ทีมวิจัยนวัตกรรมพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก (SMD-1 RT) เป็น 1 ใน 3 ทีมวิจัยของศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC) ภายใต้การกำกับดูแลของศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สังกัดสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ที่มุ่งเน้นการวิจัย พัฒนา ออกแบบ วิศวกรรม (RDDE) และการวิเคราะห์พื้นผิววัสดุด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง เพื่อผลักดันให้เกิดการพัฒนากำลังคน (HRD) การสร้างเครือข่ายวิจัยทั้งในและต่างประเทศ (Research networking) การสร้างผลิตภัณฑ์นวัตกรรมในเชิงพาณิชย์ (Commercial products) และระบบนิเวศน์ (Ecosystem) สำหรับเทคโนโลยีพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกอย่างยั่งยืน
สารบัญ
วิสัยทัศน์
เป็นพันธมิตรทางด้านวิจัย พัฒนา ออกแบบ วิศวกรรม และการวิเคราะห์พื้นผิววัสดุด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง เพื่อผลักดันให้เกิดการพัฒนากำลังคน การสร้างเครือข่ายวิจัยทั้งในและต่างประเทศ อันนำไปสู่การสร้างผลิตภัณฑ์นวัตกรรมในเชิงพาณิชย์และการสร้างระบบนิเวศน์ สำหรับเทคโนโลยีพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกอย่างยั่งยืน
พันธกิจ
มุ่งสร้างสรรค์นวัตกรรม พัฒนากำลังคน และสร้างเครือข่ายวิจัยทั้งในและต่างประเทศ เพื่อผลักดันให้เกิดผลิตภัณฑ์และระบบนิเวศน์ สำหรับเทคโนโลยีพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกอย่างยั่งยืน
เทคโนโลยีหลัก
ทีมวิจัยนวัตกรรมพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก (SMD-1 RT) เป็น 1 ใน 3 ทีมวิจัยของศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งดำเนินงานวิจัยร่วมกับทีมวิจัยเชิงอุตสาหกรรมบนซิลิกอนเทคโนโลยี (Silicon Industrial Fabrication Research Team ชื่อย่อ: SIFRT) และทีมวิจัยการออกแบบวิเคราะห์และประเมินผลการทำงานของอุปกรณ์จากกระบวนการผลิต (Design, Simulation, Characterization, and Circuit Design Research Team, ชื่อย่อ: DSCRT) โดยใช้เครื่องจักรที่เกี่ยวข้องในกระบวนการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ของศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในห้องสะอาดระดับ 100 ด้วยเทคโนโลยีการผลิตที่สอดคล้องกับกระบวนการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำชนิดซีมอส บนแผ่นฐานซิลิกอนเวเฟอร์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้ว
ทั้งนี้กิจกรรมวิจัยของทีม SMD-1 RT จะประกอบด้วยเทคโนโลยีหลัก 4 ชนิด ได้แก่
- กระบวนการถ่ายแบบลายวงจรขั้นสูง (Advance lithography process)
- แพลตฟอร์มนวัตกรรมเทคโนโลยีพื้นผิววัสดุ (Surface innovation technology platform)
- แพลตฟอร์มเทคโนโลยีระบบของไหลจุลภาค (Microfluidic technology platform)
- เทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับการตรวจสอบคุณสมบัติและการวิเคราะห์พื้นผิววัสดุ (Advance material characterizations and surface analysis)
1. กระบวนการถ่ายแบบลายวงจรขั้นสูง (Advance lithography process)
- การออกแบบและสร้างลวดลายจุลภาคบนแผ่นกระจกต้นแบบ (Photomask fabrication)
- การเคลือบฟิล์มบางชนิดต่างๆ เช่น SiO2, Si3N4, Poly-Si, a-Si, TEOS, SOG, Al, Ti, TiN
