Ultrahigh Array Densité de alignés verticalement nanofils organiques petite moléculaires sur des substrats arbitraires

L’objectif global de cette procédure est de fabriquer un réseau de nanofils organiques alignés verticalement à l’intérieur d’un modèle poreux. Ceci est accompli en préparant d’abord un substrat à anodiser en polissant la surface d’une feuille d’aluminium ou en déposant une fine pellicule d’aluminium sur un substrat arbitraire. La deuxième étape consiste à anodiser la feuille d’aluminium polie ou la fine pellicule d’aluminium déposée sur un substrat arbitraire.

La dernière étape consiste à déposer de la matière organique dans les pores du modèle à l’aide d’un nouveau modèle de mariage assisté par centrifposition. En fin de compte, la microscopie électronique à balayage est utilisée pour montrer l’existence de nanofils organiques dans les pores du modèle d’oxyde d’aluminium nautique. L’idée de cette méthode est apparue pour la première fois lorsque j’ai eu du mal à remplir les pores des gabarits en aluminium anodique à l’aide des méthodes traditionnelles de mouillage des gabarits.

J’ai décidé d’utiliser la force centrifuge d’une centrifugeuse pour pousser ou aider à la pénétration de la solution dans les pores. Découpez d’abord des feuilles d’aluminium non poli de haute pureté d’environ deux centimètres sur deux centimètres d’une épaisseur de 250 micromètres, immergez un petit nombre de feuilles et un bécher d’acide nitrique phosphorique gravé à 80 degrés Celsius pendant cinq minutes après la gravure, neutralisez les feuilles en les trempant dans l’eau et en les plaçant dans une molaire d’hydroxyde de sodium pendant 20 minutes. Ensuite, rincez les feuilles avec de l’eau ionisée.

Ensuite, chargez les feuilles d’aluminium polies dans des cellules plates et remplissez-les d’acide oxalique à 3 %. Ensuite, anodisez les feuilles pendant 15 minutes à 40 volts DC après l’anodisation, immergez l’échantillon dans un bécher d’acide chromique phosphorique gravé à 60 degrés Celsius pendant environ 30 minutes. Pour éliminer la couche d’oxyde initiale, réalignez la feuille dans la cellule plate, de sorte que la même zone anodisée précédemment soit à nouveau exposée à l’électrolyte.

Répétez le processus d’anodisation avec de l’acide oxalique à 3 % pendant 2,5 minutes à 40 volts cc. Immergez le modèle A a O dans de l’acide phosphorique à 5 % à température ambiante pour amincir la couche barrière au fond des nanopores et élargir le diamètre des nanopores à environ 60 à 70 nanomètres après 40 minutes, retirez le modèle du bécher et rincez-le avec de l’eau ionisée. Déposez le système multicouche suivant séquentiellement sur du verre propre.

Diapositives de 20 nanomètres de dioxyde de titane par dépôt de couche atomique, de sept nanomètres d’or par pulvérisation cathodique et d’un micromètre d’aluminium par pulvérisation. Après avoir retiré les échantillons de la chambre à vide, fixez une électrode en feuille à la surface de la fine pellicule d’aluminium à anodiser. À l’aide d’un époxy d’argent conducteur, chargez l’échantillon dans la cellule plate et remplissez-la d’acide oxalique à 3 %.

Ensuite, anodisez le film mince d’aluminium pendant quatre minutes à une polarisation de 30 volts CC sans retirer l’échantillon de la cellule plate. Rincez la cellule avec de l’eau déminéralisée. Versez 60 degrés Celsius ch gravure à l’acide phosphorique chromique dans la cellule plate et laissez reposer pendant une heure.

Ensuite, répétez les étapes d’anodisation et de gravure en utilisant les conditions décrites précédemment. Après le rinçage à l’eau déminéralisée, remplissez la cellule avec de l’acide oxalique à 3 % et anodisez une dernière fois en utilisant les mêmes conditions que précédemment. Surveillez le courant du système et arrêtez l’anodisation lorsqu’une forte augmentation du courant est observée.

Ensuite, effectuez une étape d’élargissement médiocre en immergeant le modèle dans de l’acide phosphorique à 5 % à température ambiante. Après 40 minutes, retirez le gabarit du bécher et rincez-le à l’eau déminéralisée. Chargez les gabarits dans le fond d’un tube à essai centrifuge de sorte que la zone anodisée soit face au haut du tube à essai.

À l’aide d’une pipette, remplissez les tubes à essai avec suffisamment de solutions PCBM pour que chaque modèle soit complètement immergé. Ensuite, chargez les tubes à essai dans la centrifugeuse et faites-les fonctionner pendant cinq minutes à 6 000 tr/min. Une fois la centrifugeuse arrêtée, déchargez les tubes à essai et versez la solution PCBM.

Retirez les gabarits des tubes à essai et mettez-les de côté pour qu’ils sèchent. Répétez les étapes précédentes de manière à ce qu’un total de cinq à 10 cycles de centrifugation aient été effectués. Enfin, retirez chaque échantillon du fond des tubes à essai et utilisez un coton-tige imbibé de toluène pour nettoyer délicatement la surface de l’échantillon, comme en témoignent les images présentées ici.

Cette méthode de coulée assistée par centrifugation produit des nanofils continus. Les nanofils fabriqués à l’intérieur des pores du modèle a a O sont alignés verticalement, uniformes et isolés électriquement les uns des autres avec des fonds bouchés. Celui-ci peut être fabriqué avec succès sur plusieurs substrats différents, ce qui conduit à l’application potentielle de ces structures dans de nombreux dispositifs différents.

Pour vérifier davantage que le matériau à l’intérieur des pores est du PCBM, une spectroscopie Ramen de nanofils des modèles de terrain a été effectuée. Les données des ramen ont été comparées aux spectres des films minces et des anneaux plus pleins du PCBM trouvés dans la littérature. Des pics ont été observés à 14, 30, 14, 63 et 1577 centimètres inverses, qui correspondent respectivement aux modes T un, U quatre, G deux et HG huit.

Ces chiffres correspondent bien aux valeurs de la littérature de 14, 29, 14, 70 et 1575 centimètres inverses pour les PCBM immaculés pour les mêmes modes respectifs. De plus, cela montre qu’il n’y a pas de changement significatif dans les pics de ramen en raison de la géométrie des nanofils, et confirme la présence de nanofils PCBM dans les pores avant de suivre cette procédure. D’autres méthodes telles que l’électrodépôt de nanofils métalliques ou la pulvérisation de métaux en couches minces peuvent être utilisées pour fabriquer des dispositifs pour des applications telles que la spintronique, l’optique, l’électronique, le photovoltaïque, la détection chimique et les métamatériaux.