Name: Nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-01-23T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 49 s
Description: למדו את שיטת הננו-מולדינג להעתקת תבניות ננומטריות לחומרים תפקודיים כמו תחמוצת אבץ. טכניקה זו מאפשרת ייצור רפליקות רבות מתבנית אב אחת ליישומים באלקטרוניקה ובאופטואלקטרוניקה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מודים מ &#39;Leboeuf לסיוע עם AFM, וו לי לאדון anodically מרקם האלומיניום ומשרד אנרגיה הפדרלית השויצרי והקרן הלאומי למדע השויצרי לקבלת מימון. חלק מעבודה זו בוצע במסגרת FP7 הפרויקט &quot;מסלול מהיר&quot; ממומן על ידי האיחוד האירופי במסגרת הסכם המענק לא 283501.

1. ייצור Mould אנו משתמשים בהגדרת nanoimprinting בית הבנויה שלנו עבור הייצור של המס הבא העובש השלילי. 6, אבל כל התקנת nanoimprinting חלופה תעבוד בסדר. לחלופין polydimethylsiloxane עובש פונקציונלי (PDMS) גם יכול לעבוד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפברק או לקנות אדון מתאים נושא את דפוס ננו להעברה. בעיקרון, כל אמן מתאים לnanoimprinting יעשה את העבודה. אנו משתמשים בשכבת מרקם ZnO בגיליון זכוכית (שוט, AF32 אקולוגי, 41 מ&quot;מ x 41 מ&quot;מ x 0.5 מ&quot;מ) הופקדה כמתואר בסעיף 3.1 כמבנה ראשי כדי להמחיש את השיטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל שכבה אנטי הידבקות במבנה הראשי, כמתואר ב2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה פוליאתילן naphtalate גיליון (PEN) (גודפלו, 82 מ&quot;מ x 41 מ&quot;מ x 0.125 מ&quot;מ) באמבט אצטון קולי עבור 2 דקות אחרי אמבטית isopropanol אולטרסאונד ל2 דקות יותר. לשטוף פעם נוספת עם isopropanol ולפוצץ יבש עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ההפקדה גמגמה שכבת הדבקת Cr (ננומטר 5-10) בגיליון העט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעייל השרף UV לריפוי (Microresist, Ormocer, 1-2 מ&quot;ל) בגיליון PEN ב5000 סל&quot;ד כדי לקבל כיסוי אחיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע prebake למשך 5 דקות על צלחת חמה ב 80 ° C להתאדות הממס, לשפר את אחידות סרט דבק כדי הגיליון העט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בהגדרת nanoimprinting להחתים את דפוס האדון לשרף UV לריפוי. אמנם לא חובה, אנו מבצעים החתמה תחת ואקום כדי למנוע תכלילים בועה על ידי יישום לחץ הומוגנית של בר 1 על קרום סיליקון גמיש. בהגדרה שלנו, קרום סיליקון מפריד תא הוואקום לשני תתי מדורים. לחץ שנוצר על ידי אוורור התא העליון, ואילו התא התחתון נשאר תחת ואקום. אוורור דוחף את הקרום הגמיש כלפי תחתית ייזום ההטבעה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את השרף לאור UV כדי לעורר תגובה נגדית-linking של השרף. אנו מיישמים אור מתוןעצמה של 1.4 mW / 2 סנטימטר באורך גל של 365 ננומטר הניתן על ידי כמה נוריות. זמן חשיפה באמצעות גיליון PEN הוא בדרך כלל דקות 15-20. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> demould בקפידה על ידי קילוף העובש מעל המבנה הראשי באופן ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כשרף עשוי לעבור התכווצות קלה במהלך בתצהיר של החומר הפונקציונלי, שעלול להוביל לקילוף ספונטני, אנו מבצעים לאפות הודעת תרמית קלה ב 150 מעלות צלזיוס במשך 6-8 שעות בתנור עם אווירת סביבה לפני עיבוד נוסף. </li></ol> 2. שכבה נגד הידבקות לdemoulding המוצלח, השכבה אנטי הידבקות צריכה להיות מותאמת לחומרים וחספוס הדפוס. דפוסים בדרך גלם דורשים מקדמים בולטים נמוכים. מקדמים בולטים נמוכים על דפוסים חלקים עלולים להוביל לקילוף של החומר הפונקציונלי מהעובש. מקדמים בולטים גבוהים על דפוסים גסים עלולים לגרום לקילוף של השרף מגיליון PEN במהלך ייצור עובש כadherenהספירה של השרף להורים היא חזקה יותר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעייל העובש (או אב) עם גמגם כרום שכבה (ננומטר 5-10) כדי לקדם את ההידבקות של הסוכן אנטי הידבקות. לדפוסים חלקים שאנחנו משכיבים את הצעד הזה. במקרים מסוימים שכבת הכרום עשויה למנוע סוכן אנטי הידבקות כדי לחרוט את המבנה