- การกัดลวดลายด้วยสารเคมีและพลาสมา (Chemical and plasma etching)
- การสร้างแม่แบบซิลิกอนและแม่แบบพอลิเมอร์ (Mold fabrication)
- การหล่อพอลิเมอร์จากแม่แบบซิลิกอน (Soft lithography process)
- การสร้างลวดลายจุลภาคระดับนาโนเมตร ด้วยเทคนิค Sidewall Image Transfer (SIT), เทคนิคการเล็มลวดลายน้ำยาไวแสง (Photoresist trimming process) และเทคนิคการถ่ายแบบลายวงจรหลายครั้ง (Multiple-patterning process)
- กระบวนการสร้างลวดลายจุลภาค 3 มิติ (3D lithography) ด้วยเทคนิคเกรย์สเกลลิโธรกราฟี (Greyscale lithography) และเทคนิคการใช้กระจกต้นแบบที่มีโครเมียมหลายความหนา (Multi-film thickness mask, Thailand Patent no. 64545)
2. แพลตฟอร์มนวัตกรรมเทคโนโลยีพื้นผิววัสดุ (Surface innovation technology Platform)
- การพัฒนาวัสดุผสมที่มีค่าพลังงานเชิงผิวต่ำ (Composite materials with low-surface energy)
- การพัฒนาพื้นผิวลื่นบนวัสดุที่มีรูพรุน (Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces, SLIP)
- กระบวนการลนไฟ (Frame treatment process)
- การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของพื้นผิว (Surface functionalization)
- การวิเคราะห์โมเลกุลของสสาร (Molecular analysis)
- พื้นผิวน้ำและน้ำมันไม่เกาะแบบยิ่งยวด (Superoleophobic surface)
- พื้นผิวป้องกันการเกาะของสิ่งมีชีวิต (Anti-fouling surface)
- การสร้างลวดลายจุลภาคบนพื้นที่ขนาดใหญ่ (Large-area patterning) ด้วยกระบวนการ Roll-to-Roll (R2R process) และ Roll-to-Plate (R2P process)
*วิจัยและพัฒนาร่วมกับหน่วยงานต่างประเทศ
3. แพลตฟอร์มเทคโนโลยีระบบของไหลจุลภาค (Microfluidic technology platform)
- อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก (Microfluidic device) ชนิดห้องปฏิบัติการบนชิป (Lab-on-a-chip, LOC), ห้องปฏิบัติการบนแผ่นดิสก์ (Lab-on-a-disc, LOD) และระบบอวัยวะจำลองบนชิป (Organ-on-a-chip, OOC)
- Micro-droplet devices (cell sorting/cell trapping/cell culturing)
- การเชื่อมด้วยพลาสมา (Plasma bonding) และการตัดด้วยเลเซอร์ (Laser cutting)
- การฉีดพลาสติก (Injection molding) *วิจัยและพัฒนาร่วมกับหน่วยงานต่างประเทศ
4. เทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับการตรวจสอบคุณสมบัติและการวิเคราะห์พื้นผิววัสดุ (Advance material characterizations and surface analysis)
- Field-emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) with Energy Dispersive X-ray Spectroscope (EDX) and X-ray Fluorescence (XRF)
- Auger Electron Spectroscopy (AES)
- Contact angle goniometer
- Spectrophotometer
- Ellipsometer
- Film stress measurement
- Step profilometer
การให้บริการและให้คำแนะนำ
- กระบวนการออกแบบและสร้างลวดลายจุลภาคบนพื้นผิวต่างๆ
- การพัฒนาพื้นผิวให้มีคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะแบบยิ่งยวด
- กระบวนการออกแบบและสร้างอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก ห้องปฏิบัติการย่อส่วนบนชิป ห้องปฏิบัติการย่อส่วนบนแผ่นดิสก์ และระบบจำลองการทำงานของอวัยวะบนชิป
- การตรวจสอบคุณสมบัติและการวิเคราะห์พื้นผิววัสดุด้วยเทคนิคต่างๆ
