Name: כרסום Precision של יערות Nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 10 s
Description: למד טכניקת כרסום מדויקת של ננו-צינורות פחמן באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית בסריקה בלחץ נמוך בסביבת אדים מימיים. השיטה מאפשרת עיבוד ברמת הננומטר עם פחות השקעה מחדש של חומר וחשיפת מורפולוגיה פנימית מורכבת.

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

עבודה זו נתמכה על ידי מענק FA9550-16-1-0011 של משרד המחקר המדעי של חיל האוויר וקרנות הסטארט-אפ של אוניברסיטת מיזורי. המחברים רוצים להודות למתקן הליבה למיקרוסקופיה אלקטרונית של אוניברסיטת מיזורי על סיוע בהדמיית SEM ושימוש בציוד ותוכנה לדפוסים.

1. הכנה לדוגמא CNT יער עבור כרסום <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזת CNT <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדה של 10 ננומטר של תחמוצת אלומיניום (אלומינה) על פרוסות סיליקון חמצון תרמית באמצעות בתצהיר שכבה אטומי 13 או שיטות שיקוע פיזי אחרות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדה 1 ננומטר של ברזל על שכבת תמיכת אלומינה ידי מקרטעת 14 או שיטת שיקוע פיזי אחרת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסנתז CNTs באמצעות תהליך מבוסס, כגון שיקוע כימי תרמית 15. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים תנור צינור בקוטר 20 מ&quot;מ עד 750 מעלות צלזיוס 400 סמ&quot;ק סטנדרטי (SCCM) זורמים הליום 100 מימן SCCM. הצגת 100 אתילן SCCM כגז זינה פחמימנים עבור שיעור צמיחה של כ 50 מיקרומטר / min. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת SEM <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל קלטת פחמן בדל SEM 1/2 תקן &quot;קוטר. אם הטיית i הבמהs required, חפיפה באזור של מדגם יער CNT להיות הסתובב מעבר לקצה של הבדל. אם rastering אלומת אלקטרונים שבשליטה ותוכנה ישמש בהליך הטחינה, לאבטח מדגם CNT אל ליתוגרפיה אלומת אלקטרוני הר בצורה דומה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם כרסום חתך CNT, לאבטח את הבדל לבעל 45 ° בדל עם בורג סט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרוק את ESEM ידי בחירת סמל &quot;להתנקז החוצה&quot; תוכנות שליטה ESEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את דלת במת ESEM, ולאבטח את הבדל לשלב SEM עם בורג סט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את תא SEM ובחר &quot;ואקום גבוה&quot; של תוכנות שליטה ESEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד קאמרי ESEM היא שאיבה, בחר את פרמטרי אלומת אלקטרונים של 5 קילו וולט וספוט גודל של 3.0 באמצעות כרטיסיית בקרת Beam בתוך תוכנות שליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את גלאי אלקטרונים משניים ידי בחירת גלאים | ETD (SE) בתוכנת שליטה ESEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בסמל &quot;על הקרן&quot; של תוכנות שליטה.אלומת האור יכול להיות מופעלת רק פעם אחת את הוואקום הקאמרי הוא פחות מ -10 -4 Torr. השתמש ידיות בקרת פוקוס ידניות SEM למקד את המדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הטה את המדגם ל -45 מעלות באמצעות במה להטות ידנית מלאת ידית או על ידי מזיני 45 ° בתחום &quot;ההטיה&quot; בלשונית &quot;הקואורדינטות&quot; של תוכנת ESEM. פוקוס על המדגם הגבוה ביותר. קישור מרחק המוקד כדי מרחק העבודה על ידי בחירת שלב | Z קישור FWD בתפריט התוכנה ESEM. קלט 7 מ&quot;מ לתוך השדה &quot;Z&quot; בלשונית &quot;קואורדינטות&quot; בתוך תוכנות שליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים את המיקוד, stigmation, הבהירות והניגודיות באמצעות ידיות שליטה ידנית על מנת לפתור תמונה ממוקדת היטב. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאמת Beam במצב ואקום גבוה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אתר אזור עבור טחינה באמצעות פקדי הניווט. לחץ לחיצה כפולה בתוך תצוגת התמונה SEM או על ידי סיבוב x ו- y ידיות בקרה של השלב SEM שליטה ידנית כדי לנווט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נווט l סמוךיקום קורס כ 100 מיקרומטר הרחק מאזור הטחינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התייעץ איור 1 כדי להעריך את שיעור הסרת החומר של יער CNT כפונקציה של לחץ, מתח אץ, להתעכב זמן לפיקסל, וזרם קורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את מתח ההאצה עד 30 קילו וולט וספוט בגודל 5.0 באמצעות תוכנות שליטה ESEM. להזיז את התמונה פוקוס, בהירות, והניגודיות באמצעות ידיות שליטה ESEM. עבור כרסום בקנה מידה ננומטרי של CNTs הבודד או כמה, בחר 5 kV וספוט גודל של 3.0. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר צמצם 1 מ&quot;מ על ידי התאמת צמצם ידנית. להתאים את המיקוד, stigmation, בהירות, והניגודיות כדי לקבל תמונה היטב נפתרה, כמו בעבר מפורט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ירידה גדלה &lt;1,000X. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת SEM בלחץ נמוך אדי מים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בלחץ של 11 אבא בתיבה הנפתחת תוכנות שליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;בלחץ נמוך&quot; מצב בהגדרות &quot;אבק&quot; בבית Softwa ESEMמחדש להציג אדי מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;על קרן&quot; בתוכנת הבקרות לאחר ייצוב לחץ. בחר להתעכב זמן של &lt;10 מיקרו-שניות ו רזולוציה של 1,024 x 884 בתיבות הנפתחות של תוכנות שליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את התמונה הבהירה, ניגודיות, מיקוד stigmation כמו בעבר מפורט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נווט לאזור הכרסום הרצוי. סובב את כיוון התמונה על ידי בחירת סריקה | סרוק סיבוב של תוכנות שליטה, אם נדרש. בחר זווית סיבוב מתאימה שמתיישר עם אורינטצית סריקה אנכית ואופקית יליד SEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור טחינה גדלה תכונה בסדר גודל של 1 מיקרומטר, בחר בהגדלה של 40,000X. בחר גדלה של 20,000X לתכונות טחנה עם ממדים עד 5 מיקרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השהה את קרן אלקטרונים על ידי הבחירה &quot; &#39;הסמל. תמונה של יער CNT יוצגה וניתן להשתמש בו גם עבור בחירת אזורי כרסום באזור וקטן ואילו הקרן מושהה. &lt;/ Li&gt; </ol></li></ol> 2. כרסום יער CNT <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוראות עבור טחינת יער CNT באמצעות אזור שנבחר מלבן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר באפשרות &#39;פינת מופחתת&#39; בתוכנה המקשה, או בחר שטח סריקה-מופחת בתפריט התוכנה. הרחב מלבן באזור מופחת על פני השטח להיות הסתובב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את רזולוציית התמונה 2,048 x 1,768. להגדיל את זמן להתעכב עד 2 ms. אם 2 ms אינו זמין, נווט אל סריקה | העדפות ובחר בכרטיסייה &quot;סריקה&quot;. בחר זמן סריקה קיים והקלד &quot;2.0 ms&quot; בשדה &quot;להתעכב הזמן&quot;. לחץ על &quot;אישור&quot; כדי לסגור את התפריט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בסמל &#39; &quot;&#39; ב תוכנות שליטה כדי להפעיל את אלומת אלקטרונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בסמל &#39; &quot;&#39; כך rasters אלומת האור על האזור הנבחר פעם אחת. בחר את סמל מיד לאחר שלב 2.1.3. משך הסריקה תלוי בגודל של הנבחרתבאזור, ברזולוציה וישב זמן עלול להיות מקורב על ידי הכפלת מספר הפיקסלים בתוך אזור הסריקה ואת הזמן להתעכב לפיקסל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ירידה גדלה &lt;1,000X לאחר הקורה השלים rastering האזור הנבחר. לחזור לגירסה האחרונה של הפרמטרים המשמשים בשלב 1.3, כולל ואקום גבוה. בחר &quot;Beam On&quot; כדי להעסיק את הקורה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוראות עבור טחינת יער CNT לאורך קו אופקי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בתכונת קו הסריקה על ידי ניווט אל סרוק | קו תוכנות שליטה. רוחב הקו נקבע על ידי גודל של אלומת אלקטרונים עצמה. התאם את רזולוציית התמונה 2,048 x 1,768 מהתיבה הנפתחת תוכנות שליטה. להגדיל את זמן להתעכב עד 2 ms כמפורט בשלב 2.1.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בתמונת סטילס רכשה לפני השהיית קרן האלקטרונים, הצב את השורה מעל האזור להיות הסתובבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את סמל videoscope או לנווט בתפריט Scan ובחר &quot;Videoscope.&quot; שימוש נכלי ideoscope מספקים ביחס משוב כאשר סריקת קו הושלם במלואה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בסמל &#39; &quot;&#39; לסרוק אלומת אלקטרונים לרוחב הקו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בסמל &#39; &quot;&#39; to ריק אלומת אלקטרונים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוראות עבור טחינה CNT יער באמצעות rastering אלומת אלקטרונים שבשליטת תוכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דור תבנית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב דפוס כרסום של עניין באמצעות חבילת תוכנות CAD כגון AutoCAD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות &quot;מערכת דור תבנית ננומטר&quot; (NPGS) תוכנה, לייבא את קובץ דפוס CAD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המרת הצורות לתכונות מוצקות על ידי נבחר &quot;מלא מהודקים&quot; בתוכנת NPGS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את הציור כקובץ &#39;.dc2&#39; בתיקיית פרויקט מיועדת של NPGS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש NPGS, נווט אל תיקיית הפרויקט המכיל את הקובץ &quot;.dc2&quot;. עכבר ובחר בקובץ &quot;.dc2&quot; ובחר &quot;הפעל קובץ ערוךאו &quot;להמיר את הציור קוד NPGS פרמטרים אופייניים נהג יערות דפוס CNT בתנאי נתונה כמפורט להלן.: מרכז אל מרכז המרחק = 5 ננומטר מרווח בין שורות = 5 ננומטר הגדלה = 10,000X רצוי Beam השוטף = 26 קו מנה = 100 NC / סנטימטר </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כרסום אלקטרונים Beam באמצעות NPGS ליתוגרפיה תוכנה </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את &quot;מצב NPGS&quot; כפתור התוכנה NPGS לתת שליטה על SEM כדי NPGS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סמן את קובץ התבנית ובחר &quot;קובץ הפעלת תהליך&quot; ב NPGS ליזום טחינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;מצב SEM&quot; בתוכנת NPGS כאשר הוא סיים דפוסים. בחר &quot;ואקום גבוה&quot; של תוכנות שליטה ESEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;Beam On&quot; כדי לבדוק את האזור מחורץ. השתמש תנאים מפורטים בשלב 1.3. </li></ol></li></ol> הסרת לדוגמא 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Vent התא על ידי בחירה &quot;Vent&quot; ב תוכנות שליטת ESEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את דלת ESEM. הסר את הבדל על ידי שחרור בורג הסט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את דלת החדר. בחר &quot;ואקום גבוה&quot; של תוכנות שליטה. </li></ol>

