Publicação
Fabrico de microlentes para aplicação em MicroLEDs
| Resumo: | As matrizes de microelétrodos enfrentam os desafios da neurociência no sentido de melhorar o conhecimento sobre o cérebro, permitindo assim catalisar novos tratamentos para os distúrbios neuropsiquiátricos, como a depressão, a Doença de Parkinson, a Doença de Alzheimer, etc. Em 2005, surgiu uma nova interação com o cérebro intitulada de optogenética. As sondas neuronais usadas nesta nova interação são designadas de optrodes. Estas sondas são otimizadas para fazer incidir luz sobre uma população de células geneticamente modificadas, de modo a revelarem efeitos biológicos específicos quando expostas à luz. Os neurónios-alvo são alterados para produzir proteínas sensíveis à luz conhecidas como opsinas. Estas opsinas requerem uma irradiação mínima de 1 mW/mm2 para serem ativadas. Devido ao requisito de irradiação mínima, é necessário um aumento da corrente fornecida aos microLEDs incorporados nas optrodes, o que irá causar dois efeitos indesejáveis: o aumento do consumo energético e o sobreaquecimento do tecido do sistema nervoso central (SNC). A incorporação de microlentes em conjunto com microLEDs irá causar o efeito de colimação da luz, o que por sua vez irá aumentar a irradiação dos neurónios-alvo, sem aumentar o consumo energético dos microLEDs e minimizando o sobreaquecimento do tecido do SNC. O principal foco desta dissertação relaciona-se com a simulação, desenvolvimento e caraterização de microlentes em PDMS para serem usadas em conjunto com microLEDs. As técnicas de microfabricação utilizadas para o fabrico das microlentes foram: a fotolitografia e o refluxo térmico de polímeros fotossensíveis para a criação do molde mestre; e a moldagem de réplicas de PDMS para a criação do molde negativo e das microlentes finais em PDMS. Foram simulados, fabricados e caraterizados dois conjuntos distintos de microlentes em PDMS, com alturas e diâmetros diferentes, sendo que os melhores resultados foram obtidos com o segundo conjunto de microlentes. As estruturas fabricadas, incluindo as microlentes em PDMS, foram caraterizadas utilizando os métodos de perfilometria de contacto, perfilometria ótica 3D, microscopia de força atómica (AFM) e microscopia eletrónica de varrimento (SEM). A caraterização do segundo conjunto de microlentes em PDMS permitiu determinar experimentalmente uma altura aproximada de 55 μm, um diâmetro aproximado de 81 μm e uma rugosidade média (Ra) superficial de aproximadamente 30 nm. Através de cálculos baseados na Ótica Gaussiana foram obtidas as seguintes caraterísticas para o segundo conjunto de microlentes fabricadas em PDMS: uma distância focal (f) de 95;94 μm, uma abertura numérica (NA) de 0,42 e um número focal (f/#) de 1,189. |
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| Autores principais: | Freitas, João Rui Martins |
| Assunto: | Colimação MicroLEDs Microlentes Optogenética Collimation Microlenses Optogenetics |
| Ano: | 2019 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | As matrizes de microelétrodos enfrentam os desafios da neurociência no sentido de melhorar o conhecimento sobre o cérebro, permitindo assim catalisar novos tratamentos para os distúrbios neuropsiquiátricos, como a depressão, a Doença de Parkinson, a Doença de Alzheimer, etc. Em 2005, surgiu uma nova interação com o cérebro intitulada de optogenética. As sondas neuronais usadas nesta nova interação são designadas de optrodes. Estas sondas são otimizadas para fazer incidir luz sobre uma população de células geneticamente modificadas, de modo a revelarem efeitos biológicos específicos quando expostas à luz. Os neurónios-alvo são alterados para produzir proteínas sensíveis à luz conhecidas como opsinas. Estas opsinas requerem uma irradiação mínima de 1 mW/mm2 para serem ativadas. Devido ao requisito de irradiação mínima, é necessário um aumento da corrente fornecida aos microLEDs incorporados nas optrodes, o que irá causar dois efeitos indesejáveis: o aumento do consumo energético e o sobreaquecimento do tecido do sistema nervoso central (SNC). A incorporação de microlentes em conjunto com microLEDs irá causar o efeito de colimação da luz, o que por sua vez irá aumentar a irradiação dos neurónios-alvo, sem aumentar o consumo energético dos microLEDs e minimizando o sobreaquecimento do tecido do SNC. O principal foco desta dissertação relaciona-se com a simulação, desenvolvimento e caraterização de microlentes em PDMS para serem usadas em conjunto com microLEDs. As técnicas de microfabricação utilizadas para o fabrico das microlentes foram: a fotolitografia e o refluxo térmico de polímeros fotossensíveis para a criação do molde mestre; e a moldagem de réplicas de PDMS para a criação do molde negativo e das microlentes finais em PDMS. Foram simulados, fabricados e caraterizados dois conjuntos distintos de microlentes em PDMS, com alturas e diâmetros diferentes, sendo que os melhores resultados foram obtidos com o segundo conjunto de microlentes. As estruturas fabricadas, incluindo as microlentes em PDMS, foram caraterizadas utilizando os métodos de perfilometria de contacto, perfilometria ótica 3D, microscopia de força atómica (AFM) e microscopia eletrónica de varrimento (SEM). A caraterização do segundo conjunto de microlentes em PDMS permitiu determinar experimentalmente uma altura aproximada de 55 μm, um diâmetro aproximado de 81 μm e uma rugosidade média (Ra) superficial de aproximadamente 30 nm. Através de cálculos baseados na Ótica Gaussiana foram obtidas as seguintes caraterísticas para o segundo conjunto de microlentes fabricadas em PDMS: uma distância focal (f) de 95;94 μm, uma abertura numérica (NA) de 0,42 e um número focal (f/#) de 1,189. |
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