- หลักสูตรฝึกอบรมบุคลากรในหัวข้อต่างๆที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำ
ผลงานวิจัยในปัจจุบัน
- Surface innovation technology platform
- 1. โครงการวิจัยเฟล็กซ่า (Large-area Flexible Polymers with Antifouling Robust Micro-structure, FleXARs) เพื่อสร้างชั้นฟิล์มขนาดใหญ่ที่มีพื้นผิวที่สิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆไม่เกาะ (Everything-free surface) สำหรับประยุกต์ใช้งานในสภาวะทะเล การแพทย์ ระบบขนส่งมวลชนสาธารณะ อุตสาหกรรมอาหาร วัสดุก่อสร้าง และธุรกิจพลังงาน เช่น พื้นผิวทำความสะอาดตนเอง พื้นผิวป้องกันการเกาะของแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตต่างๆ เป็นต้น
- 2. โครงการพัฒนาเทคโนโลยีพื้นผิวลื่น (Slippery Liquid-Infused Porous Surface, SLIPS) เพื่อสร้างเป็นพื้นผิวป้องกันสิ่งมีชีวิตเกาะและพื้นผิวทำความสะอาดตนเองได้
- 3. โครงการวิจัย High-contrast Marking Vehicle Tire เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีลวดลายจุลภาคที่มีค่าการสะท้อนแสงต่ำมาก (Ultra-low light reflectivity micro-structure) สำหรับประยุกต์ใช้งานในชิ้นส่วนยานพาหนะและอุปกรณ์เชิงแสง
- Microfluidic Technology Platform
- 1. Cell sorting/cell trapping/cell culturing สำหรับระบบตรวจและคัดแยกเซลล์ก่อมะเร็ง (Cancer Stem Cell, CSC)
- 2. ระบบ Micro-droplet generator and diagnostic assay สำหรับการทดลองทางชีววิทยาแบบรวดเร็วในปริมาณมาก
- 3. ห้องปฏิบัติการบนแผ่นดิสก์ (LOD) สำหรับการตรวจคัดกรองพยาธิโรคเท้าช้างแบบกึ่งอัตโนมัติ (Semi-automated Microfilaria Detection System, AMS)
- 4. ห้องปฏิบัติการบนแผ่นดิสก์ (LOD) สำหรับการตรวจวัดคุณภาพน้ำนมวัวดิบ (Raw milk quality monitoring system)
- 5. เทคโนโลยีการพัฒนาแบบจำลองเนื้อเยื่อลำไส้บนชิป (Gut-on-Chip) โดยเทคโนโลยีระบบของไหลจุลภาค เพื่อการศึกษาด้านพิษวิทยาและเภสัชจลนศาสตร์ของอุตสาหกรรมอาหาร ยา และอื่นๆ
- รายชื่อวารสารวิชาการ
- – ผลงานตีพิมพ์ด้านนวัตกรรมพื้นผิววัสดุ และกระบวนการถ่ายแบบลายวงจร
- J. Jantawong, et.al., “The study on 3-D microstructure fabrication with gray-scale lithography technique”, Ladkrabang Eng. J., 25 (2), pp. 42-46 (2007).
- N. Atthi, et.al., “Study of optimization condition for spin coating of the photoresist film on 3 inches wafer by Taguchi design of experiment”, Khon kaen Univ. Res. J., 13 (3), pp. 347-352 (2008).
- N. Atthi, et.al., “3-dimensionals lithography techniques for air bearing surface patterning in hard-disk drive reading/writing head manufacturing”, Khon kaen Univ. Res. J., 13 (3), pp. 353-359 (2008).
- N. Atthi, et.al., “Chemical resistant improvement of natural rubber and nitride gloves by coating with hydrophobic film”, Adv. Mater. Res., 55-57, pp. 741-744 (2008).
- N. Atthi, et.al., “Study of optimization condition for spin coating of the photoresist film on rectangular substrate by Taguchi design of an experiment”, Songklanakarin J. Sci. Technol., 31(3), pp. 331-335 (2009).