<ol><li>Labunov, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+laser+modification+of+an+array+of+vertically+aligned+carbon+nanotubes+intercalated+with+Fe+phase+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Res+Lett%22%5BJournal%5D)">Femtosecond laser modification of an array of vertically aligned carbon nanotubes intercalated with Fe phase nanoparticles.</a> Nanoscale Res Lett. 8 (1), 375-375 (2013).</li>
<li>Lim, K. Y., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200390072/abstract">Laser Pruning of Carbon Nanotubes as a Route to Static and Movable Structures.</a> Adv Mater. 15 (4), 300-303 (2003).</li>
<li>Raghuveer, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1756191">Nanomachining carbon nanotubes with ion beams.</a> Appl Phys Lett. 84 (22), 4484-4486 (2004).</li>
<li>Sears, K., Skourtis, C., Atkinson, K., Finn, N., Humphries, W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622310005671">Focused ion beam milling of carbon nanotube yarns to study the relationship between structure and strength.</a> Carbon. 48 (15), 4450-4456 (2010).</li>
<li>Smith, B. W., Luzzi, D. E. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1383020">Electron irradiation effects in single wall carbon nanotubes.</a> J Appl Phys. 90 (7), 3509-3515 (2001).</li>
<li>Banhart, F., Li, J., Terrones, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cutting+Single-Walled+Carbon+Nanotubes+with+an+Electron+Beam%3A+Evidence+for+Atom+Migration+Inside+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Cutting Single-Walled Carbon Nanotubes with an Electron Beam: Evidence for Atom Migration Inside Nanotubes.</a> Small. 1 (10), 953-956 (2005).</li>
<li>Krasheninnikov, A. V., Banhart, F., Li, J. X., Foster, A. S., Nieminen, R. M. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.72.125428">Stability of carbon nanotubes under electron irradiation: Role of tube diameter and chirality.</a> Phys Rev B. 72 (12), 125428(2005).</li>
<li>Royall, C. P., Thiel, B. L., Donald, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiation+damage+of+water+in+environmental+scanning+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Microsc%22%5BJournal%5D)">Radiation damage of water in environmental scanning electron microscopy.</a> J Microsc. 204 (3), 185-195 (2001).</li>
<li>Yuzvinsky, T. D., Fennimore, A. M., Mickelson, W., Esquivias, C., Zettl, A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1857081?journalCode=apl">Precision cutting of nanotubes with a low-energy electron beam.</a> Appl Phys Lett. 86 (5), 053109(2005).</li>
<li>Liu, P., Arai, F., Fukuda, T. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2348779?journalCode=apl">Cutting of carbon nanotubes assisted with oxygen gas inside a scanning electron microscope.</a> Appl Phys Lett. 89 (11), (2006).</li>
<li>Rajabifar, B., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4932522?journalCode=apl">Three-dimensional machining of carbon nanotube forests using water-assisted scanning electron microscope processing.</a> Appl Phys Lett. 107 (14), 143102(2015).</li>
<li>Lassiter, M. G., Rack, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+electron+beam+induced+etching%3A+a+continuum+model+that+correlates+the+etch+profile+to+the+experimental+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Nanoscale electron beam induced etching: a continuum model that correlates the etch profile to the experimental parameters.</a> Nanotechnology. 19 (45), 455306(2008).</li>
<li>Amama, P. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Alumina+Type+on+the+Evolution+and+Activity+of+Alumina-Supported+Fe+Catalysts+in+Single-Walled+Carbon+Nanotube+Carpet+Growth%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Influence of Alumina Type on the Evolution and Activity of Alumina-Supported Fe Catalysts in Single-Walled Carbon Nanotube Carpet Growth.</a> ACS Nano. 4 (2), 895-904 (2010).</li>
<li>Almkhelfe, H., Carpena-Nunez, J., Back, T. C., Amama, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaseous+product+mixture+from+Fischer-Tropsch+synthesis+as+an+efficient+carbon+feedstock+for+low+temperature+CVD+growth+of+carbon+nanotube+carpets%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Gaseous product mixture from Fischer-Tropsch synthesis as an efficient carbon feedstock for low temperature CVD growth of carbon nanotube carpets.</a> Nanoscale. , (2016).</li>
<li>Maschmann, M. R., Ehlert, G. J., Tawfick, S., Hart, A. J., Baur, J. W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862231300852X">Continuum analysis of carbon nanotube array buckling enabled by anisotropic elastic measurements and modeling.</a> Carbon. 66 (0), 377-386 (2014).</li>
<li>Maschmann, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201200676/full">Visualizing Strain Evolution and Coordinated Buckling within CNT Arrays by In Situ Digital Image Correlation.</a> Adv Funct Mater. 22 (22), 4686-4695 (2012).</li>
<li>Abadi, P. P. S. S., Maschmann, M. R., Baur, J. W., Graham, S., Cola, B. A. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24192522">Deformation response of conformally coated carbon nanotube forests.</a> Nanotechnology. 24 (47), 475707(2013).</li>
<li>Brieland-Shoultz, A., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201400851/abstract">Scaling the Stiffness, Strength, and Toughness of Ceramic-Coated Nanotube Foams into the Structural Regime.</a> Adv Funct Mater. 24 (36), 5728-5735 (2014).</li>
<li>Maschmann, M. R., Dickinson, B., Ehlert, G. J., Baur, J. W. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0964-1726/21/9/094024">Force sensitive carbon nanotube arrays for biologically inspired airflow sensing.</a> Smart Mater Struct. 21 (9), 094024(2012).</li>
<li>Maschmann, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+SEM+Observation+of+Column-like+and+Foam-like+CNT+Array+Nanoindentation%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Inter%22%5BJournal%5D)">In situ SEM Observation of Column-like and Foam-like CNT Array Nanoindentation.</a> ACS Appl Mater Inter. 3 (3), 648-653 (2011).</li>
<li>Pathak, S., Raney, J. R., Daraio, C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622313006088">Effect of morphology on the strain recovery of vertically aligned carbon nanotube arrays: An in situ study.</a> Carbon. 63, 303-316 (2013).</li>
<li>Pour Shahid Saeed Abadi, P., Hutchens, S. B., Greer, J. R., Cola, B. A., Graham, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+morphology+on+the+micro-compression+response+of+carbon+nanotube+forests%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Effects of morphology on the micro-compression response of carbon nanotube forests.</a> Nanoscale. 4 (11), 3373-3380 (2012).</li>
<li>Maschmann, M. R. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622315000305">Integrated simulation of active carbon nanotube forest growth and mechanical compression.</a> Carbon. 86 (0), 26-37 (2015).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

