Name: ברזל יצוק בייצור ננו-נקבובי אלומיניום ואיפיון (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: למד את פרוטוקול ייצור הננו-חוטים מברזל באמצעות תבניות אלומיניום חמצני נקבובי. השיטה מספקת תוצאות ברות-השגה ליישומים בננוטכנולוגיה ומדעי החומרים.

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

playerTrialDesktop

המחקר שדווח בפרסום זה נתמך על ידי אוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה (KAUST).

התראה: נא להתייעץ עם כל גליונות הנתונים הרלוונטיים של בטיחות חומרים (MSDS) לפני השימוש. כמה מן הכימיקלים המשמשים בחומרים אלה הם רעילים ומסרטנים בחריפות. ננו עשוי להציב מפגעים נוספים לעומת עמיתיהם בצובר שלהם. אנא השתמש בכל שיטות הבטיחות המתאימות בעת ביצוע תגובת ננו, כולל השימוש בבקרת הנדסה (מכסה המנוע) וציוד הגנה אישי (כוסות בטיחות, כפפות, מעיל מעבדה, מכנסי אורך מלא, נעליים סגורות בבוהן).
1. ההכנות של תבניות אלומיניום
<ol><li>
ניקוי דיסקי האלומיניום
	<ol>
<li>שטוף את הדיסקים של אל בגביע עם מים מפוהים (DI). . אני חוזר 3 פעמים</li>
		<li>להחזיק את הדיסק אל עם מלקחיים ולשטוף עם אצטון ואחריו אלכוהול איזופרופיל (IPA) ו-DI מים.</li>
		<li>הניחו את הדיסקים של אל בגביע עם אצטון וsonicate במשך 10 דקות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
אלקטרופוליש של דיסקי אלומיניום
	<ol>
<li>הכינו את התמיסה אלקטרופוליש, 3 מ perchloric חומצה אתנול. מצננים את פתרון אלקטרופוליש במקרר ב-4 ° c לפני השימוש.</li>
		<li>שטוף את הדיסקים של אל בגביע עם מים די. . אני חוזר 3 פעמים</li>
		<li>לאחוז את התבנית אל ניקה עם מלקחיים ההלבשה לטבול אותו בתוך הגביע מלא אלקטרופוליש הפתרון יחד עם פלטינה (Pt) רשת האלקטרודה. השאר את הלקחיים מחוץ לפתרון כמה שיותר.</li>
		<li>מערבבים את הפתרון ב 400 סל ד.</li>
		<li>חבר את הדיסק אל למסוף החיובי ו-Pt למסוף השלילי של ספק הכוח. החל מתח של 20 וולט כאשר הזרם מוגבל ל-2 א.</li>
		<li>להבריק את הדיסקים עבור 3 דקות ולשטוף את הדיסקים עם מים DI.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. אנוזציה קשה
<ol><li>
הכנת התאים
	<ol>
<li>לשטוף את חלקי התא (צלחת נחושת, מוצרי PDMS/גומי O, תא, Pt שינוי כובע) עם מים DI.</li>
		<li>קח את הדיסקים האלקטרו מלוטשים אל מתוך המים של DI ומניחים אותו על החורים התא עם O-טבעות. בדוק היטב כי אין דליפות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
אנוזציה
	<ol>
<li>מלאו את התא המורכב עם חומצה אוקסלית 0.3 M ומניחים אותו על הצלחת הקרה ב -4 ° c.</li>
		<li>לאחר החומצה האוקסלית הוא בין 2-5 ° c, להחיל 40 V עבור 20 דקות (אנוזציה קלה). ואז, להגדיל את מתח בשלבים של 0.1 V/s עד 140 V.</li>
		<li>שמור על קבוע מתח זה עבור 45 דקות. תבנית האלומיניום תהיה. בצבע זהוב בוהק</li>
		<li>פתח את התא ושטוף את הדיסק של אל עם די מים ויבש עם חנקן (N2).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. הכנה לתצהיר
<ol><li>
הסרת מחזור אל
	<ol>
<li>להכין פתרון נחושת עם 0.1 M של CuCl2· 2h2O ו 6 M של HCl.</li>
		<li>מניחים את תבנית האלומיניום בתא (עם קוטר של 10 מ"מ) עם הצד האחורי פונה כלפי מעלה.</li>
		<li>יוצקים את התמיסה נחושת ומערבב מגנטי לתוך התא מתפרעים ב 300 סל ד.</li>
		<li>לאחר כ-15 דקות, הפתרון הופך לשקוף. החלף אותו בתמיסה טרייה ומתפרעים למשך 5 דקות נוספות.</li>
		<li>לשטוף את הדיסקים עם די מים ויבש עם N2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
פתיחת הנקבוביות
	<ol>
<li>מניחים את המדגם (צד אחורי פונה כלפי מעלה) בצלחת פטרי ברצועת pH.</li>
