Electrohydrodynamic microsystems inspired by liquid controlled photonic switching Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von mikrofluidischen Systemen welche durch Dielektrophorese (engl. liquid dielectrophoresis LDEP) angetrieben werden. Ausgehend von der Anwendung in einem integrierten optischen Schalter wird ein fluidisches System vorgestellt und zur Untersuchung des Verhaltens dielektrischer Flüssigkeiten unter LDEP Anregung verwendet. Die Funktion eines nichtflüchtigen bistabilen faseroptischen Schalters der integrierte Optik und elektrohydrodynamisch (EHD) aktuierte Mikrofluidik kombiniert wird demonstriert. Grundlegende Untersuchungen zum Bewegungsverhalten von Tropfen im Nanoliterbereich unter LDEP Anregung liefern neue Einblicke in das Gebiet der EHDKontrolle im mikroskaligen Maßstab. Die Ergebnisse zeigen neue Aspekte des Verhaltens von Flüssigkeiten unter Anregung im Niederfrequenzbereich auf und regen zu weiteren Untersuchungen der beobachteten Effekte an. Darüber hinaus wird eine fortschrittliche technologische Plattform für die Implementierung von mikrofluidischen Systemen vorgestellt die auf einem Kompositsubstrat aus Silicium und Keramik basiert und neue Anwendungsbereiche für dieses Forschungsfeld eröffnet. Zur Realisierung des innovativen Schaltprinzips wird ein Flüssigkeitssystem vorgestellt: Ethylenglycol (EG) und Glycerolcarbonat (GC) als Tropfenflüssigkeiten in Kombination mit Diphenyl und Triphenylsulfid (DS und TS) als Umgebungsmedium. Tropfen und Umgebungsflüssigkeiten können jeweils untereinander kombiniert werden wobei alle möglichen Kombinationen einen minimalen Brechungsindexunterschied von Δn = 0 16 gewährleisten der für den Betrieb des Schalters erforderlich ist. Da Tropfen und Umgebungsflüssigkeiten einen hohen Unterschied in ihren relativen Permittivitäten aufweisen wird ein auf LDEP basierendes Anregungsprinzip genutzt. Das EHD Substrat wird auf Basis etablierter mikrofluidischer Systeme und Materialien entwickelt. Das Verhalten der Flüssigkeiten unter LDEP Aktuierung wird durch die Erfassung von Bewegungskurven mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen charakterisiert. Die Tropfenbewegung wird durch sequentielle Ansteuerung planarer Elektroden mit einem rechteckigen Ansteuersignal bei einer Spannung von URMS = 16 V induziert wobei verschiedene Ansteuerungsmuster untersucht werden. Im Ergebnis konnte die Schaltzeit eines EG Tropfens mit einem Durchmesser von 1130μm durch Modifikation des Ansteuerungsmusters von 0 8 s auf 0 25 s reduziert werden. Für einen GC Tropfen mit einem Durchmesser von 1130 μm liegen die Schaltzeiten zwischen 1 25 s – 1 41 s bei einer Anregungsfrequenz von 100 Hz und 0 5 s – 0 6 s bei 1000 Hz. Die Frequenzabhängigkeit wird über einen Bereich von 20 Hz – 1600 Hz untersucht. Die Transitionszeit eines EG Tropfens mit einer Länge von 1615μm konnte um den Faktor 5 3 und für einen Tropfen mit einem Durchmesser von 630μm um den Faktor 2 8 reduziert werden. Für GC wurde die Transitionszeit um den Faktor 2 5 für eine Länge von 1575 μm und 1 9 für einen Durchmesser von 630 μm reduziert. Mit Hilfe eines numerischen Modells wird die Beziehung zwischen Eigenfrequenz der Tropfen und der frequenzabhängigen Antwort anhand der FFT (schnelle Fourier Transformation engl. fast Fourier transform) der Bewegungskurve analysiert.