Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

تصنيع بوليهيدرونس الجرافين-على أساس ثلاثي الأبعاد عبر أوريغامي--مثل ذاتية قابلة للطي

Published: September 23, 2018 doi: 10.3791/58500
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Minnesota, Minneapolis, United States

Summary

نقدم هنا، بروتوكولا لتلفيق بوليهيدرونس 3D على أساس الجرافين عبر أوريغامي--مثل ذاتية قابلة للطي.

Abstract

وقد جمعية الجرافين ثنائي الأبعاد (2D) في الهياكل بوليهيدرال (3D) ثلاثي الأبعاد مع الحفاظ على الخصائص المتأصلة ممتازة الجرافين أهمية كبيرة لتطوير تطبيقات الجهاز رواية. وهنا جوفاء تلفيق 3D، microscale، بوليهيدرونس (مكعبات) يتألف من طبقات قليلة من الجرافين 2D أو الجرافين أوكسيد أوراق عن طريق وصف عملية ذاتية قابلة لطي أوريغامي--مثل. يتضمن هذا الأسلوب استخدام إطارات البوليمر والمفصلات، وأكسيد الألومنيوم/الكروم حماية الطبقات التي تقلل من الشد، والمكانية، ويشدد على التوتر السطحي في الأغشية التي تستند إلى الجرافين عندما تتحول الشباك 2D إلى 3D مكعبات. ويوفر العملية السيطرة على حجم وشكل الهياكل فضلا عن الإنتاج موازية. وبالإضافة إلى ذلك، يسمح هذا النهج إنشاء التعديلات السطحية بالمعادن الزخرفة على كل وجه من المكعبات ثلاثية الأبعاد. وتظهر دراسات مطيافية رامان الأسلوب يتيح الحفاظ على الخصائص الجوهرية للأغشية التي تستند إلى الجرافين، مما يدل على مدى متانة أسلوبنا.

Introduction

أوراق الجرافين ثنائي الأبعاد (2D) تمتلك الخصائص البصرية والإلكترونية والميكانيكية غير عادية، يجعلها نموذج نظم لرصد الظواهر الكم رواية للجيل القادم الإلكترونية والبصرية الإلكترونية، الكهروكيميائية، تطبيقات الكهروميكانيكية، والطب الأحيائي1،2،3،4،،من56. وبصرف النظر عن أنها أنتجت 2D الطبقات هيكل الجرافين، في الآونة الأخيرة، تم التحقيق المختلفة تعديل النهج لمراقبة وظائف جديدة من الجرافين والبحث عن فرص جديدة للتطبيق. على سبيل المثال، تحوير (أو ضبط) خصائصه الفيزيائية (أي تناول المنشطات المستوى و/أو الفرقة الفجوة) الخياطة الأشكال أو الزخرفة في 2D هيكل أحادي البعد (د 1) أو صفر-الأبعاد (0 د) هيكل (على سبيل المثال-، الجرافين نقاط الكم نانوريبون أو الجرافين) ودرست للحصول على الجديد من الظواهر الفيزيائية بما في ذلك آثار الولادة الكم وأوضاع plasmonic المترجمة وتوزيع إلكترون المترجمة وحافة الأقطاب تدور الدول7،8 ،،من910،،من1112. وباﻹضافة إلى ذلك، متفاوتة نسيج الجرافين 2D كرومبلينج (غالباً ما تسمى كيريجامي)، وتنسل الأطراف، التواء، التواء، أو التراص لطبقات متعددة، أو تغيير الشكل السطحي الجرافين بنقل الجرافين 2D على رأس ميزة ثلاثية الأبعاد (الركيزة) قد تم سيظهر لتغيير الجرافين ويتابيليتي، الخصائص الميكانيكية، والخصائص البصرية13،14.

بعد تغيير مورفولوجية السطح وهيكل الطبقات في 2D الجرافين، كانت الجمعية في 2D الجرافين في بوليهيدرونس فونكتيوناليزيد، والمعالم، وثلاثي الأبعاد (3D) من اهتمام كبير مؤخرا في المجتمع الجرافين للحصول على المادية الجديدة و 15من الظواهر الكيميائية. في نظرية ومطاطا، كهرباء، فإن دير فالس يمكن الاستدانة الطاقات في 2D الهياكل القائمة على الجرافين لتحويل الجرافين 2D إلى 3D الجرافين--أوريغامي مختلف تكوينات16،17. وبناء على هذا المفهوم، حققت دراسات النمذجة النظرية الجرافين 3D هيكل التصاميم، التي تكونت من الأغشية الجرافين 2D النانو، مع الاستخدامات الممكنة في إيصال الأدوية والتخزين الجزيئي العام16،17. حتى الآن، تقدم هذا النهج التجريبي لا يزال بعيداً عن تحقيق هذه التطبيقات. من ناحية أخرى، قد وضعت عددا من الأساليب الكيميائية الاصطناعية لتحقيق هياكل ثلاثية الأبعاد عن طريق قالب-وساعدت الجمعية، الجمعية توجيه تدفق، ليفينينج الجمعية، ونمو الامتثالي أساليب18،19 , 20 , 21 , 22-ومع ذلك، هذه الأساليب حاليا محدودة حيث أنها لا تنتج بنية ثلاثية الأبعاد، جوفاء، المغلقة دون فقدان الخصائص الجوهرية لصحائف الجرافين.

ويرد هنا، استراتيجية لبناء ميكروكوبيس 3D، جوفاء، والمستندة إلى الجرافين (البعد الشامل ل ~ 200 ميكرومتر) باستخدام ذاتية قابلة للطي أوريغامي الشبيهة؛ التغلب على التحديات قبل كل شيء في بناء المواد ذاتها، جوفاء، 3D، بوليهيدرال، والقائم على الجرافين. في تقنيات ذاتية قابلة للطي أوريغامي--مثل، خالية اليدين، ميزات 2D مستو منقوشة ليثوجرافيكالي (أي، على أساس الجرافين الأغشية) ترتبط بمفصلات (أي البوليمر الحرارية الحساسة ومقاوم الضوء) في المفاصل المختلفة، وبالتالي تشكيل 2D الشباك التي طيها عندما يتم تسخينها المفصلات لذوبان درجة الحرارة23،24،،من2526. وتتحقق المكعبات على أساس الجرافين مع مكونات غشاء النافذة يتألف من طبقات قليلة من ترسب البخار الكيميائي (الرسوم التعويضية) نمت الجرافين أو أغشية أكسيد (GO) الجرافين؛ على حد سواء مع استخدام إطارات البوليمر والمفصلات. تصنيع مكعبات 3D على أساس الجرافين ويشمل: (ط) إعداد طبقات حماية ونقل (ثانيا) الجرافين-الأغشية والزخرفة والسطح (ثالثا) معدنية الزخرفة الجرافين-الأغشية والإطار (رابعا) والمفصلات الزخرفة والترسيب، (v). ذاتية قابلة للطي، وإزالة (سادسا) من طبقات الحماية (الشكل 1). هذه المقالة تركز معظمها على الجوانب الذاتية للطي لتصنيع مكعبات 3D على أساس الجرافين. يمكن الاطلاع على تفاصيل بشأن الخصائص الفيزيائية والضوئية لمكعبات 3D على أساس الجرافين في أعمالنا الأخرى الأخيرة المنشورات27،28.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تنبيه: العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في هذه التوليفات سامة وقد تسبب تهيج وتلف الجهاز شديد عند لمسها أو استنشاقها. الرجاء استخدام معدات السلامة المناسبة وارتداء معدات الوقاية الشخصية عند التعامل مع المواد الكيميائية.

