）的光学和晶体（石英，Ge，ZnSe）

• 经过等离子体处理的纳米粒子可调节粒径并改变表面化学性质

  
  

在3个不同的硼硅酸盐玻璃表面上的水滴接触角测量：

（a）涂有卤化碳蜡（92°）

（b）未经处理的（32°）

（c）使用Harrick等离子清洗机等离子清洁的氩气（ <10°）

【资料来源：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 (http://www.rsc.org/pccp).】

处理方法

空气或氧气（O 2）气体通常用于等离子体清洁。空气或O 2   等离子体通过与高反应性氧自由基的化学反应以及高能氧离子的烧蚀来去除有机污染物。等离子体还促进表面上的羟基化（OH基），使表面更具亲水性，并提高了表面润湿性。

备选地，氩等离子体可以优选用于清洁以最小化表面（例如金属）的进一步氧化。氩等离子体通过离子轰击和物理烧蚀表面上的污染物进行清洁，但不会与表面反应。在某些情况下， 可以使用Ar / O 2混合物通过物理烧蚀与氩气和与氧气的化学反应的结合来清洁表面。

对于对硼硅酸盐玻璃中痕量杂质的潜在污染敏感的应用，建议在标准派热克斯（Pyrex）室上方使用石英室。

以下是在Harrick等离子清洗机中进行等离子体清洁的建议工艺条件（可能需要进行一些实验才能确定最佳工艺条件）。

• 压力：500毫托至1托

• 射频功率：中或高档

• 处理时间：1-3分钟

• 低射频功率可用于最小化表面粗糙，处理时间可能需要调整以补偿较低的功率