הראשי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחול ירידה קטנה סוכן אנטי הידבקות של (סיגמה אולדריץ, (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-trichlorsilane) בשקופית זכוכית. שים את שקופיות הזכוכית יחד עם העובש לתוך תא ואקום ולשאוב למטה. הסוכן אנטי ההידבקות יתאדה ולהפקיד כmonolayer מולקולרי בעובש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעגן הסוכן אנטי הידבקות דרך החישול במהלך 1-2 שעות ב 80 ° C. </li></ol> 3. הפקדת חומר אנו מראים כאן שלוש טכניקות בתצהיר מתאימות לתצהיר חומר כדי להמחיש את הרבגוניות של nanomoulding. טכניקות בתצהיר אחרות עלולות גם להיות מיושמות. הדוגמא השלישית מתארת ​​fabrication של תא שלם סרט דק שמש סיליקון. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תצהיר כימי אדים (CVD) של תחמוצת אבץ: לשים את התבנית על צלחת החימום של כור CVD המחוממת ל 180 מעלות השתמש במסגרת מתכת כדי למנוע כיפוף של עובש PEN במהלך בתצהיר ZnO. סגור את הכור, לשאוב למטה ולאפשר thermalization. מודה שהגזים המבשרים (H 2 O ו( C 2 H 5) 2 Zn). בנוסף אנו מינון כמויות קטנות של B 2 6 H לסימום. עובי שכבת ZnO הוא פרופורציונלי לזמן בתצהיר. אנו משתמשים בשכבת ZnO עוביים של בדרך כלל 1-5 מיקרומטר. פרטים על פרמטרי תצהירים טיפוסיים ניתן למצוא במס. 7 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תצהיר אדים פיסיקליים (PVD) / מקרטע של כסף: שים את התבנית למערכת PVD. סגור את המערכת ולשאוב למטה. תודה גז תהליך ארגון. הפעל את מחולל DC. עובי שכבת Ag הוא שוב פרופורציונלי לזמן בתצהיר. אנו משתמשים בשכבת Ag עובי של 1 מיקרומטר בדרך כלל. עמ תצהיר הטיפוסיarameters הוא לחץ של ארגון 5.5x10 mbar -3 וכוח DC ספציפי התקנה של 250 ואט מניב תצהיר שיעור של כ 45 ננומטר / sec. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משופר פלזמה בתצהיר כימי אדים (PE-CVD): ההפקדה ZnO כמו ב3.1). שים את התבנית לתוך כור PE-CVD המחוממים עד 200 מעלות צלזיוס סגור את הכור, לשאוב למטה ולאפשר thermalization. מודה שהגזים המבשרים (SiH 4 ו-H 2). בנוסף אנו מינון כמויות קטנות של B (3 CH) 3 ו PH 3 להשיג סימום p-n וסוג התאמה. כדי להגביר את מתח המעגל הפתוח של התאים הסולריים, אנחנו משתמשים גם בכמויות קטנות של CH 4 ו-CO 2 לשכבות המסוממות. לאחר הדחתו של ערימת סיכת סיליקון אמורפי תאים הסולרית, שאנו מפקידים backcontact ZnO כמתואר בסעיף 3.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הימנע מכיפוף מוגזם של העובש, כמו כיפוף עלולה לגרום לקילוף של השכבה שהופקדה. </li></ol> 4. העברת שכבה אנו משתמשים glasשקופיות s (שוט AF32 אקולוגי, 41 מ&quot;מ x 41 מ&quot;מ x 0.5 מ&quot;מ) כמצע סופי. אבל מצעים אחרים, כולל foils מתכת או ביריעות פולימריות, יכולים לשמש לחלופין. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שקופיות זכוכית נקיות עם אצטון וisopropanol ומכה יבשה עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעייל שרף UV לריפוי (Microresist, Ormocer, 1-2 מ&quot;ל) בשקופית הזכוכית ב5000 סל&quot;ד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בהגדרת nanoimprinting לעגן העובש נושא את השכבות שהופקדו על המצע הסופי. באשר להטבעה, אנו מבצעים עיגון תחת ואקום על ידי יישום לחץ הומוגנית של בר 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את השרף לאור UV כדי לעורר תגובה נגדית-linking. אנו מיישמים בעצימות בינוניות של 1.4 mW / 2 סנטימטר באורך גל של 365 ננומטר הניתן על ידי כמה נוריות. זמן חשיפה באמצעות שקופית הזכוכית הוא דקות 1-3 רק בשל העברת UV הגבוהה יותר של זכוכית בהשוואה לעט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Demould על ידי קילוף העובש מעל שקופית הזכוכית באופן ידני. </li></ol> 5. אפיון מדגם <ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בטכניקה שלך האהובה הצורנית, חשמלית או אופטית על מנת לאפיין את דגימות nanomoulded. כאן אנו לאפיין דגימות nanomoulded באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורקים (SEM) ומיקרוסקופ כוח אטומי (AFM). </li></ol>