1-إعداد أكسيد الألومنيوم والكروم حماية الطبقات في طبقة الذبيحة النحاس

  1. استخدام مبخر شعاع إلكترون، إيداع 10 نانومتر سميكة الكروم (Cr) و 300 نانومتر سميكة النحاس (Cu) الطبقات (طبقة الذبيحة) على الركازة السيليكون (Si) (الشكل 2 أ).
  2. تدور-معطف مقاوم الضوء (PR)-1 عند 2500 دورة في الدقيقة تليها الخبز في 115 درجة مئوية ل 60 ثانية.
  3. كشف مجالات صافي 2D مصممة للأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) الضوء على راصفة قناع اتصال لمدة 15 ق وتطوير 60 s في الحل المطور-1. شطف العينة مع المياه (DI) وتسريحه مع بندقية هوائية.
  4. إيداع 10 نانومتر سميكة Cr طبقة وانطلاقة الأسيتون PR-1 في المتبقية. شطف العينة مع الماء دي وتسريحه مع بندقية هوائية (الشكل 2).
  5. النمط 2D شبكات مع ستة ساحة Al2O3/Cr حماية الطبقات في 2D الصافية، تدور-المعطف العلاقات عامة-1 عند 2500 دورة في الدقيقة، متبوعاً بالخبز في 115 درجة مئوية ل 60 ثانية.
  6. فضح ست طبقات حماية مربعة مصممة للأشعة فوق البنفسجية على راصفة قناع اتصال لمدة 15 ق وتطوير 60 s في الحل المطور-1. شطف العينة مع الماء دي وتسريحه مع بندقية هوائية.
  7. إيداع 100 nm Al2O3 طبقة سميكة وطبقة سميكة Cr 10 نانومتر. إزالة بقية العلاقات العامة-1 في الأسيتون. شطف العينة مع الماء دي وتسريحه مع بندقية هوائية (الشكل 2 (ج)).

2-إعداد الجرافين وأغشية أكسيد الجرافين

ملاحظة: في هذه الدراسة، يستخدم نوعان من المواد المستندة إلى الجرافين: (ط) الكيميائية بخار ترسب (الرسوم التعويضية) نمت الجرافين وأكسيد (ثانيا) الجرافين (GO).