- O. Nimittrakoolchai, et.al., “Parameter optimization by using a Taguchi’s method for deposition water-repellent film”, Mineral. Met. Mater. Soc., pp. 1185-1190 (2009).
- N. Atthi, et.al., “An effect of viscosity of coating materials on silicon micro-patterning arrays for superhydrophobic surface”, Adv. Mater. Res., 93-94, pp. 447-450 (2010).
- N. Atthi, et.al., “Improvement of photoresist film coverage on high topology surface with spray coating technique”, J.Microsc. Soc. Thailand, 24 (1), pp. 42-46 (2010).
- N. Atthi, et.al., “An effect of silicon micro-patterning arrays on superhydrophobic surface”, J. Nanosci. Nanotechnol., 11, pp. 1-7 (2011).
- N. Atthi, et.al., “Fabrication of ultra-hydrophobic surface with low reflectance using black silicon nanostructures”, NECTEC Tech. J., (22), pp. 180-185 (2010).
- N. Chathirat, et.al., “A micro-grating sensor for DNA hybridization and antibody HSA-antigen HSA interaction experiments”, Jpn. J. Appl. Phys. 50 (1s2), p. 01BK01 (2010).
- N. Atthi, et.al., “Increasing active surface area to fabricate ultra-hydrophobic surface by using “Black silicon” with Bosch etching process”, J. Nanosci. Nanotechnol, 12, pp. 1-9, (2012).
- N. Atthi, et.al., “Effect of black silicon pillar height on water repellent and surface reflectance”, J. Microsc. Soc.Thailand, 4 (1), pp. 32-35, (2011).
- P. Pholprasit, et.al., “Pattern transfer characterization after double-level lithography for a fabrication of the 3-D AlTiC air bearing surface of the hard disk slider”, Jpn. J. Appl. Phys., 51 (6s), p. 06FF08 (2012).
- N. Atthi, et.al., “Trimming lithography: The alternative technology for sub-resolution and sub-wavelength patterning”, ECTI Trans. Electric. Eng., Electron. Commun.,10 (2), pp. 198-207 (2012).
- N. Siwarakrangsun, et.al., “Fabrication of Multi-level photoresist patterns in one-step lithography by using Cr/Ni Multi-film thickness mask,” Adv. Mater. Res., 658, pp. 93-96 (2013).
- C. Viphavakit, et.al., “Development of integrated microfluidic device for optical flow rate sensing”, J. Circuit Syst. Comp., 22, p. 1340016 (2013).
- C. Viphavakit, et.al., “Realization of a polymer nanowire optical transducer by using the nanoimprint technique”, Appl. Optics. 53 (30), p. 1 (2014).
- – ผลงานตีพิมพ์ด้านแพลตฟอร์มเทคโนโลยีไมโครฟลูอิดิก
- Phuakrod, et.al., “Diagnosis of feline filariasis assisted by a novel semi-automated microfluidic device in combination with high resolution melting real-time PCR”, Parasites & Vectors (2019).
- D. Ketpun , et.al., “A Potential Application of Triangular Microwells to Entrap Single Cancer Cells: A Canine Cutaneous Mast Cell Tumor Model” , Micromachines 10, 841 (2019).
- T. Tongmanee, et.al., “Effects of the cell and triangular microwell size on the cell-trapping efficacy and specificity”, J. Mechanical Sci. Technol. 33 (11) pp.5571-5580 (2019).
- T. Suwannaphan, et.al., “Investigation of Leukocyte Viability and Damage in Spiral Microchannel and Contraction-Expansion Array”, Micromachines 10, 772 (2019).
- D. Tantraviwat, et.al., “Highly dispersed porous polydimethylsiloxane for boosting power-generating performance of triboelectric nanogenerators”, Nano Energy (2019).
- P. Inpota, et.al., “Chemiluminescence detection with microfluidics for innovative in situ measurement of unbound cobalt ions in dynamic equilibrium with bound ions in binding study with polyethyleneimine and its functionalized nanoparticles”, Talanta, (2018).