<ol><li>Geissler, M., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterning%3A+Principles+and+Some+New+Developments%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Patterning: Principles and Some New Developments.</a> Advanced Materials. 16 (15), 1249-1269 (2004).</li>
<li>Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoimprint+Lithography%3A+Methods+and+Material+Requirements%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanoimprint Lithography: Methods and Material Requirements.</a> Advanced Materials. 19, 495-513 (2007).</li>
<li>Ahn, S. H., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-Area+Roll-to-Roll+and+Roll-to-Plate+Nanoimprint+Lithography%3A+A+Step+toward+High-Throughput%5BTitle%5D)+AND+%22Application+of+Continuous+Nanoimprinting.+ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Large-Area Roll-to-Roll and Roll-to-Plate Nanoimprint Lithography: A Step toward High-Throughput.</a> Application of Continuous Nanoimprinting. ACS Nano. 3 (8), 2304-2310 (2009).</li>
<li>Battaglia, C., Escarré, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoimprint+Lithography+for+High-Efficiency+Thin-Film+Silicon+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanoimprint Lithography for High-Efficiency Thin-Film Silicon Solar Cells.</a> Nano Letters. 11, 661-665 (2011).</li>
<li>Battaglia, C., Escarré, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomoulding+of+Transparent+Zinc+Oxide+Electrodes+for+Efficient+Light+Trapping+in+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Nanomoulding of Transparent Zinc Oxide Electrodes for Efficient Light Trapping in Solar Cells.</a> Nature Photonics. 5, 535-538 (2012).</li>
<li>Escarré, J., Söderström, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Fidelity+Transfer+of+Nanometric+Random+Textures+by+UV+Embossing+for+Thin+Film+Solar+Cells+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+%26+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">High Fidelity Transfer of Nanometric Random Textures by UV Embossing for Thin Film Solar Cells Applications.</a> Solar Energy Materials & Solar Cells. 95, 881-886 (2011).</li>
<li>Faÿ, S., Feitknecht, L., Schlüchter, R., Kroll, U., Vallat-Sauvain, E., Shah, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rough+ZnO+layers+by+LP-CVD+process+and+their+effect+in+improving+performances+of+amorphous+and+microcrystalline+silicon+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+and+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">Rough ZnO layers by LP-CVD process and their effect in improving performances of amorphous and microcrystalline silicon solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 90, 2960-2967 (2006).</li>
<li>Zhao, X. -M., Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Three-Dimensional+Micro-Structures%3A+Microtransfer+Molding%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Three-Dimensional Micro-Structures: Microtransfer Molding.</a> Advanced Materials. 8, 837-840 (1996).</li>
<li>Hampton, M. J., Williams, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Patterning+of+Sub-500+nm+Inorganic+Oxide+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">The Patterning of Sub-500 nm Inorganic Oxide Structures.</a> Advanced Materials. 20, 2667-2673 (2008).</li>
<li>Bass, J. D., Schaper, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer+Molding+of+Nanoscale+Oxides+Using+Water-Soluble+Templates%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Transfer Molding of Nanoscale Oxides Using Water-Soluble Templates.</a> ACS Nano. 5 (5), 4065-4072 (2011).</li>
<li>Escarré, J., Nicolay, S., et al. Nanomoulded front ZnO contacts for thin film silicon solar cell applications. Proceedings of the 27th EU-PVSEC, Frankfurt, , (2012).</li>
<li>Sontheimer, T., Rudigier-Voigt, E., Bockmeyer, M., Klimm, C., Schubert-Bischoff, P., Becker, C., Rech, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-area+fabrication+of+equidistant+free-standing+Si+crystals+on+nanoimprinted+glass%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Status+Solidi.+RRL%22%5BJournal%5D)">Large-area fabrication of equidistant free-standing Si crystals on nanoimprinted glass.</a> Phys. Status Solidi. RRL. 5, 376-379 (2011).</li>
</ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