  1. إعداد متعدد الطبقات الأغشية الجرافين الرسوم التعويضية
    ملاحظة: للحصول على الأغشية الجرافين متعدد الطبقات، الجرافين طبقة واحدة يتم نقل ثلاث مرات منفصلة باستخدام عدة خطوات طلاء/إزالة ميثاكريلات (البولي ميثيل ميثا اكريلات) بولي.
    1. بدءاً مم ~ 15 قطعة مربعة من الجرافين التقيد في Cu إحباط، تدور-معطف طبقة رقيقة من البولي ميثيل ميثا اكريلات 3000 لفة في الدقيقة على السطح الجرافين. تخبز على 180 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
    2. قم بوضع الورقة الطبقات رقائق البولي ميثيل ميثا اكريلات/الجرافين/Cu العائمة Cu-الجانب الأسفل في تنميش Cu ح 24 أحفر بعيداً من إحباط Cu.
    3. إحباط تماما يذوب بعد الاتحاد الجمركي (ترك البولي ميثيل ميثا اكريلات/الجرافين)، ونقل الجرافين المغلفة البولي ميثيل ميثا اكريلات العائمة على سطح بركة من المياه دي استخدام زجاج شريحة مجهر لإزالة أي بقايا تنميش Cu. كرر عدة مرات نقل الجرافين المغلفة البولي ميثيل ميثا اكريلات على تجمعات المياه دي جديدة شطف كاف.
    4. نقل الجرافين المغلفة البولي ميثيل ميثا اكريلات العائمة على قطعة أخرى من الجرافين التقيد في إحباط Cu (الجرافين/Cu) للحصول على غشاء الجرافين ثنائية الطبقة (تشكيل بنية إحباط البولي ميثيل ميثا اكريلات/الجرافين الجرافين/الاتحاد الجمركي).
    5. حرارياً معاملة الجرافين مزدوج الطبقة على الاتحاد الجمركي إحباط على لوحة الساخن عند 100 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
    6. إزالة البولي ميثيل ميثا اكريلات على رأس الجرافين طبقة مزدوجة في الاتحاد الجمركي إحباط في حمام الأسيتون (ترك كومة طبقة رقائق الجرافين/الجرافين/Cu)، متبوعاً بنقل المياه دي.
    7. تكرار نقل الجرافين (2.1.1-2.1.5) أكثر من مرة واحدة للحصول على ثلاث طبقات مكدسة من الأغشية الجرافين. عند الوصول إلى الخطوة 2.1.4 أثناء عملية تكرار، بدلاً من نقل الورقة المغلفة البولي ميثيل ميثا اكريلات الجرافين جديدة على قطعة أخرى من الجرافين/الاتحاد الجمركي، نقل الجرافين المغلفة البولي ميثيل ميثا اكريلات الجديدة على الجرافين ملفقة سابقا طبقة المزدوجة من الخطوة 2.1.6 للنموذج مجموعة طبقة رقائق البولي ميثيل ميثا اكريلات/الجرافين/الجرافين/الجرافين/الاتحاد الجمركي. ثم كرر الخطوة 2.1.5 دون تعديل.
    8. قم بوضع الورقة الطبقات رقائق البولي ميثيل ميثا اكريلات/الجرافين/الجرافين/الجرافين/Cu العائمة Cu-الجانب الأسفل في تنميش Cu ح 24 أحفر بعيداً من إحباط Cu.
    9. نقل المغلفة البولي ميثيل ميثا اكريلات طبقات الثلاثة أغشية الجرافين (البولي ميثيل ميثا اكريلات/الجرافين/الجرافين/الجرافين) على الجاهزة Al2O3/Cr طبقات حماية من الباب 1.
    10. بعد نقل الجرافين، إزالة البولي ميثيل ميثا اكريلات مع الأسيتون. ثم تراجع العينة في المياه دي وتجف في الهواء.
    11. معاملة حرارياً الجرافين متعدد الطبقات على الركازة على لوحة الساخن عند 100 درجة مئوية ح 1.
    12. تدور-معطف العلاقات العامة-1 في 2500 دورة في الدقيقة واخبز في 115 ˚C ل 60 ثانية.
    13. كشف الأشعة فوق البنفسجية مناطق العلاقات العامة-1 مباشرة فوق مناطق طبقة حماية مربع استخدام راصفة قناع اتصال لمدة 15 ق وتطوير 60 s في الحل المطور-1.
    14. إزالة اكتشفت حديثا، غير المرغوب فيها الجرافين المناطق عبر هو علاج الأوكسجين بلازما لمدة 15 ثانية.
    15. إزالة بقايا العلاقات العامة-1 في الأسيتون.
    16. شطف العينة مع الماء دي وتجف في الهواء (الشكل 2d).
  2. إعداد أغشية أكسيد الجرافين
    ملاحظة: يتم استخدام الطباعة التصويرية التقليدية متبوعاً عملية انطلاقة عبر تعرض فيضان نمط الأغشية الذهاب.
    1. تدور-معطف العلاقات العامة-2 1700 لفة في الدقيقة 60 ثانية على رأس ملفقة سابقا Al2O3/Cr حماية الطبقات للحصول على طبقة سميكة من 10 ميكرون. خبز العلاقات العامة-2 على 115 درجة مئوية ل 60 s وثم ينتظر ح 3.
    2. مع قناع نفسها المستخدمة للزخرفة في ال2س3/Cr حماية طبقة، كشف الأشعة فوق البنفسجية العينة على راصفة قناع اتصال ل 80 s ووضع 90 s في الحل المطور-2. شطف العينة مع الماء دي وتسريحه مع بندقية هوائية.
    3. القيام تعرض لفيضانات الأشعة فوق البنفسجية العينة كاملة دون قناع ل 80 s.
    4. تدور-معطف الذهاب استعداد وخليط الماء (15 ملغ مسحوق الذهاب في 15 مل مياه دي) على عينة عند 1000 دورة في الدقيقة 60 س إجراء تدور-طلاء مجموعة من 3 مرات.
    5. وتراجع العينة في الحل المطور-2 للسماح بانطلاقة الذهاب غير المرغوب فيها.
    6. شطف العينة مع الماء دي وتسريحه بعناية العينة مع بندقية هوائية.
    7. علاج حرارياً العينة على لوحة الساخن عند 100 درجة مئوية ح 1 (ح الشكل 2).

3-المعادن الزخرفة السطحية في الأغشية المستندة إلى الجرافين

ملاحظة: أجريت عملية الطباعة التصويرية مشتركة لتحقيق الزخرفة السطحية باستخدام الأشعة فوق البنفسجية قناع الاتصال راصفة وشعاع الإلكترون مبخر (انظر 1.2-1.4).

  1. إنشاء 20 نانومتر سميكة التيتانيوم (Ti) أنماط على رأس الأغشية المنقوشة على أساس الجرافين.
  2. معاملة حرارياً العينة على صفيحة عند 100 درجة مئوية ح 1 (الشكل 2e الجرافين) و الرقم 2 طاء للذهاب.

4-تصنيع إطارات البوليمر والمفصلات

  1. مقدمة على أساس الجرافين الأغشية مع منظمة الشفافية الدولية السطح أنماط، تدور-معطف العلاقات العامة-3 عند 2500 دورة في الدقيقة ل s 60 بشكل طبقة سميكة من 5 ميكرومتر وخبز عند 90 درجة مئوية لمدة 2 دقيقة.
  2. كشف الأشعة فوق البنفسجية عينات 20 s، خبز عند 90 درجة مئوية لمدة 3 دقائق، وتطوير ل 90 s في حل 3 المطور.
  3. شطف العينة مع الماء دي والكحول الأيزوبروبيل (IPA) وتسريحه بعناية العينة مع بندقية هوائية.
  4. بعد خبز العينات عند 200 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة لتعزيز صلابة ميكانيكية للإطارات (العلاقات العامة-3) (الشكل 2 واو الجرافين) و الشكل 2j للذهاب.
  5. لجعل نمط المفصلي، تدور-معطف العلاقات العامة-2 عند 1000 دورة في الدقيقة 60 ثانية لتشكيل فيلم 10 ميكرون سميكة على رأس الركيزة الجاهزة. خبز ˚C 115 ل 60 s وانتظر ح 3.
  6. كشف الأشعة فوق البنفسجية العينة في راصفة قناع اتصال ل 80 s وتطوير ل 90 ثانية في الحل المطور-2.
  7. شطف العينة مع الماء دي وتسريحه العينة مع بندقية هوائية (الشكل 2 ز الجرافين) و الرقم 2 ك للذهاب بعناية.

5-ذاتية قابلة للطي في المياه دي

ملاحظة: عندما يتم ذاب المفصلات العلاقات العامة-2 (أو انحسر)، يتم إنشاء قوة توتر السطحي؛ ومن ثم تحويل هياكل 2D إلى هياكل ثلاثية الأبعاد (عملية ذاتية قابلة لطي).

  1. للإفراج عن هيكل 2D، حل طبقة الذبيحة Cu تحت الشباك 2D في تنميش Cu (الشكل 2 لتر).
  2. نقل هيكل المفرج عنهم في حمام مائي دي باستخدام بيبيت بعناية وشطف بضع مرات لإزالة تنميش Cu المتبقية.
  3. بنية المكان 2D في المياه دي يسخن فوق نقطة انصهار البوليمر المفصلات (العلاقات العامة-2) (الشكل 2 متر).
  4. رصد ذاتي للطي في الوقت الحقيقي عن طريق الفحص المجهري الضوئي وإزالة من مصدر الحرارة في نجاح الجمعية إلى مكعبات مغلقة.

