Buckling-driven self-formation of microchannels

Promotie: dhr. V.V.S.D.R. Annabattula, 14.30 uur, Aula Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Buckling-driven self-formation of microchannels

Promotor(s): prof.dr.ir. P.R. Onck

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Nanokanaaltjes voor lab-on-a-chip systemen

Patroonvorming is alomtegenwoordig in de natuur: van menselijke huid tot bladeren, vruchten en groenten. Dergelijke patronen, met name netwerken van kanaaltjes, zijn ook interessant voor veel moderne technologische toepassingen, zoals flexibele elektronica, optische roosters en lab-on-a-chip systemen. De fabricage van deze structuren op zeer kleine schaal (orde nano- en micrometer) is echter niet eenvoudig. Ratna Kumar Annabattula verrichtte theoretisch onderzoek naar de vorming van micro- en nanokanaaltjes op basis van een recent ontwikkelde techniek, de ‘release and bondback’-methode.

Deze methode bestaat uit drie stappen: (i) het groeien van een dunne film met voorspanning op een substraat (ii) het relaxeren van de film door het verminderen van de hechtsterkte (door chemisch etsen of elektrolyse) en tenslotte (iii) bondback, het terugvallen van de vrijgekomen film op het substraat als gevolg van de cohesiekracht tussen de film en het substraat.

Annabattula ontwikkelde een nieuwe eindige-elementen-methode om het proces van delaminatie en bondback te bestuderen. De uiteindelijk gevormde kanaalafmetingen en structuren van verschillende systemen zijn onderzocht als functie van de verschillende systeemparameters, zoals laagdikte, laaggrootte, elastische eigenschappen en cohesie-energie tussen de dunne laag en het substraat.

In het proefschrift is het gehele proces van kanaalvorming vastgelegd. Er zijn vier verschillende systemen onderzocht: twee- dimensionale lijnpatronen, lineaire kanalen, polygoon-vormige patronen en netwerken van nanokanaaltjes. De resultaten laten zeer goede overeenkomsten zien met experimentele kanaalstructuren, waardoor de resultaten gebruikt kunnen worden als designtool voor toekomstige kanaalsystemen.

Ratna Kumar Annabattula (India, 1978) studeerde technische wetenschappen aan het Indian Institute of Science. Hij voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials van de RUG. Annabattula gaat door met onderzoek als postdoc aan het Karlsruhe Institute of Technology (Duitsland).