Nanomoulding מאפשר העברת nanopatterns על חומרים תפקודיים שרירותיים. ההשוואה בין שלבי העיבוד הבודד באיור 1 ו 2 חושפת את הקשר ההדוק בין nanomoulding וnanoimprinting. ההבדל העיקרי בין nanomoulding וnanoimprinting הוא צעד תצהיר חומר נוסף ב2e איור. תהליך הזרימה שנותרה זהה. Nanomoulding לכן ניתן לבצע בכל התקנת nanoimprinting זמינה. ובלבד שחומר עובש תואם וסוכן אנטי הידב...

Nanopatterning צבר חשיבות עצומה בתחומים רבים של ננוטכנולוגיה ומדעים שימושיים. דור דפוס הוא הצעד הראשון ויכול להתבצע על ידי גישות מלמעלה למטה כגון ליתוגרפיה אלומת אלקטרונים או גישות מלמטה למעלה מבוססת על שיטות הרכבה עצמית כגון ליתוגרפיה nanosphere או קופולימר 1 יתוגרפיה בלוק. חשוב כמו דור דפוס הוא שכפול דפוס. חוץ photolithography, nanoimprinting (איור 1) התגלתה כחלופה מבטיחה במיוחד מתאימה לדפוסי ננו תפוקה גבוהה, שטח גדול בעלות הנמוכה 2-4. בעוד photolithography דורש מסכת דוגמת, nanoimprinting מסתמכת על מבנה ראשי טרומי. העברת תבנית מהאדון מבוצעת בדרך כלל לתרמופלסטיים או פולימר-UV או תרמית הניתן לריפוי. עם זאת יש מקרים רבים, שבו הוא רצוי להעביר את התבנית ישירות על גבי חומרים תפקודיים. &lt;כיתת p = &quot;jove_content&quot;&gt; כאן אנו מתארים שיטת שכפול מבוססת על nanomoulding ושכבת העברה (איור 2) שהצגנו לאחרונה במס. 5 להעביר דפוסים ננומטריים גבי אלקטרודות תחמוצת אבץ פונקציונליות. שיטת nanomoulding יכולה להיות מיושמת בקלות אם התקנת nanoimprinting זמינה. Nanomoulding מציע פוטנציאל להיות כוללני לחומרים רבים אחרים פונקציונליים, ערימות חומרים ומכשירים אפילו מלאים, ובלבד שחומר העובש נבחר כך שהוא תואם את תהליך הדחת החומר (ES). כדוגמה כאן נכחה nanomoulding של תחמוצת אלקטרודות שקופות מוליך אבץ (ZnO) הופקדו על ידי בתצהיר כימי אדים (CVD) אשר מוצא היישום שלהם כדי לשפר את לכידת אור בתאים סולריים 5.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם המגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגים </td><td> תגובות (אופציונלי) </td></tr><tr><td> שרף nanoimprinting </td><td> Microresist </td><td> Ormostamp </td><td></td></tr><tr><td> (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-trichlorsilane, סוכן אנטי הידבקות </td><td> סיגמה אולדריץ </td><td> 448931-10G </td><td></td></tr><tr><td> שקופיות זכוכית </td><td> שוט </td><td> AF32 אקולוגי </td><td> 0.5 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> פוליאתילן naphtalate (PEN) גיליונות </td><td> גודפלו </td><td> ES361090 </td><td> 0.125 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> (C 2 H 5) 2 Zn </td><td> Akzo נובל </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ag גמגום 4N היעד </td><td> Heraeus </td><td> 81062165 </td><td></td></tr><tr><td> B 2 H 6, SiH 4, H 2, B (3 CH) 3, 3 PH, 4 CH, CO 2 </td><td> מסר </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> ציוד </td></tr><tr><td> Nanoimprinting מערכת </td><td> בית בנוי </td><td></td><td></td></tr><tr><td> מערכת LP-CVD </td><td> בית בנוי </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PVD מערכת </td><td> Leybold </td><td> Univex 450 ב &#39; </td><td></td></tr><tr><td> כור PE-CVD </td><td> Indeotec </td><td> תמנוני </td><td></td></tr><tr><td> SEM </td><td> JEOL </td><td> JSM-7500 TFE </td><td></td></tr><tr><td> AFM </td><td> מכשירים דיגיטליים </td><td> Nanoscope 3100 </td><td></td></tr></tbody></table>

nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

אנו מתארים טכניקה המאפשרת nanomoulding דפוסי ננו עלות הנמוכה של חומרים תפקודיים, ערמות חומרים והתקנים מלאים. Nanomoulding שילוב עם העברת שכבה מאפשר את שכפול דפוסי משטח שרירותיים ממבנה ראשי על החומרים תפקודיים. Nanomoulding ניתן לבצע בכל התקנת nanoimprinting וניתן ליישום למגוון רחב של חומרים ותהליכים בתצהיר. בפרט אנו להדגים את הייצור של תחמוצת אבץ אלקטרודות שקופות עבור יישומי דוגמת השמנת אור בתאים סולאריים.

<html> איור 3 מסכם כמה דוגמאות להמחשה של מבני nanomoulded. מבנה ראשי ZnO גדל על ידי CVD על זכוכית מוצג ב( א). המקביל nanomoulded ZnO ההעתק מוצג ב( ד). השוואה של הגובה המקומי (ז) והיסטוגרמות זווית (י) שחולצה מן AFM תמונות מגלה נאמנות הגבוהה של תהליך nanomoulding. תוצאות דומות מוצגות לצורמת חד ממדי מפוברק על ידי הפרעות ליתוגרפיה (B, E, H, K) ואלומיניום anodically מרקם (ג, ו, i, יב). <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="always" style=";text-align:...

אנו מתארים טכניקה המאפשרת nanomoulding דפוסי ננו עלות הנמוכה של חומרים תפקודיים, ערמות חומרים והתקנים מלאים. Nanomoulding ניתן לבצע בכל התקנת nanoimprinting וניתן ליישום למגוון רחב של חומרים ותהליכים בתצהיר.

Nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

המטרה הכוללת של הליך זה היא להעביר דפוס ממבנה אב שרירותי לחומר פונקציונלי. סרטון זה ממחיש את ההליך באמצעות תחמוצת אבץ כהעברת דפוס חומר פונקציונלי מתבצעת על ידי ייצור תחילה של תבנית שלילית ממבנה האב. השלב השני הוא יצירת העתק תחמוצת האבץ על ידי הוספת שכבת מקל אנטיס על התבנית, ולאחר מכן שקיעת תחמוצת אבץ, לאחר מכן מעגנים את תחמוצת האבץ למצע הזכוכית הסופי באמצעות שרף מרפא UV ולבסוף משתחררים מהתבנית שלו.בסופו של דבר, ניתן להכין העתקים פונקציונליים מרובים מתבנית מאסטר אחת בטכניקה זו בעוד שהדפסה אחרת משמשת באופן מסורתי לדפוס UV או שרף הניתן לריפוי תרמי. יציקת ננו מציעה את הפוטנציאל להכליל לחומרים פונקציונליים רבים אחרים, ערימות חומרים ואפילו מכשירים שלמים, בתנאי שחומר התבנית נבחר תואם לתהליך שקיעת החומר. הרעיון לשיטה זו עלה לראשונה כאשר ניסינו למצוא דרך להשיג אלקטרודה מוטבעת ננו מוליכה שקופה כפי ששרפים להדפסת ננו זמינים מסחרית מבודדים.היינו צריכים למצוא דרך אחרת וזו הסיבה שפיתחנו יציקת ננו. בדרך כלל, אנשים הכירו את השיטה הזו במאבק מכיוון שיש להתאים את תכונות האניונים בזהירות התחל על ידי הכנת מאסטר הנושא את התבנית הננומטרית להעברה. מוצג כאן שלושה מבני אב טרומיים.משמאל נייר כסף עם סורג קו המיוצר באמצעות ליתוגרפיה של הפרעות. באמצע לוחית אלומיניום בעלת מרקם המיוצרת באמצעות חמצון אנודי וחריטה לאחר מכן משכבת תחמוצת האלומיניום. ומימין שכבת תחמוצת אבץ בעלת מרקם על זכוכית שגדלה על ידי שקיעת אדים כימית.דגימת תחמוצת האבץ תשמש בהדגמה זו כהכנה לשכבת האנטי-איאן. ראשית מצפים את המאסטר בעל המרקם בשכבת כתמים של כרום, בעובי של חמישה עד 10 ננומטר כדי לקדם את ההידבקות של החומר האנטי-איאן. לאחר מכן, מרחו טיפה קטנה של חומר אנטי איאן על מגלשת זכוכית.העבירו את מגלשת הזכוכית יחד עם המאסטר לתא ואקום ושאבו כלפי מטה. ואקום קל מספיק כדי שחומר האנטי איאן יתאדה וישפקד על המאסטר. לאחר מכן הוציאו את המאסטר מתא הוואקום והכניסו לתנור בחום של 80 מעלות צלזיוס למשך שעה עד שעתיים לציפוי האנטי איאן לאניל.ההיבט הקשה ביותר בהליך זה הוא התאמת מאפייני שכבת האנטי איאן כדי למנוע שפיכה ספונטנית תוך הבטחת קילוף בקרה נשאר אפשרי. על מנת להשיג זאת, המאפיינים של שכבת האנטי מהדורה מותאמים באופן אמפירי. לאחר מכן, הכינו את התבנית על ידי ניקוי נפט פוליאתילן, אלאט או יריעת עט באמבט אצטון קולי למשך שתי דקות, ולאחר מכן אמבט איזופרופנול קולי.למשך שתי דקות נוספות, הוציאו את הסדין מהאמבטיה ושטפו פעם נוספת עם איזופרופנול טרי לפני הייבוש בחנקן. לאחר מכן הניחו את גיליון העט לתוך קופסת הספוטר ומרחו שכבת כרום איאן של 5 עד 10 ננומטר על יריעת העט. לאחר מכן, העבירו את גיליון העט לתוך קופסת הסיבוב והוסיפו מיליליטר עד שניים של מוסה, שרף הניתן לריפוי UV על מעיל הסיבוב של גיליון העט ב-5,000 סל"ד.כדי לקבל כיסוי אחיד, אופים מראש את דף העט המצופה הטרי על צלחת חמה בחום של 80 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות. כדי לאדות את הממס, שפר את אחידות הסרט ושפר את תוספת השרף ליריעת העט. לאחר מכן הנח את גיליון העט בתוך מדפיס הננו כשהשרף הניתן לריפוי UV פונה כלפי מעלה והמאסטר הפוך על זרועות המחזיק.החזר את המכסה של מערך הטבעת הננו למקומו ופנה את תא הוואקום על ידי הפעלת המשאבה. משוך לאחור את זרועות המחזיק כדי להפיל את המאסטר על השרף הניתן לריפוי UV. על יריעת העט, הפעל לחץ על קרום הסיליקון הגמיש החוצה את תא הוואקום על ידי אוורור התא העליון תוך שמירה על הוואקום בתא התחתון.