6-إزالة طبقات الحماية

  1. بعد ذاتية قابلة للطي، إزالة طبقات حماية ال2س3/Cr مع تنميش Cr (الشكل 2n).
  2. نقل المكعبات برفق في حمام مائي دي واشطف بعناية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الشكل 2 يعرض الصور الضوئية معدني عمليات 2D الجرافين وهياكل صافي الذهاب واللاحقة من عملية ذاتية قابلة للطي. ويرصد عملية ذاتية قابلة للطي في الوقت الحقيقي عن طريق مجهر عالي الدقة. يتم طي كلا النوعين من مكعبات 3D على أساس الجرافين في ~ 80 درجة مئوية. الشكل 3 يحدد تسلسل الفيديو الملتقط عرض الطي ذاتيا من مكعبات 3D على أساس الجرافين بطريقة متوازية. إطار عملية محسنة، ويظهر هذا النهج عائد أعلى من ~ 90%.

ويبين الشكل 4 صور بصرية من مكعبات 3D المجتمعون الجرافين والذهاب-على أساس مع أو بدون أنماط السطحية. الحجم الكلي لمكعبات مطوية الذاتي هو 200 (العرض) × 200 (طول) × 200 (الارتفاع) ميكرومتر3. لتظهر على السطح الزخرفة القدرة، يتم تعريف 20 نانومتر سميكة Ti منقوشة الميزات وحروف "UMN" على كل وجه من مكعبات 3D على أساس الجرافين.

لتقييم الهيكلية عملية، خصائص الجرافين التغييرات في الجرافين والأغشية الذهاب خلال ذاتية قابلة للطي وانتقل هياكل قبل وبعد طي الذاتي هي تتسم عبر أطياف رامان. وتشمل الشكل 5a و 5b رامان الطيفي للمواد البكر القائم على الجرافين وشبكات 2D المستندة إلى الجرافين ومكعبات 3D على أساس الجرافين. النتائج تظهر لا تغييرات ملحوظة في رامان ذروة الموقف وكثافة الجرافين والأغشية الذهاب بعد طي ذاتيا. ومع ذلك، عند حماية الطبقات غير المستخدمة (الشكل 5 ج)، تغييرات ملحوظة في كثافة الذروة النسبية لوحظت، تشير إلى تغييرات أو الأضرار التي لحقت بخصائص الجرافين خلال ذاتية قابلة للطي.

Figure 1
الشكل 1 : شكل توضيحي التخطيطي لعملية ذاتية قابلة للطي لمكعبات 3D على أساس الجرافين (أ) الزخرفة طبقة حماية صافي 2D. (ب) نقل الأغشية المستندة إلى الجرافين فوق طبقة حماية. (ج) معدنية السطح الزخرفة في الأغشية المستندة إلى الجرافين. (د) الزخرفة الإطار والمفصلات. (ه) الإفراج عن هياكل 2D من الركازة وذاتية قابلة للطي مدفوعا بإعادة التدفق ليتوقف عن طريق درجة الحرارة العالية. (و) إزالة طبقة الحماية من مكعبات 3D على أساس الجرافين. وهذا الرقم تكييفها مع إذن28. حقوق الطبع والنشر عام 2017، جمعية الكيميائيين الأمريكية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2 : الصور الضوئية من عملية تصنيع معدني الجرافين 2D الهياكل صافي الذهاب واللاحقة ذاتيا للطي عملية التصنيع (أ-ج) من طبقات الحماية. (أ) 10 نانومتر وتودع Cr سميكة و 300 نانومتر مكعب الذبيحة طبقات سميكة على رقاقة Si. (ب) 10 نانومتر سميكة Cr طبقة و (ج) 100 nm Al2س310 نانومتر سميكة Cr حماية طبقات سميكة من المعرفة (160 × 160 ميكرون2). الشباك (د-ز) 2D مع الأغشية الجرافين الرسوم التعويضية وأنماط تي- (د) الجرافين متعدد الطبقات يتم نقلها على الركازة ومنقوشة عن طريق علاج بلازما أكسجين. (ه) على رأس من الأغشية الجرافين منقوشة، 20 نانومتر سميكة Ti أنماط تم تعريفها. (و) 5 ميكرومتر سميكة العلاقات العامة-3 إطارات هي منقوشة. (ز) لجعل نمط المفصلي، هو منقوشة فيلما العلاقات عامة-2 10 ميكرون سميكة. 2D (ح-ك) شبكات مع الأغشية الذهاب وأنماط تي- (ح) الذهاب في الماء المغلفة تدور ثلاث مرات عند 1000 دورة في الدقيقة لمدة 60 ثانية لإنتاج ~ 10 نانومتر سميكة الذهاب الأغشية. يتم إنجاز انطلاقة عبر عملية تعرض لفيضانات لنمط الأغشية الذهاب. (ط) على رأس من الذهاب منقوشة، يتم تعريف أنماط منظمة الشفافية الدولية. ثم، يتم منقوشة (ي) العلاقات العامة-3 إطارات مكعب والمفصلات (ك) العلاقات العامة-2. عملية ذاتية قابلة للطي (ل ن)- (ل) الإفراج 2D شبكات من طبقة الذبيحة. (م) ذاتية قابلة للطي من الشباك 2D قائما في المياه عن طريق تطبيق درجة حرارة ~ 80 درجة مئوية. (ن) إزالة طبقات الحماية. شريط المقياس = 200 ميكرومتر. وهذا الرقم تكييفها مع إذن28. حقوق الطبع والنشر عام 2017، جمعية الكيميائيين الأمريكية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3 : تسلسل التقاط الفيديو من عملية ذاتية قابلة للطي لمكعبات 3D على أساس الجرافين الصور البصرية في الوقت الحقيقي من مكعبات 3D على أساس الجرافين القبض عليه بعد (أ) 0, s (ب) 30 (ج) 60، 90 (د)، (ه) 120 و (و (150 (قبل النقش في طبقة حماية). شريط المقياس = 200 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4 : صور بصرية من المكعبات الجرافين-على أساس ثلاثي الأبعاد مع أو بدون أنماط السطح (أ-ب) 3D المكعب بثلاث طبقات من الأفلام الجرافين الرسوم التعويضية، والتكبير في صورة من السطح العلوي للمكعب على أساس الجرافين 3D الرسوم التعويضية. المكعب (ج-د) 3D مع أنماط معدنية (20 نانومتر سميكة Ti) في الأغشية الجرافين الرسوم التعويضية، والتكبير في صورة من السطح العلوي للمكعب على أساس الجرافين 3D مع أنماط منظمة الشفافية الدولية. (ه-و) 3D مكعب المستندة إلى الذهاب والتكبير في صورة من السطح العلوي للمكعب ثلاثي الأبعاد على أساس الذهاب. (ز-ح) 3D الذاتي مطوية مكعب المستندة إلى الذهاب مع أنماط Ti والتكبير في صورة من السطح العلوي للمكعب 3D على أساس الذهاب مع أنماط منظمة الشفافية الدولية. شريط المقياس = 100 ميكرومتر. وهذا الرقم تكييفها مع إذن28. حقوق الطبع والنشر عام 2017، جمعية الكيميائيين الأمريكية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الشكل 5 : رامان الطيفي 2D الأغشية المستندة إلى الجرافين ومكعبات 3D على أساس الجرافين (أ) رامان الطيف من البكر الجرافين الرسوم التعويضية على الركازة Si، منقوشة 2D الجرافين الرسوم التعويضية (قبل طي ذاتيا)، ومكعبات 3D الجرافين بذاتها (بعد طي ذاتيا). ثلاث قمم قرب ~ سم 1340-1 (د الفرقة)، ~ سم 1580-1 (ز الفرقة) و ~ لوحظت سم 2690-1 (2D الفرقة). (ب) رامان الطيف من ~ طبقات 10 (~ 10 نانومتر سميكة) الأفلام الذهاب في الاشتراكية الدولية، قبل ذاتية قابلة للطي، وبعد ذاتية قابلة للطي (مكعبات بذاتها). أربع قمم في ~ سم 1360-1 (د الفرقة)، ~ سم 1605-1 (ز الفرقة)، ~ سم 2715-1، و ~ لوحظت سم 2950-1 (عصابة د + ز). (ج) رامان الطيف هياكل ثلاثية الأبعاد على أساس الجرافين مع (الأخضر) دون (أحمر)، واستخدام طبقة حماية Al/Cr32س. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