הפרוטוקול מפרט את שיטות עבודה מומלצות עבור טחינה גדולה יחסית (בקנה מידת מיקרון) כולל ביערות CNT. באופן כללי, שיעור הסרת החומר עשוי להיות מופחת על ידי הפחתת המתח האץ, גודל נקודה, וקוטר צמצם. כדי לבצע חיתוך של המבוקש CNT בתוך היער, מומלץ התנאים כוללים 5 kV, גודל נקודה של 3, ו צוהר כי הוא 50 מיקרומטר או פחות קוטר. ראוי לציין, כי טכניקת הכרסום באמצעות מלבנים באזור מופחתים מפורטת כך אלומת אלקטרוני rasters באזור המגודר רק פעם אחת. האזור המצומצם עשוי סרק מספר פעמים אם עומק חיתוך נוסף הוא...

צינוריות פחמן (CNTs) ו גרפן הם ננו מבוססי פחמן אשר משכו תשומת לב משמעותית בגלל כוח עליון שלהם, עמידות, תרמית, ואת התכונות החשמליות. עיבוד דיוק של ננו פחמן הפך לנושא מתעוררים של מחקר מציע את הפוטנציאל להנדס ולטפל בחומרים אלה כלפי מגוון של יישומים הנדסיים. CNTs שבבי וגראפן דורש דיוק מרחבית ננו לאתר שטח ננו הראשון של עניין ולאחר מכן להסיר באופן סלקטיבי רק את החומר בתוך שטח של עניין. כדוגמא, לשקול את העיבוד של יערות CNT בכיוון אנכי (הידוע גם בשם מערכי CNT). החתך של יערות CNT ניתן להגדיר במדויק על ידי דפוסים ליתוגרפיות של סרטי זרז. המשטח העליון של היערות בכיוון האנכי, לעומת זאת, הם לעתים קרובות גרוע הורה עם גובה לא אחיד. עבור יישומי משטח רגיש כגון חומרי ממשק תרמיים, tהוא משטח לא סדיר עלול לעכב מגע משטח אופטימלי ולהפחית את ביצועי המכשיר. זמירה Precision של משטח לא סדיר כדי ליצור משטח שטוח אחיד פוטנציאלי יכול להציע, טוב יותר ביצועים הדיר יותר על ידי למקסם את שטח המגע זמין. טכניקות עיבוד Precision עבור ננו לעתים קרובות אינן דומות טכנולוגיות עיבוד מכנות macroscale קונבנציונליים כגון קידוח, כרסום, וליטוש באמצעות נוסע מוקשה. נכון להיום, טכניקות באמצעות קרני אנרגטי היו מוצלחות ביותר ב כרסום אתר סלקטיבי של ננו פחמן. טכניקות אלו כוללות לייזר, קרן אלקטרונים, וממוקד אלומת יונים הקרנה (FIB). מבין אלה, טכניקות עיבוד לייזר לספק את שיעור הסרת החומר המהיר ביותר 1, 2; עם זאת, את גודל נקודה של מערכות לייזר היא בסדר גודל של רבים מיקרון, והוא גדול מדי לבודד ישויות בקנה מידה ננומטרי כגון n פחמן חד<html> קטע anotube בתוך יער צפוף. לעומת זאת, מערכות אלומת אלקטרונים ויונים לייצר קרן שעשויה להיות ממוקדת על נקודה כי הוא כמה ננומטרים או פחות קוטר. מערכות FIB נועדו במיוחד עבור טחינת ננו בתצהיר של חומרים. מערכות אלה לנצל קרן אנרגטית של יוני מתכת גזים (בדרך כלל גליום) לקרטע חומר מתוך אזור נבחר. כרסום FIB של CNTs הוא בר השגה, אך לעיתים קרובות עם תוצרי לוואי לא מכוונות כולל גליום redeposition הפחמן סביב אזורים של יער 3, 4. כאשר הטכניקה משמשת יערות CNT, מסכות החומר ושוקעים ו / או משנה את המורפולוגיה של אזור כרסום שנבחר, לשנות את מראה היליד והתנהגות של יער CNT. גליום עשוי גם להשתיל בתוך CNT, מתן סימום אלקטרוני. השלכות כאלה לעתים קרובות לבצע כרסום מבוסס FIB מונע על יערות CNT. &quot;Jove_content&quot;&gt; מיקרוסקופ אלקטרונים חודר (TEMs) לנצל קרן ממוקדת דק של אלקטרונים כדי לחקור את המבנה הפנימי של חומרים. מתחים האיצו לתפעול TEM בדרך כלל נעים בין 80-300 קילו וולט. כיוון שהאנרגיה