水膠排列

本實驗運用了可自定義圖形之 UV 光源來產生特殊圖形之光源，圖 4-1 顯示 了經過可自定義圖形之 UV 光源照射後所固化之水膠結構 (100% PEGDA Mn250，

0.5% I819)，其結構厚度為 100 μm。圖中之虛線範圍為 UV 光源照射之範圍，可 看到直角轉折處無法完全貼合圖形，因為水膠交聯為一化學反應，即使 UV 光沒 有照射到水膠，交聯部分所產生的自由基也可能會擴散到其他未照射到 UV 光的 部分水膠，造成交聯反應。

圖 4-1 使用可自定義圖形 UV 光源照射交聯後之水膠結構。(比例尺：500 μm)

將含有螢光粒子之水膠液滴 (100% PEGDA Mn250，0.5% I819) 排列至特 定位置，如圖 4-2 (b) 所示，此時液滴會同時佔據兩個方格電極以避免與相鄰的 水膠液滴互相接觸，再將中央的 6 個方格電極同時開啟，即可讓 6 個水膠液滴 同時排列至中央，形成 2 × 3 水膠陣列結構。

圖 4-2 2 × 3 水膠陣列。(比例尺：1 mm)

利用上述之方法，將含有螢光粒子 (Green-G0100，Fluoro-Max；Red-R0100，

Fluoro-Max) 之水膠溶液 (100% PEGDA Mn575，0.5% I2959) 先排列至特定位置 並避免相鄰液滴互相接觸並融合，即可得到不同排列的水膠陣列結構。圖 4-3 為 1 × 3 水膠陣列結構，圖 4-4 為 2 × 2 水膠陣列結構，分別使用兩種不同分子量的 水膠 (PEGDA Mn575，PEGDA Mn250)，圖 4-5 為 3 × 3 水膠陣列結構。

圖 4-3 1 × 3 水膠陣列。(比例尺：500 μm)

圖 4-4 2 × 2 水膠陣列。(比例尺：1 mm)

圖 4-5 3 × 3 水膠陣列。(比例尺：1 mm)

利用前述之理論，先將水膠溶液 (100% PEGDA Mn250，0.5% I819) 排列至 相鄰的兩個電極上，其操控環境為空氣，同時開啟中間兩個電極使兩側的液滴同 時聚集至中央，操控液滴之電訊號參數為 1 kHz，20-80 Vpp，方波，並立刻在兩 個液滴的中心使用可自定義圖形之 UV 光源照射出十字形狀的 UV 光，如圖 4-6 (a) 所示。曝光後將晶片的兩板拆開，並用去離子水將未固化的水膠溶液沖洗掉，

便會得到十字形狀的水膠結構，如圖 4-6 (b)。因左右兩個液滴含有不同顏色的螢 光粒子，使用螢光顯微鏡觀察，利用不同濾鏡得到不同顏色的影像，再將兩個影 像疊合，即可如圖 4-6 (c) 可看到水膠的左半部與右半部因含有不同的螢光粒子 (Dragon green-FS04F ， Bangs Laboratories, Inc. ； Plum purple-FS05F ， Bangs Laboratories, Inc.) 而呈現不同的顏色。

圖 4-6 排列水膠液滴後，以可自定義圖形之 UV 光源曝光。(a)以可自定義圖形 之 UV 光源在兩個液滴結合的位置照射十字形狀的 UV 光。(b) 可見光下之十字

形狀水膠結構。(c) 使用螢光顯微鏡觀察水膠結構，。(比例尺：500 μm)

如圖 4-7 (a)，將含有螢光粒子 (Dragon green-FS04F，Bangs Laboratories, Inc.；

Plum purple-FS05F，Bangs Laboratories, Inc.) 的水膠液滴 (100% PEGDA Mn250，

0.5% I819) 先排列至適當位置，再同時將中央的四個電極打開，如圖 4-7 (b)，圖 中可看見電極有通電的區域上的液滴輪廓變深，表示液體的接觸角因為施加電壓 的緣故而改變。等四個液滴排列至中間後，使用可自定義圖形之 UV 光源在中心 處照射出一個十字形狀的 UV 光，便可曝光出十字形狀的水膠結構。結果圖由圖 4-8 (a)、(b)所示。左上角和右下角的區塊為紫色，右上角和左下角的區塊為綠色。

圖 4-7 排列 2 × 2 的水膠陣列，並以可自定義圖形之 UV 光源曝光。(a) 將水膠 排列至特定位置。(b) 同時開啟中央四個電極。(c) 水膠因電場之影響移動至中 心位置。(d) 在四個水膠液滴接觸的中心以可自定義圖形之 UV 光源照射十字

形狀的 UV 光。(比例尺：500 μm)

圖 4-8 將曝光後的水膠結構以顯微鏡觀察。(a) 可見光之影像。(b) 以螢光顯微 鏡觀察，因使用兩種不同的螢光粒子，可看到十字形狀的水膠結構內部含有交

錯的顏色。(比例尺：500 μm)

利用可自定義圖形之 UV 光源搭配的軟體，可畫出各種圖形，圖 4-9 (a) 為 螺旋形狀，寬度為 100 μm。使用螢光顯微鏡可看到一條螺旋形的水膠 (100%

PEGDA Mn250，0.5% I819) 中，有 6 段交錯的顏色，螢光粒子為紫色及綠色 (Dragon green-FS04F ， Bangs Laboratories, Inc. ； Plum purple-FS05F ， Bangs Laboratories, Inc.)。

圖 4-9 使用可自定義圖形之 UV 光源照射螺旋形狀的 UV 光於 2 × 2 的水膠陣列 之中心。(a) 可見光之影像。(b) 以螢光顯微鏡觀察，因使用兩種不同的螢光粒

子，可看到螺旋形狀的水膠內部含有交錯的顏色。(比例尺：500 μm)