مكعبات ملفقة مع الجرافين الرسوم التعويضية، لأن تواجه كل من تصميم مكعب معين على إطار خارجي المحيطة بمنطقة ~ 160 ×2 ميكرومتر 160 من الجرافين بذاتها، ورقة واحدة من الجرافين أحادي الطبقة لا تملك القوة اللازمة للسماح المعالجة المتوازية من المكعبات. لهذا السبب، أنتجت الأغشية الجرافين التي تتألف من ثلاث طبقات من الرسوم التعويضية الجرافين أحادي الطبقة أوراق عن طريق التحويلات الجرافين منفصلة الثلاثة باستخدام عدة خطوات طلاء/إزالة البولي ميثيل ميثا اكريلات. من ناحية أخرى، لإعداد غشاء الذهاب، نستخدم الأوراق تذهب بشكل فردي في المياه، والحصول عليها عن طريق همر معدلة للأسلوب27. إلى نمط الأغشية الذهاب، يستخدم التصويرية التقليدية متبوعاً عملية انطلاقة عبر تعرض فيضان. يستخدم العملية تعرض فيضانات بعد الطباعة التصويرية التقليدية ولكن قبل الذهاب غشاء الترسيب. بعد انتقال تدور-طلاء، تتم عملية انطلاقة ثم في المطور لإزالة مجالات الانتقال غير المرغوب فيها. وتتضمن بعض المطورين هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم) قلوية المحلول الذي اتشيس الألومنيوم وال2س3. ولذلك، ينبغي استخدام مطور مجاناً هيدروكسيد الصوديوم. لهذا العمل، المطور محددة تستخدم للوفاء بهذا الشرط الحل المطور-2.

إطارات مكعبات 3D دعم الأغشية المستندة إلى الجرافين مصنوعة من العلاقات العامة-3 بسبب الاستقرار الميكانيكية والحرارية العالية، فضلا عن شفافية بصرية عالية29. ومن المعروف أن استقرار العلاقات العامة-3 الحرارية والميكانيكية تعتمد على عملية cross-linking30. العابرة للربط الأقصى للعلاقات العامة-3 عند فإنه من الصعب المخبوزة أكثر ~ 200 درجة مئوية. بعد الثابت-صناعة الخبز، يحسن معامل ديناميكية العلاقات العامة-3، تشير إلى أن الهياكل القوة الميكانيكية أكثر خلال دينامية الحركة وهكذا هي أكثر استقرارا ميكانيكيا. في الواقع، عندما يتم تطبيق الحرارة إلى مكعبات (أو عينات) لذاتية قابلة للطي، الحفاظ الإطارات العلاقات العامة-3 على شكلها الأصلي. مصدر آخر للأضرار المحتملة هو ترسب أنماط منظمة الشفافية الدولية كما أنها قد تنتج الإجهاد ضاغطة على الأغشية الجرافين؛ ومع ذلك، المظاهرة الأغشية الجرافين غير التالفة بعد طي ذاتي غير مباشر يشير إلى استقرار العلاقات العامة-3 ميكانيكية يمكن أن تساهم في حفظ الأغشية الجرافين (الشكل 3، الرقم 4). وعلاوة على ذلك، يسمح الخاصية الصورة تعريف العلاقات العامة-3 التحكم سهلة للأحجام والأشكال من المكعبات ثلاثية الأبعاد، جنبا إلى جنب مع سهولة التحكم من زاوية قابلة للطي لهياكل ثلاثية الأبعاد لأعمال هياكل ثلاثية الأبعاد المتنوعة بما في ذلك الهياكل شبه-3D.

في مبدأ ذاتية قابلة للطي أوريغامي--مثل، ينتج عزم توتر السطحي لإضعاف بنية صافية 2D عن طريق إعادة تدفق المواد المفصلي (مثلاً., رقيقة معدنية الأفلام أو البوليمرات الحرارية الحساسة)26،31. التوتر السطحي من البوليمر يتوقف العلاقات العامة-2 أقل (~0.03 N/m) من هذا المعدن يتوقف26،(مثلاً، اللحام ~0.5 N/m)28. ويتوقف انخفاض التوتر السطحي تنتج أقل عزم الدوران عندما يتم طي الشباك 2D 2D بالمقارنة مع شبكات معدنية26،31. عزم الدوران السفلي يمكن أن يقلل الضغط على أغشية الجرافين-على أساس ثلاثي الطبقات أثناء عملية ذاتية قابلة للطي. يتم طي مكعبات 3D على أساس الجرافين في ~ 80 درجة مئوية (الشكل 3)، الذي انحسر المفصلات في نقطة انصهار (لحام المعادن مفصلات، نقطة انصهار ~ 230 درجة مئوية)26. بشكل ملحوظ، وتحت عملية أمثل، يبين هذا النهج عائد أعلى من ~ 90%.