לדפוק על של CNTs היא 86.4 keV 5, אנרגית האלקטרונים היוצר על ידי TEM מספיקה כדי להסיר אטומים ישירות סריג CNT ולגרום כרסום מקומי מאוד. את CNTs טחנות טכניקה בדייקנות משנת ננומטר פוטנציאלי 5, 6, 7; עם זאת, התהליך הוא מאוד איטי - אשר לעתים קרובות דורש דקות הטחנה סינגל CNT. חשוב לציין, גישות כרסום מבוסס TEM דורשות CNTs להסירו ראשון של מצע גידול והתפזר על גבי רשת TEM לעיבוד. כתוצאה מכך, שיטות המבוססות TEM הם בדרך כלל לא תואם עם טחינה היער CNT שבה CNTs חייב להישאר על מצע קשיח. כרסום CN<html> יערות T על ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) גם זכו לתשומת לב. בניגוד TEM מבוסס טכניקות, כלי SEM הוא בדרך כלל מסוגל להאיץ אלקטרונים עם מספיק אנרגיה כדי להקנות את האנרגיה העקומה על נדרשה להסיר אטום פחמן ישירות. במקום זאת, טכניקות מבוססות SEM לנצל אלומת אלקטרונים בנוכחות מחמצן גזים בלחץ נמוך. אלומת האלקטרונים סלקטיבי ניזקי סריג CNT ועלולה לנתק את סביבת הגזים לתוך יותר תגובתי מינים כגון H 2 O 2 ו רדיקלי הידרוקסיל. אדי וחמצן מים הם גזים הנפוצות ביותר שדווחו להשיג תחריט באזור סלקטיבית. מכיוון טכניקות המבוססות SEM להסתמך על תהליך כימי מרובה-צעד, משתנה עיבוד רב עשויים להשפיע על שער הכרסום ודיוק של התהליך. זה נצפה בעבר כי נוכחי קרן ומתח אצת הגדלה ישירות להגביר את קצב הכרסום בגלל שטף אנרגיה מוגבר, כצפוי&quot;Xref&quot;&gt; 11. השפעת הלחץ הקאמרי היא פחות ברורה. מופעל לחץ כי היא נמוכה מדי סובלת ממחסור של סוכן החמצון, הפחתת שיעור הטחינה. יתר על כן, יתר שפע של מיני גזי מפזרת אלומת האלקטרונים ומפחית את שטף האלקטרונים באזור הכרסום, גם להקטין את שיעור הסרת חומר. כדי לאמוד את שיעור הסרת פחמן, גישה דומה לזה המשמש לסיטר ו Rack 12 הועסקו, לפיה אלקטרוני אינטראקציה עם מולקולות מבשרות קרוב לפני השטח כדי ליצור מינים תגובתי כי לחרוט את פני המצע. ממודל זה, השיעור לחרוט נאמד <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/55149/55149eq1.jpg" /> כאשר N A הוא ריכוז השטח של מיני etchant, Z הוא ריכוז המשטח של אתרי תגובה זמינים, x הוא גורם ורכב הנוגע תחריט נדיפיםהתוצר הסופי ביחס המגיבים, A σ מייצג את הסיכוי ליצירת מיני תחריט הרצוי מתוך התנגשות אדי אלקטרון-מים, Γe הוא השטף אלקטרונים על פני השטח. הגורמים של x ו- A σ הם הניחו להיות אחדות, בעוד Z ההנחה היא להיות כמעט קבוע גדול יותר באופן משמעותי מאשר NA. ניתן למצוא פרטים נוספים בעבודה הקודמת שלנו. 11 במאמר זה, הליך הוא חקר המשתמש אדי מים בלחץ נמוך בתוך SEM לאזורי טחנה החל CNTs פרט נפח גדול (עשרות מיקרומטר מעוקב) הסרת חומר. כאן אנו מדגימים את הטכניקה המשמש יערות טחנת CNT באמצעות ESEM ידי שימוש מלבנים באזור מופחת, סריקות קו אופקי, ואת rastering שבשליטת תוכנה של אלומת אלקטרונים. תוכנה וחומרה נוספות נדרשות לייצור דפוס, כפי שמתוארים רשימת החומרים. הדגש מושם על הסרת יחסיתly גדול (100 של מיקרון מעוקב) בהיקף מהותי מיער CNT, כך תנאי העיבוד להלן יחסית אגרסיביים. בעת טיפול מדגם בדל המדגם, חשוב ללבוש כפפות ניטריל פנויות. פעולה זו תמנע שמנים מן מועברי הבדל או המדגם וכתוצאה מכך מתדרדר את האפקטיביות של המשאבות.