זה דוחף את הממברנה הגמישה לכיוון תחתית ההתקנה, ומספק את לחץ ההטבעה תוך שמירה על הלחץ על הממברנה. חשוף את השרף הניתן לריפוי UV דרך צד גיליון העט לאור LED UV למשך 15 עד 20 דקות כדי לעורר את תגובת הקישור הצולבת. לאחר מכן, אוורור את החלק התחתון של תא הוואקום כדי לשחרר את הלחץ על קרום הסיליקון ולהסיר את הדגימה.אחזו בזהירות בתבנית וקילפו אותה לאט לאט ממבנה המאסטר. לאחר מכן מכניסים את התבנית לתנור ואופים אותה ב-150 מעלות צלזיוס למשך שלוש עד חמש שעות כדי לשפר את היציבות התרמית של השרף. לבסוף, לאחר מריחת שכבת אניונים על התבנית כפי שהוצג קודם לכן, הדגימה מוכנה לתצהיר תחמוצת אבץ כדי להתחיל בתצהיר אדים כימי של תחמוצת אבץ.ראשית הניחו את תבנית העט המוכנה על שקופית זכוכית. הנח את מסגרת המתכת על גבי התבנית כדי למנוע כיפוף במהלך שקיעת האדים הכימית. לאחר מכן, הנח את התבנית על הפלטה החמה של כור שקיעת האדים הכימי המוחזק ב-155 מעלות צלזיוס בזמן שהתבנית מתחממת.סגור את משאבת הכור מתחת ל-10 למינוס שלושה מיליבר ואפשר תרמיזציה. לאחר מכן הכניסו את הגזים המקדימים של מים ואבץ אתאל יחד עם כמות קטנה של די בוראן מדולל בארגון לסמים למשך 10 דקות. בלחץ תהליך של 0.4 מיליבר יוצר שכבת תחמוצת אבץ בעובי של שני מיקרון.לאחר התצהיר, הסר את התבנית בזהירות כדי למנוע כיפוף יתר של השכבה החדשה שהופקדה, מה שעלול לגרום לקילוף ספונטני. כדי להתחיל בהעברת שכבות, הכינו תחילה שקופיות זכוכית לציפוי ספין על ידי שטיפתן באצטון ואחריו איזופרופנול. ואז יבש את השקופיות בזרם חנקן.שכבת הסיבוב הבאה, מיליליטר עד שניים של שרף הניתן לריפוי UV על מגלשת הזכוכית ב-5,000 סל"ד, מעגנים את התבנית הנושאת את השכבות המופקדות על המצע הסופי באמצעות מדפיס הננו כפי שהוצג בעבר במהלך ייצור התבנית. עם זאת, במקום המאסטר, התבנית מוכנסת לזרועות המחזיק ומורידה על מצע הזכוכית המצופה שרף לפני שהיא נרפאה באור UV. לבסוף, השלם את ההעברה על ידי קילוף ידני של התבנית ממגלשת הזכוכית הנושאת את שכבת תחמוצת האבץ המועברת.יציקת ננו משחזרת תכונות בקנה מידה ננומטרי כגון מרקם הפירמידה של שכבת תחמוצת האבץ המוצגת כאן בתמונת מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק משמאל. התמונה הימנית מציגה את מיקרוסקופ הכוח האטומי של העתק ננו או FM משמש להדמיית המשטח המוצג כאן בעוצמות משתנות של כתום המייצג את גובה פני השטח. מידע זה משמש למדידת הבדלי הגובה והזווית בין התבנית המוצגת בשחור לבין ההעתק באדום.עבור שכבת תחמוצת האבץ, הייתה שונות מועטה מאוד בין התבנית להעתק, מה שמדגים את הנאמנות הגבוהה של תהליך יציקת הננו. הקווים הבודדים של הסורג המיוצרים על ידי ליתוגרפיה של הפרעות המוצגות משמאל מיוצרים היטב גם בהעתק המוצג מימין. ההיסטוגרמות בזווית מוגבהת התואמות לתבנית זו מציגות גם הן צורה דומה מאוד.עם זאת, יש תזוזה קלה לכיוון זוויות נמוכות יותר בהעתק המוצג באדום מימין למטה משמאל הם המאפיינים הייחודיים של מערך גומות המתקבלות על ידי חמצון אנטי של אלומיניום וההעתק התואם מימין. החלקה קלה של התכונות נמצאת בעת שימוש בדפוס זה. זה מוצג על ידי תזוזה קלה לכיוון זוויות נמוכות יותר עבור ההעתק בהיסטוגרמה הזווית המוצגת בפינה הימנית התחתונה.מאסטר של יציקת אנום יכול להיעשות תוך מספר שעות אם מבוצע כראוי. אז יציקת ננו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הפוטו-וולטאים לחקור מבנים ננו-פוטוניים חדשים בתאים סולאריים. בעקבות הליכים אלה, ניתן לרשום פטנט על חומרים פונקציונליים אחרים, הפותחים את הדלת למגוון רחב של יישומים.אל תשכח שעבודה עם כימיקלים, גזים, UV, מקורות קרינה וציוד ואקום עלולה להיות מסוכנת ויש ללבוש אמצעי זהירות כגון ציוד מגן אישי מתאים בכל עת, ויש לוודא התקנה נכונה של הציוד לפני ביצוע הליך זה.