أثناء الطباعة الحجرية عملية وقابلة للطي ذاتيا، يدفع الضغط المكاني على الأغشية الجرافين تنسل الأطراف أو التواء أو تكسير، أو التمزيق. على سبيل المثال، (ط) عندما يتم الإفراج عن الشباك 2D مع الأغشية الجرافين من طبقة الذبيحة، وقوى فإن دير فالس بين الجرافين وطبقة الذبيحة (بما في ذلك النحاس أو حتى العديد من ركائز أخرى) يمكن أن تتولد، أسفر عن كسر الأغشية الجرافين؛ و (ثانيا) أثناء الطي ذاتيا في السائل، قوة التوتر السطحي وقوة فلويديك، وقوة الجاذبية يسبب تكسير والتواء الأغشية الجرافين. يتم استخدام طبقة Cu لطبقة الذبيحة ومنقوشة Al2O3/Cr طبقة إضافية كطبقة حماية لحماية الأغشية المستندة إلى الجرافين. في البداية، رقيقة (10 نانومتر سميكة) قد استخدمت طبقة Cr كطبقة حماية. ومع ذلك، يظهر Cr طبقة رقيقة التواء الهياكل منذ الخواص الميكانيكية لطبقة Cr ليست قوية بما فيه الكفاية لإجراء الأغشية المستندة إلى الجرافين عندما يتم تحرير الهيكل من طبقة الذبيحة Cu. في وقت لاحق، لحل هذه المشكلة، تتم إضافة 100 nm Al2س310 نانومتر سميكة Cr طبقات سميكة على رأس 10 نانومتر سميكة Cr/300 نانومتر سميكة Cu الذبيحة الطبقة كما هو موضح أعلاه. نتيجة لذلك طبقة حماية يسمح بالاحتفاظ بالأغشية الجرافين طوال عملية التصنيع والمتمتعة بالحكم الذاتي-قابلة للطي. يمكن إزالة طبقات الحماية على مكعب 3D بعد طي ذاتيا بمادة تنميش مناسبة دون الأضرار باغشية الجرافين.

يعرض صورة مكعب المستندة إلى الجرافين الرسوم التعويضية 3D عالية شفافة، وقائمة بذاتها، والمغلقة بنية (الشكل 4 أ) مع لا شقوق ملحوظ، تموجات، والثقوب، أو الأضرار الأخرى في الأغشية (من التكبير في الصورة، الشكل 4b). كما هو موضح أعلاه، باستخدام نفس النهج المستخدمة لإنتاج المكعبات على أساس الجرافين 3D الرسوم التعويضية، بنجاح أيضا نظهر تصنيع مكعبات مع الأغشية التي تتألف من طبقات ~ 10 (~ 10 نانومتر سميكة) من أوراق الذهاب (4e الشكل, 4f). وباﻹضافة إلى ذلك، مكعبات 3D منقوشة السطحية Ti هي مستقرة جداً (الشكل 4 ج، 4 د الجرافين) و الشكل 4 ز، 4 ح للذهاب، والتدليل على التعديلات السطحية المتنوعة مع تصاميم متباينة على وجوه مختلفة تشير إلى متعدد الاستخدامات الاستراتيجية لبناء 3D الأجهزة متعددة الوظائف مع التكامل غير متجانسة من تركيبات مختلفة من المواد. نتيجة لذلك مكعبات 3D على أساس الجرافين الجرافين الرسوم التعويضية بذاتها تظهر (ط) والأغشية النافذة الذهاب تتألف من هياكل الطبقات (لا تكوين مركب)؛ (ثانيا) المغلقة هياكل جوفاء ولكن التي لا تحتاج دعم إضافي أو الركازة؛ والتعديلات السطحية (الثالث) عن طريق المعادن الزخرفة على الجرافين أو الأسطح الذهاب مع أي أنماط المرجوة، لأن النهج الذي نتبعه متوافق مع العمليات التقليدية معدني.

مطيافية رامان راسخة كطريقة فعالة وموسع لتوصيف الجرافين والمواد ذات الصلة، وأنه يمكن توفير مجموعة متنوعة واسعة من التفاصيل حول عينات المستندة إلى الجرافين مثل سمك، تعاطي المنشطات، واضطراب، حدود الحافة والحبوب، الموصلية الحرارية، والإجهاد. وعلاوة على ذلك، يعد هذا الأسلوب وصف مرنة كما أنه يمكن تطبيقها على عينة في مختلف الظروف البيئية32،،،من3334،35. ولذلك، إذا كان هناك تغييرات هامة في هيكل الجرافين، يجب أن نتمكن من رؤية التغييرات في رامان قمم المناصب أو كثافة بعد ذاتية قابلة للطي. كما هو موضح في الشكل 5a-5b، يمكن رؤية أي تغيرات هامة في مواقف الذروة وكثافات بعد طي الذاتي، نظراً لحماية/Cr Al2O3طبقات، تعليمات لحماية الأغشية المستندة إلى الجرافين (كل الرسوم التعويضية الجرافين والذهاب) أثناء التصنيع. ومع ذلك، كما هو موضح في الشكل 5 ج، عندما لا تستخدم طبقات الحماية، الأغشية الجرافين معطوبة خلال ذاتية قابلة للطي، مما أدى إلى عصابة د أعلى (سم ~ 1340-1) وعصابة 2D السفلي (سم ~ 2690-1). يمكن تحليل المعلومات الكمية عن العيوب الجرافين بنسبة كثافة الذروة د الفرقة والفرقة ز (أناد/IG): منخفضة القيمة أناد/Iز يعني الجرافين عيب منخفضة. من الرقم 5 ألف حساب أناد/Iز القيم من الجرافين ثلاثية الأبعاد لتكون ~0.65 وشبيهة ب أوراق متعددة الطبقات الجرافين الرسوم التعويضية الأخرى36. ولذلك، تشير هذه الملاحظات إلى عملية ذاتية قابلة للطي لم تخلق تغييرات كبيرة في الرسوم التعويضية الجرافين والأغشية الذهاب (المواد التي تحتفظ بخصائصها الذاتية، ويحدث لا الالكترود الكيميائية بين الطبقات)، مما يدل على متانة الأسلوب تم الإبلاغ عنها.