<table><tbody><tr><td>פרוסת סיליקון בקוטר 100 מ"מ עם תחמוצת תרמית 1 מיקרון</td><td>רקיק</td><td></td><td>אוניברסיטאי מצע התחלתי</td></tr><tr><td>יעד מקרטע ברזל</td><td>קורט ג'יי לסקר</td><td>EJTFEXX351A2</td><td>יעד מקרטע&nbsp;</td></tr><tr><td>סוואנה 200</td><td>קיימברידג'</td><td></td><td>לתצהיר שכבה אטומית של אלומינה</td></tr><tr><td>Quanta 600F SEM סביבתי</td><td>FEI</td><td></td><td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק סביבתי המשמש לתמיכה בסביבת סביבה אדי מים בלחץ נמוך לכרסום יער</td></tr><tr><td>CNT תוכנת בקרת מיקרוסקופ xT</td><td>FEI</td><td>4.1.7</td><td>תוכנת בקרה המשמשת במערכת יצירת דפוסי ננומטר של Quanta 600F ESEM</td></tr><tr><td>- תוכנה</td><td>JC Nabity Lithography Systems</td><td>גרסה 9</td><td>תוכנה המשמשת לליתוגרפיה של קרן אלקטרונים</td></tr><tr><td>מחשב ייעודי עם לוח</td><td></td><td></td> ליתוגרפיה PCI516 <td>ציוד המשמש לליתוגרפיה של קרן אלקטרונים</td></tr><tr><td>DesignCAD תוכנה</td><td></td><td>V 21.2</td><td>ציוד אופציונלי המשמש ליצירת דפוסים לליתוגרפיה של קרן אלקטרונים</td></tr><tr><td>תושבת ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים</td><td>טד פלה</td><td>16405</td><td>תושבת ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים עם פאראדיי וננו-חלקיקי זהב על סרט פחמן</td></tr><tr><td>Picoammeter</td><td>Keithley</td><td>6485</td><td>משמש עם פאראדיי לכימות זרם אלומה</td></tr><tr><td>בקוטר 12.7 מ"מ בדל SEM</td><td>טד פלה</td><td>16111</td><td>SEM stub</td></tr><tr><td>45 מעלות מחזיק בדל סיכה</td><td>טד פלה</td><td>15329</td><td>ציוד אופציונלי המשמש לטחינת חתך הרוחב של יער CNT</td></tr></tbody></table>

