Ulbrich, Angela: Oberflächeneigenschaften und Modifizierung von Polymeren und organischen Funktionsschichten für opto-fluidische Mikrosysteme

Abstract in German:

In der vorliegenden Arbeit wurden die Oberflächeneigenschaften von SU-8, von verschiedenen OTS-silanisierten Substraten und von plasmapolymerisierten Fluor-Kohlenstoff-Schichten FCPP-Schichten) untersucht. Diese Materialien eignen sich für die Herstellung bzw. Beschichtung opto-fluidischer Mikrosysteme, deren Entwicklung im Projekt integrierte mikrooptische Pinzetten bearbeitet wird. Mittels Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) wurden die chemische Zusammensetzung und die Bindungsverhältnisse in den Materialien aufgeklärt. Analog dazu wurden die Kontaktwinkel und Oberflächenenergien bestimmt, um so zusätzliche Aussagen über die Benetzbarkeit und mögliche Anhaftungseffekte von Zellen/Partikeln zu treffen. Weiterhin wurde die Modifikation dieser Materialien durch Lichteinfluss (Röntgen-, UV- und IR-Strahlung) sowie durch die Behandlung mit Chemikalien (Piranhasäure und NaOH) mit XPS und Kontaktwinkelmessungen untersucht. Die Bestrahlung von SU-8 mittels Röntgen- und IR-Strahlung zeigt keine Veränderung der chemischen Bindungen im Material. Bei UV-Bestrahlung unter Ultrahochvakuum Bedingungen degradiert SU-8 stark, was zu Verfärbung, Veränderung der Kontaktwinkel und zu Zerstörung der Etherbindungen führt. Weiterhin ist eine Degradation durch Behandlung mit Chemikalien nachweisbar, wobei in diesen Fällen die Unterschiede in den Kontaktwinkeln gering sind. OTS-Silanisierung eignet sich zur Beschichtung von SU-8 und erzeugt eine hydrophobe Oberfläche. Eine Modifikation von OTS-silanisierten Material durch Lichteinfluss konnte nicht nachgewiesen werden. Alternativ wurde die Passivierung von Silizium durch FCPP-Schichten untersucht. Die FCPP-Schichten zeichnen sich durch hohe Kontaktwinkel mit Wasser aus. Die verschiedenen Oberflächenbehandlungen führen in den FCPP-Schichten zu deutlichen Veränderungen in der chemischen Struktur. Die gravierenden chemischen Veränderungen beeinflussen das Benetzungsverhalten der FCPP-Schichten nur gering.