بالإضافة إلى إنتاج مكعبات مجوفة، وقائمة بذاتها، بوليهيدرال، الطريقة نفسها قابلة للطي المستخدمة هنا يسمح للزخرفة السطحية، تتكون من مواد معدنية وعازل وأشباه الموصلات في الأغشية 2D الجرافين، ليتم تطبيقها على المكعبات بينما الحفاظ على الخصائص الجوهرية الجرافين. وهذا يسمح بتطوير الأجهزة الإلكترونية والبصرية، بما في ذلك أجهزة الاستشعار، والدوائر الكهربائية، والاستفادة من المزايا العديدة لتكوينات ثلاثية الأبعاد. وعلاوة على ذلك، نظراً للعمليات المستخدمة لا تقتصر فقط على أساس الجرافين المواد، هذا الأسلوب يمكن تطبيقها على المواد 2D الأخرى مثل المعادن الانتقالية ديتشالكوجينيديس والفوسفور الأسود، مما يسمح لنهجنا تلفيق تسخيرها في تطوير الجيل القادم التناسخات 3D 2D المواد.

يمكن أن تكون درجة الحرارة العالية (~ 80 درجة مئوية) يطلب إليه قابلة للطي إشكالية في التطبيقات الطبية الحيوية إلا إذا كان يمكن أن يكون الأمثل العملية أخرى لتخفيض درجة الحرارة قابلة للطي. بالإضافة إلى ذلك، أن المواد المفصلي العلاقات العامة-2 ليست مادة متوافق حيويا. الدراسات المستقبلية ستركز على تطوير مواد المفصلي متوافق حيويا التي تستجيب في درجة حرارة منخفضة (أو الطاقة المنخفضة) مثل البوليستر البولستر والهلاميات المائية الاصطناعية. كنا مؤخرا قادرة على تصنيع مماثلة الهياكل عبر إليه ذاتية قابلة لطي للتحكم عن بعد يمكن أن تكون مفيدة في هذا الصدد37.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

هذه المواد يستند إلى العمل المدعوم من صندوق بدء في جامعة مينيسوتا، والمدن التوأم، ومنح شهادة NSF (CMMI-1454293). نفذت أجزاء من هذا العمل في "مرفق التوصيف" في جامعة مينيسوتا، عضو الممولة من جبهة الخلاص الوطني "مواد البحوث مرافق شبكة الاتصال" (عن طريق البرنامج مرسيك. أجزاء من هذا العمل أجريت في مركز نانو مينيسوتا، الذي تدعمه "المؤسسة الوطنية للعلوم" من خلال الوطنية نانو منسقة البنية التحتية الشبكة (ننسى) تحت رقم جائزة ECCS-1542202. جيم دال تسلم الدعم من 3 م العلوم والتكنولوجيا الزمالة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetone Fisher Chemical A18P-4 N/A
Aluminium oxide Kurt J. Lesker Company EVMALO-1-2.5 99.99% Pure
APS Copper Etchant 100 Transene Company, Inc. N/A N/A
Camera (for 3D image) Nikon D5100 1080p Full HD, Effective pixels: 16.2 million, Sensorsize: 23.6 mm x 15.6 mm
CE-5 M Chromium Mask Etchant Transene Company, Inc. N/A N/A
Chemical deposition growth (CVD) system Customized N/A Lindberg/Blue Tube Furnace
Chromium Kurt J. Lesker Company EVMCR35J 99.95% pure
Chromium Etchant 473 Transene Company, Inc. N/A N/A
Copper Kurt J. Lesker Company EVMCU40QXQJ 99.99% pure
Developer-1 (MF319 developer) Microposit 10018042 N/A
Developer-2 (AZ developer) Merck performance Materials Corp. 1005422496 N/A
Developer-3 (SU-8 developer) MicroChem NC9901158 N/A
Digital Hot Plate Thermo Scientific HP131725 Super-Nuvoa series, maximum temperature: 370 °C
E-Beam Evaporator System Rocky Mountain Vacuum Tech. N/A RME-2000
Graphene oxide Goographene N/A Purity: ~ 99%; Single layer ratio: ~99%;  0.7-1.2 nm in thickness.
Isopropyl Alcohol Fisher Chemical A416-4 N/A
Mask Aligner Midas MDA-400LJ N/A
Microscope Omax NJF-120A N/A
multiple polymethyl methacrylate (PMMA) MicroChem 950 PMMA A9 N/A
Oxygen plasma  Technics Inc. SERIES 800 Microscale reactive ion etching (RIE)
Photoresist-1 (S1813 Photoresist) Microposit 10018348 N/A
Photoresist-2 (SPR220 Photoresist) MicroChem SPR00220-7G N/A
Photoresist-3 (SU-8 Photoresist) MicroChem SU-8-2010 N/A
Profilometer Tencor Instruments N/A Alpha-Step 200
Raman WITec Instruments Corp. Alpha300R Confocal Raman Microscope
Silicon Wafer Siltronic AG N/A 100mm diameter, N-type, one-side polish, resitivity: 560-840 Ω•cm
Spinner Best Tools S0114031123 SMART COATER 100
Titanium Kurt J. Lesker Company EVMTI45QXQA 99.99% Pure
Ultrasonic Cleaner Crest Ultrasonics N/A Powersonic series