כרסום precision של יערות nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

מתוארת טכניקת ייצור בקנה מידה ננומטרי המתאימה לכרסום יערות ננו-צינורות פחמן (CNT). הטכניקה משתמשת במיקרוסקופ אלקטרונים סורק סביבתי (ESEM) הפועל עם סביבת אדי מים בלחץ נמוך. בטכניקה זו, חלק מאלומת האלקטרונים מקיים אינטראקציה עם אדי המים בקרבת דגימת ה-CNT, ומפרק את מולקולות המים לרדיקלים הידרוקסיליים ומינים אחרים על ידי רדיוליזה. שארית אלומת האלקטרונים מקיימת אינטראקציה עם דגימת היער CNT, מה שהופך אותה לרגישה לחמצון מהתוצרים הכימיים של רדיוליזה. ניתן להשתמש בטכניקה זו כדי לקצץ אזור נבחר של CNT בודד, או להשתמש בה כדי להסיר מאות מיקרונים מעוקבים של חומר על ידי התאמת פרמטרים של ESEM. רזולוציית העיבוד דומה לרזולוציית ההדמיה של ה-ESEM עצמו. הטכניקה מייצרת רק כמויות קטנות של שאריות פחמן לאורך גבולות אזור החיתוך, עם השפעה מינימלית על המורפולוגיה המבנית המקומית של יער CNT.

טכניקת ESEM שמשה טחנת יער CNT מסונתז באמצעות תרמית 15 CVD, 16. הסרת אזור נבחרת של כמה CNTs מתוך יער מוצגת באיור 2 11. להדגמה זו, הפרמטרים כוללים 5 kV, נקודה בגודל של 3, 11 אבא, הגדלה 170,000X, 2 ms להתעכב זמן, צמצם של 30 מיקרומטר. כדי להדגים הסרה באז...

מיקרוסקופ אלקטרונים סורק בלחץ נמוך בסביבת אדי מים משמש לעיבוד תכונות בקנה מידה ננומטרי למיקרו ביערות ננו-צינורות פחמן.

כרסום Precision של יערות Nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

המטרה הכוללת של טכניקה ניתנת להרחבה זו היא לטחון חומרי ננו פחמן, כגון ננו-צינורות פחמן בדיוק מספיק כדי לעבד באופן סלקטיבי ננו-צינורית בודדת. שיטה זו יכולה לעזור לחשוף מורפולוגיה מבנית פנימית של יערות ננו-צינורות פחמן, ולהכניס תכונות תלת-ממדיות מורכבות למיקרו-מבנים של ננו-צינורות פחמן. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן להשתמש בה כדי לטחון גם ננו-צינורות פחמן בודדים, או פחיות של חומר מיקרון מעוקב עם פחות שקיעה מחדש של חומר מאשר טכניקות קשורות.למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי מערכות ננו-צינורות פחמן, ניתן ליישם אותה גם על חומרים אחרים מבוססי פחמן, כגון גרפן, יהלום ותאים ביולוגיים. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון ששלבי כרסום ננו-צינורות הפחמן שונים למדי מטכניקות הדמיה קונבנציונליות מבוססות SEM. לפני תחילת הליך זה, גדל יערות ננו-צינורות בפרוסות סיליקון מחומצנות תרמית המצופות אלומינה וברזל.כדי להתחיל בהכנת הדגימה, אבטח דגימת יער CNT על בדל SEM סטנדרטי בגודל 5 אינץ' באמצעות סרט פחמן. ודא שהדגימה נמצאת מעל קצה בדל ה-SEM. לחלופין, חבר את הדגימה לתושבת ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים.עבור דגימות שבהן יחתך ה-CNT יטחון, הרכיב את הבדל במחזיק בדל של 45 מעלות. לאחר מכן, אוורר את ה-ESEM, פתח את תא ה-SEM ואבטח את הבדל לשלב הדגימה. סגור את החדר והתחל בפינוי ה- ESEM.בזמן שהלחץ יורד, הגדר

precision-milling-carbon-nanotube-forests-using-low-pressure-scanning

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

פריקה קשת anodic היא אחת השיטות הכי פרקטי ויעיל לסנתז ננו פחמן שונים. כדי להגדיל את controllability קשת וגמישות, שדה מגנטי לא אחידה הוצג תהליך הסינתזה צעד אחד בקנה מידה גדול פתיתי גראפן צינורות פחמן הטוהר גבוהה אחת חומה.

סינתזה סימולטני של יחיד חומה פחמן ו גרפן פלזמה ארק מגנטית מוגברת

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

אנו מתארים את ייצור מכשיר מדידה ולפרוטוקול biosensors בתדר גבוה המבוסס על צינורות פחמן. טכניקת חישת התדירות הגבוהה מפחית את הסיכון (דביי) השפעת ההקרנה יונית הבסיסית ומאפשרת Nanotube biosensor להיות מופעל בפתרונות כוח יוניים גבוהים שבי biosensors אלקטרוני קונבנציונלי נכשלים. הטכנולוגיה שלנו מספקת פלטפורמה ייחודית לbiosensors אלקטרוני הפועלים בתנאים פיסיולוגיים רלוונטיים נקודה של הטיפול (POC).

המצאה של Biosensor Nanotube פחמן בתדירות גבוהה Nanoelectronic לחישה בפתרוני כוח יוניים גבוהים

במחקר זה, המטרה העיקרית הייתה לנטר את הספיגה התאית ובסופו של דבר אקסוציטוזיס של ננו-צינורות פחמן (CNTs). מנקודת מבט זו, הצענו כאן שיטה ייחודית המשתמשת בציטומטריית זרימה של הדמיה מולטי-ספקטרלית המאפשרת כימות ולוקליזציה של CNTs במספר תאים רלוונטי סטטיסטית.

לוקליזציה וכימות יחסית של פחמן בתאים עם Multispectral הדמיה תזרים cytometry

שיטה לחקירת המבנה של קולטן אור חלבון באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) מתוארת במאמר זה. מיפוי מאפיינים ננו-מכניים כמותי של PeakForce (PF-QNM) חושף דימרים חלבונים שלמים על משטח נציץ.

מיקרוסקופית כוח האטומי של אורות אדומים קולטני אור שימוש במיפוי PeakForce כמותי nanomechanical נכס

שיטה לגידול של ננו-צינורות פחמן מיושרים אנכית בטמפרטורה נמוכה, וייצור לאחר מכן של מבני בדיקה חשמליים אנכיים באמצעות ייצור מוליכים למחצה.

המצאה של טמפרטורה נמוכה חיבורים אנכיים-צינורות פחמן תואם עם סמיקונדקטור טכנולוגיה

מוצגת שיטה לפונקציונליזציה של ננו-צינורות פחמן עם שכבות אנקפסולציה פולימריות הניתנות לכוונון מבנה ואפיון מבני באמצעות פיזור נויטרונים בזווית קטנה.

Functionalization של ננו-צינורות פחמן חד-דופנות עם קופולימרים לחסום Thermo-הפיך אפיון על ידי פיזור קטן זווית ניוטרון

טכניקות קרן יונים ממוקדת קריוגנית (FIB) ומיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת (SEM) יכולות לספק תובנות מפתח לגבי הכימיה והמורפולוגיה של ממשקים מוצקים-נוזליים שלמים. שיטות להכנת מפות ספקטרוסקופיות באיכות גבוהה של פיזור אנרגיה (EDX) של ממשקים כאלה מפורטות, תוך התמקדות בהתקני אגירת אנרגיה.

אפיון בקנה מידה ננומטרי של ממשקים נוזליים-מוצקים על ידי צימוד כרסום קרן יונים ממוקד קריו עם מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת וספקטרוסקופיה

שילוב של תמיסה וסינתזה בסיוע פני השטח פותח כיוונים חדשים בסינתזה המדויקת מבחינה אטומית של ננו-מבנים. מיקרוסקופ מנהור סורק (STM) בתוספת מיקרוסקופ כוח אטומי ללא מגע (nc-AFM) מאפשר אפיון מפורט של ננו-עצמים מבוססי פחמן שתוכננו ונוצרו לאחרונה.

הדמיה מיקרוסקופית של ננוגרפים נקבוביים מסונתזים באמצעות שילוב של תמיסה וכימיה על פני השטח

כימות שטח המגע והכוח המופעל על ידי קצה גשושית כוח אטומי (AFM) על משטח הדגימה מאפשר קביעת תכונות מכניות ננומטריות. נדונות שיטות עבודה מומלצות ליישום ננו-הזחה מבוססת AFM באוויר או בנוזל על דגימות רכות וקשות למדידת מודולוס אלסטי או תכונות ננו-מכניות אחרות.

מיקרוסקופ כוח אטומי ננו-הזחה מבוססת Cantilever: מדידות תכונות מכניות בקנה מידה ננומטרי באוויר ובנוזל

זרימת עבודה זו מאפשרת ייצור למלה המכוון למבנים ביולוגיים בעלי תווית פלואורסצנטית שהם קטנים (&lt;1 מיקרומטר בהיקף צירי) ונדירים (עותק אחד לתא) באמצעות פלטפורמת הדמיה תלת-צירית קריוגנית. פלטפורמה זו משלבת מיקרוסקופ פלואורסצנטי, כרסום קרן יונים ממוקדת ומיקרוסקופ אלקטרונים סורק במיקום מוקד יחיד ומאפשרת מיקרוסקופ פלואורסצנטי בו זמנית בזמן הכרסום.

זרימת עבודה באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי, אלקטרונים וקרן יונים קריוגני לכרסום ממוקד של תאים

למד טכניקת כרסום מדויקת של ננו-צינורות פחמן באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית בסריקה בלחץ נמוך בסביבת אדים מימיים. השיטה מאפשרת עיבוד ברמת הננומטר עם פחות השקעה מחדש של חומר וחשיפת מורפולוגיה פנימית מורכבת.

כרסום Precision של יערות Nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית

גלה סרטונים נוספים