nanomoulding-functional-materials-versatile-complementary-pattern

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

עצמית התאספו monolayers (Sams) נוצר זמן alkane thiols על שרשרת זהב לספק מוגדרים היטב מצעים ליצירת דפוסי חלבון תא הכליאה. הדפסה Microcontact של hexadecanethiol באמצעות חותמת (PDMS) polydimethylsiloxane ואחריו למלא את משבצות עם גליקול, הסתיים alkane תיאול מונומר מייצר דפוס שבו חלבונים בתאים לספוג רק לאזור hexadecanethiol חותמת.

יצירת דו מימדי מצעים Patterned עבור החזקת חלבון ו-Cell

כאן אנו מתארים שיטה פשוטה functionalization תחמוצת ללא סיליקון גרמניום עם monolayers אורגני תגובתי ולהדגים דפוסים של מצעים עם הדפס של מולקולות חלבונים קטנים. הגישה לחלוטין מגן משטחים מפני התחמצנות כימית, מספק שליטה מדויקת מורפולוגיה תכונה, ומספקת גישה מוכן דפוסי מופלים כימית.

Functionalization לליתוגרפיות רך אוקסיד ללא דפוסים סיליקון גרמניום

אנו מציגים שיטות ייצור של microstructures בדוגמת של צינורות פחמן מיושר אנכית (CNTs), והשימוש בהם כמו תבניות בסיס לייצור microstructures פולימר במרקם מאורגן פני הננומטרי. ביערות ה-CNT הם densified על ידי עיבוי של ממס על מצע, אשר מגביר באופן משמעותי את צפיפות האריזה שלהם ומאפשר עצמית מכוונת היווצרות של צורות 3D.

ייצור, Densification, העתק דפוס של Microstructures Nanotube 3D פחמן

מוצג פרוטוקול לייצור שטח גדול של מצע ננו-דפוסי מתבניות ננו-דפוסיות קטנות לחקר אפנון ננוטופוגרפי של התנהגות התא.

הרחבת טכניקת תפר באמצעות מצעי nanopatterned עבור Nanotopographical אפנון של התנהגות תא

דוח זה מתאר טכניקה פשוטה וקלה לביצוע, תוך שימוש בוואקום בלחץ נמוך, למילוי תעלות מיקרופלואידיות בתאים ומצעים למחקר ביולוגי.

שיטה צדדית של חלבוני דפוסי תאים

פרוטוקול עבור בדיית הזרקה מוסיף על גאומטריה מורכבת עם תכונות מיקרו על משטחים העסקת כתוסף בייצור (AM) מוצג.

עמודי רשת אבזור רך בתהליך הזרקה של רכיב 3D עם מיקרו

הציג היא שיטה קלה ליצור ננו-micro מבני multiscale, תפקודי משטחים, על-ידי צבירה nanofibers מפוברק באמצעות מסנן אנודי אלומיניום אוקסיד.

מבנים multiscale המצטברים על-ידי Nanofibers המוטבע על תפקודי משטחים

כאן, אנו מתארים פרוטוקול ליצור ננו מבנים אורגניים בדידים ומדויקים על מצעים באמצעות צורות DNA אוריגמי כמו תבניות המנחה. השיטה מוכחת על ידי יצירת אנטנות זהב בצורת עניבת הפלסטיק על מצע שקוף (ספיר).

DNA אוריגמי-תיווך המצע Nanopatterning של מבנים אורגניים עבור יישומים חישה

פרוטוקול להטבעה כימית בסיוע מתכת של תכונות מיקרו-קנה מידה תלת-ממדיות עם דיוק בצורת תת-20 ננומטר לתוך ופלים סיליקון מוצקים ונקבוביים מוצג.

ננו-הדפסה אלקטרוכימית בסיוע מתכת של ופלים נקבוביים ומוצקים מסיליקון

הושגה התקדמות בשימוש ספין הד נפתרה פיזור שכיחות מרעה (SERGIS) כטכניקת פיזור נויטרונים כדי לחקור את קשקשי אורך בדגימות לא סדירות. גבישים של [6,6]-פניל-C61-חומצה בוטירית מתיל אסתר נבדקו בטכניקת SERGIS והתוצאות אושרו על ידי מיקרוסקופיה של כוח אופטי ואטומי.

באמצעות נויטרונים ספין הד נפתרה שכיחות מרעה פיזור לחקור חומרים אורגניים תאים סולאריים

למדו את שיטת הננו-מולדינג להעתקת תבניות ננומטריות לחומרים תפקודיים כמו תחמוצת אבץ. טכניקה זו מאפשרת ייצור רפליקות רבות מתבנית אב אחת ליישומים באלקטרוניקה ובאופטואלקטרוניקה.

Nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting

גלה סרטונים נוספים