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Geim, A. K., Novoselov, K. S. The rise of graphene. Nature Materials. 6 (3), 183-191 (2007).
  2. Singh, V., et al. Graphene based materials: Past, present and future. Progress in Materials Science. 56 (8), 1178-1271 (2011).
  3. Bonaccorso, F., Sun, Z., Hasan, T., Ferrari, A. C. Graphene photonics and optoelectronics. Nature Photonics. 4 (9), 611-622 (2010).
  4. Wang, C., Li, D., Too, C. O., Wallace, G. G. Electrochemical Properties of Graphene Paper Electrodes Used in Lithium Batteries. Chemistry of Materials. 21 (13), 2604-2606 (2009).
  5. Bunch, J. S., et al. Electromechanical resonators from graphene sheets. Science. 315 (5811), 490-493 (2007).
  6. Menaa, F., Abdelghani, A., Menaa, B. Graphene nanomaterials as biocompatible and conductive scaffolds for stem cells: impact for tissue engineering and regenerative medicine. Journal of Tissue Engineering and Regenerative. 9 (12), 1321-1338 (2015).
  7. Han, M. Y., Özyilmaz, B., Zhang, Y., Kim, P. Energy band-gap engineering of graphene nanoribbons. Physical Review Letters. 98 (20), 206805 (2007).
  8. Son, Y. W., Cohen, M. L., Louie, S. G. Half-metallic graphene nanoribbons. Nature. 444 (7117), 347-349 (2006).
  9. Yan, Q., et al. Intrinsic current− voltage characteristics of graphene nanoribbon transistors and effect of edge doping. Nano Letters. 7 (6), 1469-1473 (2007).
  10. Fei, Z., et al. Gate-tuning of graphene plasmons revealed by infrared nano-imaging. Nature. 487 (7405), 82-85 (2012).
  11. Joung, D., Zhai, L., Khondaker, S. I. Coulomb blockade and hopping conduction in graphene quantum dots array. Physical Review. B. 83 (11), 115323 (2011).
  12. Bacon, M., Bradley, S. J., Nann, T. Graphene quantum dots. Particle & Particle Systems Characterization. 31 (4), 415-428 (2014).
  13. Blees, M. K., et al. Graphene kirigami. Nature. 524 (7564), 204-207 (2015).
  14. Michael Cai, W., et al. Mechanical instability driven self-assembly and architecturing of 2D materials. 2D Materials. 4 (2), 022002 (2017).
  15. Shenoy, V. B., Gracias, D. H. Self-folding thin-film materials: From nanopolyhedra to graphene origami. MRS Bulletin. 37 (9), 847-854 (2012).
  16. Zhu, S., Li, T. Hydrogenation-Assisted Graphene Origami and Its Application in Programmable Molecular Mass Uptake, Storage, and Release. ACS Nano. 8 (3), 2864-2872 (2014).
  17. Zhang, L., Zeng, X., Wang, X. Programmable hydrogenation of graphene for novel nanocages. Scientific Reports. 3, 3162 (2013).
  18. Vickery, J. L., Patil, A. J., Mann, S. Fabrication of Graphene-Polymer Nanocomposites With Higher-Order Three-Dimensional Architectures. Advanced Materials. 21 (21), 2180-2184 (2009).
  19. Yang, X., Zhu, J., Qiu, L., Li, D. Bioinspired effective prevention of restacking in multilayered graphene films: towards the next generation of high-performance supercapacitors. Advanced Materials. 23 (25), 2833-2838 (2011).
  20. Choi, B. G., Yang, M., Hong, W. H., Choi, J. W., Huh, Y. S. 3D macroporous graphene frameworks for supercapacitors with high energy and power densities. ACS Nano. 6 (5), 4020-4028 (2012).
  21. Niu, Z., Chen, J., Hng, H. H., Ma, J., Chen, X. A leavening strategy to prepare reduced graphene oxide foams. Advanced Materials. 24 (30), 4144-4150 (2012).
  22. Li, Y., et al. Growth of conformal graphene cages on micrometre-sized silicon particles as stable battery anodes. Nature Energy. 1 (2), (2016).
  23. Cho, J. H., Gracias, D. H. Self-Assembly of Lithographically Patterned Nanoparticles. Nano Letters. 9 (12), 4049-4052 (2009).
  24. Cho, J. H., Azam, A., Gracias, D. H. Three Dimensional Nanofabrication Using Surface Forces. Langmuir. 26 (21), 16534-16539 (2010).
  25. Dai, C., Cho, J. H. In Situ Monitored Self-Assembly of Three-Dimensional Polyhedral Nanostructures. Nano Letters. 16 (6), 3655-3660 (2016).
  26. Joung, D., et al. Self-Assembled Multifunctional 3D Microdevices. Advanced Electronic Materials. 2 (6), 1500459 (2016).
  27. Joung, D., Gu, T., Cho, J. H. Tunable Optical Transparency in Self-Assembled Three-Dimensional Polyhedral Graphene Oxide. ACS Nano. 10 (10), 9586-9594 (2016).
  28. Joung, D., et al. Self-Assembled Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons Inducing Volumetric Light Confinement. Nano Letters. 17 (3), 1987-1994 (2017).
  29. Lian, K., Ling, Z. G., Liu, C. Thermal stability of SU-8 fabricated microstructures as a function of photo initiator and exposure doses. Proceedings of SPIE. 4980, 209 (2003).
  30. Winterstein, T., et al. SU-8 electrothermal actuators: Optimization of fabrication and excitation for long-term use. Micromachines. 5 (4), 1310-1322 (2014).
  31. Syms, R. R. A., Yeatman, E. M., Bright, V. M., Whitesides, G. M. Surface tension-powered self-assembly of microstructures - the state-of-the-art. Journal of Microelectromechanical Systems. 12 (4), 387-417 (2003).
  32. Xie, X., et al. Controlled fabrication of high-quality carbon nanoscrolls from monolayer graphene. Nano Letters. 9 (7), 2565-2570 (2009).
  33. Ferrari, A. C., Basko, D. M. Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene. Nature Nanotechnology. 8 (4), 235-246 (2013).
  34. Childres, I., Jauregui, L. A., Park, W., Cao, H., Chen, Y. P. Raman spectroscopy of graphene and related materials. New developments in photon and materials research. Jang, J. I. , Nova Science Publishers. Hauppauge NY. (2013).
  35. Polsen, E. S., McNerny, D. Q., Viswanath, B., Pattinson, S. W., Hart, A. J. High-speed roll-to-roll manufacturing of graphene using a concentric tube CVD reactor. Scientific Reports. , 5 (2015).
  36. Wu, T., Shen, H., Sun, L., You, J., Yue, Z. Three step fabrication of graphene at low temperature by remote plasma enhanced chemical vapor deposition. RSC Advances. 3 (24), 9544-9549 (2013).
  37. Liu, C., Schauff, J., Joung, D., Cho, J. H. Remotely controlled microscale 3D self-assembly using microwave energy. Advanced Materials Technologies. 2 (8), 1700035 (2017).

Tags

الهندسة، العدد 139، الجرافين، وأكسيد الجرافين، 3D مكعبات المستندة إلى الجرافين، ميكروكوبيس، ذاتية قابلة للطي، أوريغامي
تصنيع بوليهيدرونس الجرافين-على أساس ثلاثي الأبعاد <em>عبر</em> أوريغامي--مثل ذاتية قابلة للطي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Joung, D., Wratkowski, D., Dai, C.,… More

Joung, D., Wratkowski, D., Dai, C., Lee, S., Cho, J. H. Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding. J. Vis. Exp. (139), e58500, doi:10.3791/58500 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter