Ultra Alta Densidad conjunto de nanocables orgánicos pequeña moleculares verticalmente alineados sobre sustratos arbitrarias

El objetivo general de este procedimiento es fabricar una matriz de nanocables orgánicos alineados verticalmente dentro de una plantilla porosa. Esto se logra preparando primero un sustrato para anodizar puliendo la superficie de un papel de aluminio o depositando una película delgada de aluminio sobre un sustrato arbitrario. El segundo paso es anodizar el papel de aluminio pulido o la película delgada de aluminio depositada sobre un sustrato arbitrario.

El paso final es depositar el material orgánico en los poros de la plantilla utilizando una novedosa plantilla de boda asistida por centrífuga. En última instancia, la microscopía electrónica de barrido se utiliza para mostrar la existencia de nanocables orgánicos dentro de los poros de la plantilla de óxido de aluminio náutico. La idea de este método surgió por primera vez cuando tuve problemas para llenar los poros de las plantillas de aluminio anódico utilizando los métodos tradicionales de humectación de plantillas.

Decidí usar la fuerza centrífuga de una centrífuga para empujar o ayudar a la penetración de la solución en los poros. Primero corte aproximadamente dos centímetros por dos centímetros en láminas de aluminio sin pulir de alta pureza con un grosor de 250 micrómetros, sumerja una pequeña cantidad de láminas y un vaso de precipitados de ácido fosfórico nítrico grabado a 80 grados Celsius durante cinco minutos, después de grabar, neutralice las láminas sumergiéndolas en agua y colocándolas en un molar hidróxido de sodio durante 20 minutos. Después de esto, enjuague las láminas con agua ionizada.

A continuación, cargue las láminas de aluminio pulido en celdas planas y llénelas con ácido oxálico al 3%. A continuación, anodizar las láminas durante 15 minutos a 40 voltios de polarización de CC después de la anodización, sumergir la muestra en un vaso de precipitados de ácido fosfórico crómico grabado a 60 grados centígrados durante aproximadamente 30 minutos. Para eliminar la capa de óxido inicial, vuelva a alinear la lámina en la celda plana, de modo que la misma área anodizada anteriormente vuelva a quedar expuesta al electrolito.

Repita el proceso de anodización con ácido oxálico al 3% durante 2,5 minutos a 40 voltios CC. Sumerja la plantilla A a O en ácido fosfórico al 5% a temperatura ambiente para diluir la capa de barrera en la parte inferior de los nanoporos y ensanche el diámetro del nanoporo a aproximadamente 60 a 70 nanómetros después de 40 minutos, retire la plantilla del vaso de precipitados y enjuáguela con agua ionizada. Deposite el siguiente sistema multicapa secuencialmente sobre vidrio limpio.

Desliza 20 nanómetros de dióxido de titanio mediante deposición de capas atómicas, siete nanómetros de oro mediante pulverización catódica y un micrómetro de aluminio mediante pulverización catódica. Después de retirar las muestras de la cámara de vacío, conecte un electrodo de aluminio a la superficie de la película delgada de aluminio que se va a anodizar. Usando un epoxi de plata conductor, cargue la muestra en la celda plana y llénela con ácido oxálico al 3%.

A continuación, anodizar la película delgada de aluminio durante cuatro minutos a 30 voltios de polarización de CC sin retirar la muestra de la celda plana. Enjuague la celda con agua desionizada. Vierta 60 grados Celsius de grabado con ácido fosfórico crómico en la celda plana y deje reposar durante una hora.

Después de esto, repita los pasos de anodizado y grabado utilizando las condiciones descritas anteriormente. Después de enjuagar con agua desionizada, llene la celda con ácido oxálico al 3% y anodice por última vez usando las mismas condiciones que antes. Controle la corriente del sistema y detenga la anodización cuando se observe un aumento brusco de la corriente.

A continuación, realice un paso de ensanchamiento deficiente sumergiendo la plantilla en ácido fosfórico al 5% a temperatura ambiente. Después de 40 minutos, retire la plantilla del vaso de precipitados y enjuáguela con agua desionizada. Cargue las plantillas en la parte inferior de un tubo de ensayo de centrífuga de modo que el área anodizada quede hacia la parte superior del tubo de ensayo.

Con una pipeta, llene los tubos de ensayo con suficientes soluciones de PCBM, de modo que cada plantilla quede completamente sumergida. A continuación, cargue los tubos de ensayo en la centrífuga y hágalos funcionar durante cinco minutos a 6.000 RPM. Una vez que la centrífuga se haya detenido, descargue los tubos de ensayo y vierta la solución de PCBM.

Retire las plantillas de los tubos de ensayo y déjelas a un lado para que se sequen. Repita los pasos anteriores para que se hayan realizado un total de cinco a 10 carreras de centrífuga. Finalmente, retire cada muestra del fondo de los tubos de ensayo y use un hisopo de algodón empapado en tolueno para limpiar suavemente la superficie del mismo, como lo demuestran las imágenes que se muestran aquí.

Este método de fundición por caída asistida por centrífuga produce nano hilos continuos. Los nano cables fabricados dentro de los poros de la plantilla a a O están alineados verticalmente, son uniformes y están aislados eléctricamente entre sí con fondos tapados. Esto se puede fabricar con éxito en varios sustratos diferentes, lo que conduce a la aplicación potencial de estas estructuras en muchos dispositivos diferentes.

Para verificar aún más que el material dentro de los poros es PCBM, se realizó espectroscopía de ramen con nanocables de las plantillas de campo. Los datos de ramen se compararon con los espectros de películas delgadas de PCBM y anillos más completos encontrados en la literatura. Se observaron picos a los 14 30, 14 63 y 1577 centímetros inversos, que corresponden a los modos T uno, U cuatro a G dos y HG ocho respectivamente.

Estos números coinciden bien con los valores de la literatura de 14, 29, 14, 70 y 1575 centímetros inversos para PCBM prístinos para los mismos modos respectivos. Además, esto muestra que no hay un cambio significativo en los picos de ramen debido a la geometría de los nanocables, y confirma la presencia de nanocables de PCBM dentro de los poros. Otros métodos, como la electrodeposición de nanocables metálicos o la pulverización catódica de metales de película delgada, se pueden utilizar para fabricar dispositivos para aplicaciones como espintrónica, optiva, electrónica, fotovoltaica, detección química y metamateriales.