- P. Inpota, et.al., “Microfluidic Analysis with Front-Face Fluorometric Detection for the Determination of Total Inorganic Iodine in Drinking Water”, Jpn. Soc. for Analytical Chem., (2018).
- D. Ketpun, et.al., “The Viability of Single Cancer Cells after Exposure to Hydrodynamic Shear Stresses in a Spiral Microchannel”, Micromachines 9(1), (2017).
- A. Thanormsridetchai, et.al., “Focusing and sorting of multiple-sized beads and cells using low-aspect-ratio spiral microchannels”, J. Mechanical Sci. Technol. 31, (2017).
- – ผลงานตีพิมพ์ด้านเทคโนโลยีชีวภาพ
- P. Saengdee, et.al., “Surface modification of silicon dioxide, silicon nitride and titanium oxynitride for lactate dehydrogenase immobilization”, Biosens Bioelectron, 67, 134-138 (2015).
- P. Saengdee, et.al., “A silicon nitride ISFET based immunosensor for Ag85B detection of tuberculosis”, Analyst, 141(20), 5767-5775 (2016).
- P. Saengdee, et.al., “Optimization of 3-aminopropyltriethoxysilane functionalization on silicon nitride surface for biomolecule immobilization”, Talanta, 207, 120305 (2020).
- รายชื่อสิทธิบัตร
- N. Atthi et.al., “Micropallette to holding micro-workpieces by using photolithography process”, Thailand patent (Granted no. 73809), January 2020.
- N. Atthi, et.al., “Chromium/nickel multi-film thickness mask for three-dimensional microstructure fabrication”, Thailand patent (Granted no. 64545), 2018.
- N. Atthi, et.al., “Photoresist 3D structures formation by varying dose technique from a single light source”, Thailand patent (Pending no. 0701001176), March 2007.
- N. Atthi et.al., “Multi-Film Thickness Mask, MFT-Mask”, Thailand patent (Pending no. 0701002029), April 2007.
- N. Atthi, et.al., “Chemical-adhesive protective gloves”, Thailand patent (Pending no. 0801003347), June 2008.
- N. Atthi, et.al., “Self-forming microlens by using a deflection of that film”, Thailand patent (Pending no. 0901001917), April 2009.
- O.Trithaveesak, et.al., “Fabrication of planar chemical reference micro-electrode”, Thailand patent (Pending no. 0901002164), May 2009.
- N. Atthi, et.al., “Biosensor arrays fabricated by thin film layer on silicon opaque substrate”, Thailand patent (Pending no. 0901003142), July 2009.
- N. Atthi, et.al., “Laminating an adhesive film on deep-trench substrate for holding it on a vacuum handling system”, Thailand patent (Pending no. 0901003316), July 2009.
- N. Atthi, et.al., “Increasing a surface roughness with pentagonal and octagonal micro-pattern arrays for superhydrophobic surface”, Thailand patent (Pending no. 0901003706), July 2009.
- J. Supadech, et.al., “Fabrication of water and oil-repellant with a high reflectivity surface by using black silicon”, Thailand patent (Pending no. 1001001270), August 2010.
- N. Atthi, et.al., “Method to make a photoluminescence on silicon nano-pillar”, Thailand patent (Pending no. 1001001708), November 2010.
- K. Saejok, et.al., “Method and process step to make a cavity for silicon surface membrane sensor”, Thailand patent (Pending no. 1101000088), April 2011.
- N. Atthi, et.al., “Increasing the pattern density and surface area by using trimming lithography”, Thailand patent (Pending no. 1101001717), August 2011.
- S. Boonruang, et.al., “Sub-diffraction limited diffractive optical elements”, Thailand patent (Pending no. 1201000867), January 2012.
- N. Atthi, et.al., Antifouling Materials and Method of Fabrication Therefor”, Thailand patent (Pending no. 1701003836), July 2016.
- N. Atthi, et.al., “Anti-fouling materials with robust microstructures”, Thailand patent (Pending no. 1801005675), August 2018.
- N. Atthi, et.al., “Anti-fouling materials with robust guard-ring microstructures”, Thailand patent (Pending no. 1801005676), August 2018.
- N. Atthi, et.al., “Antifouling Robust Microstructure”, Thailand patent (Pending no. 1802004081), August 2018.
- N. Atthi, et.al., “Robust Microstructure with Guard Ring Pattern”, Thailand patent (Pending no. 1802004082), August 2018.
- P. Pattamang, et.al., “Lab-on-disc for substance separation and characterization”, Thailand patent (Pending no. 1902004384), November 2019.
- N. Atthi, et.al., “Antifouling Robust Microstructure on Material Surface”, Thailand petty patent (Pending no. 1903002291), September 2019.
- K. Saejok, et.al., “Superhydrophobic Electrical Conductivity Probe”, Thailand petty patent (Pending no. 1903002439), September 2019.
บุคลากรและความเชี่ยวชาญ
- ดร.นิธิ อัตถิ (หัวหน้าทีมวิจัย) : กระบวนการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำบนซิลิกอน โครงสร้างสามมิติของชั้นฉนวน/เกตโลหะ และการสร้างพื้นผิวป้องกันการเกาะของสิ่งมีชีวิต
- นายวิศรุต ศรีพุ่มไข่ (ผู้ช่วยนักวิจัยอาวุโส) : นาโนเทคโนโลยี อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก ห้องปฏิบัติการย่อส่วนบนชิปและบนแผ่นดิสก์ และการสร้างพื้นผิวป้องกันการเกาะของสิ่งมีชีวิต)
- นางสาวภัทรลักษณ์ ปัถมัง (ผู้ช่วยนักวิจัย) : นาโนเทคโนโลยี อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก ห้องปฏิบัติการย่อส่วนบนชิปและบนแผ่นดิสก์ และการสร้างพื้นผิวป้องกันการเกาะของสิ่งมีชีวิต
- งสาวอรพรรณ ทองสุข (เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการ) : การตรวจสอบคุณสมบัติและการวิเคราะห์พื้นผิววัสดุ และห้องปฏิบัติการทดสอบและสอบเทียบ ด้วยเทคนิค FE-SEM, EDX, XRF, AES และ Contact angle goniometer
- นางสาวรัตนาวรรณ เมนะเนตร (ผู้ช่วยนักวิจัยอาวุโส) : กระบวนการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำบนซิลิกอน ไมโคร/นาโนเทคโนโลยี กระบวนการโฟโตลิโธรกราฟี, เซนเซอร์ชนิดต่างๆ
- ดร. ภาวศุทธิ แสงดี (นักวิจัยหลังปริญญาเอก) : การตรึงพื้นผิววัสดุด้วยสารชีวโมเลกุล เทคนิคการวิเคราะห์โมเลกุลและคุณสมบัติของวัสดุ เซนเซอร์ (Electrochemical device, Quartz Crystal Microbalance (QCM))
- นายนรบดี ราญรอน (ผู้ช่วยนักวิจัย) : อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก ห้องปฏิบัติการย่อส่วนบนชิปและบนแผ่นดิสก์
- นางสาวกฤณรัศมิ์ ปานคง (ผู้ช่วยนักวิจัย) : ระบบสื่อสาร, AutoCAD, MATLAB, LabVIEW, C++
- นางสาววรินรำไพ เอื้อชินกุล (ผู้ช่วยนักวิจัย) : นาโนเทคโนโลยี , วัสดุนาโน, การใช้เครื่องมือ FE-SEM, HPLC, AF4, DLS, UV-Vis Spectrophotometer, Contact angle goniometer
ติดต่อ
อีเมล: tmec-smd@nectec.or.th
โทร: 038-857100 ต่อ 124, 125, 307, 312
เว็บไซต์: https://tmec.nectec.or.th/home/index/lang/eng