		<li>הפקדה 10 wt x חומצה זרחתית כדי לכסות לחלוטין את הקרום. להוסיף חומצה זרחתית יותר מדי שעה כדי למנוע יובש.</li>
		<li>לאחר 6.5 h, לשטוף עם מים די, ויבש עם N2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
התזה מזהב
	<ol>
<li>. הכן את מכונת הריסוס פתח את שסתום הגז הנייח. ופתח את החדר</li>
		<li>הקלטת את הדיסק אל הבמה המלאה כאשר הצד האחורי פונה כלפי מעלה.</li>
		<li>התאם את הפרמטרים להפקדה 200 ננומטר והפעל את הפרופיל.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. הפקדת ננו-חוט
<ol><li>להכין פתרון של 0.2 M של ברזל (II) סולפט, 0.16 m של חומצה חומצת ו 0.05 M של חומצה אסקורבית.</li>
	<li>הר הממברנה אל התא (חור בקוטר 15 מ"מ)</li>
	<li>יוצקים את הפתרון לתא ולחבר את מד המקור עם הקשר השלילי המצורפת לצלחת הנחושת ואת הקשר החיובי לרשת פלטינה.</li>
	<li>החל זרם קבוע של 2.5 mA כדי להתחיל בתצהיר. אורך הננו-חוט ביחס ישיר. לזמן האלקטרו-מפסק</li>
</ol>5. הסרת ממברנה ושטיפת ננו-חוט
<ol><li>
תחריט זהוב
	<ol>
<li>לשבור את הקרום באמצעות טוויצר. בחר חתיכות קטנות (סביב 1 או 2 מ"מ2).</li>
		<li>הכינו כלי קטן אחד או יותר לתחריט יבש בעזרת ציוד לחריטה ביון (RIE). הדבק את השברים לפרוסת בובה באמצעות חומר סיכה, שמירה על פנים הזהב למעלה.</li>
		<li>לאיכול את הזהב בציוד RIE עבור 2 דקות באמצעות הפרמטרים הבאים: T = 25 ° צ', P = 150 W ושיעור זרימת הארגון = 25 ס"מ3/min. Repeat במחזורים קצרים יותר אם יש זהב עדיין נוכח.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
שחרור ננו-חוט
	<ol>
<li>להכין את הפתרון כרום באמצעות 0.2 M של הקרו3 ו 0.5 M של H3פו4.</li>
		<li>מילוי שפופרת מיקרופופרת של 1.5 mL עם 1 מ ל של פתרון כרום ואת פיסות קטנות של קרום המכיל ננו-חוט.</li>
		<li>השאירו את הפתרון עובד 24 שעות ב 40 ° c.</li>
		<li>כאשר הננו-חוט משתחררים לחלוטין, אין לצפות בחלקיקים שחורים בעין בלתי.</li>
		<li>רוחצים את הננו-חוט על ידי הצבת מיקרוצינורית בארון תקשורת מגנטית והחלפת פתרון כרום עם 1 מ ל אתנול.</li>
		<li>חזור על תהליך הכביסה לפחות 10 פעמים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Mohammed, H., Moreno, J., Kosel, J. Advanced Fabrication and Characterization of Magnetic Nanowires. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMohammed%2C+H+%22Magnetism+and+Magnetic+Materials%22">Magnetism and Magnetic Materials</a>. , Intechopen. (2018).</li>
<li>Alfadhel, A., Li, B., Zaher, A., Yassine, O., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+magnetic+nanocomposite+for+biomimetic+flow+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+Chip%22%5BJournal%5D)">A magnetic nanocomposite for biomimetic flow sensing.</a> Lab on Chip. 14, 4362-4369 (2014).</li>
<li>Fratila, R. M., Rivera-Fernandez, S., Jesus, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+matters%3A+Synthesis+and+biomedical+applications+of+high+aspect+ratio+magnetic+nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Shape matters: Synthesis and biomedical applications of high aspect ratio magnetic nanomaterials.</a> Nanoscale. 7, 8233-8260 (2015).</li>
<li>Alnassar, M., Alfadhel, A., Ivanov, Y. P., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoelectric+polymer+nanocomposite+for+flexible+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Magnetoelectric polymer nanocomposite for flexible electronics.</a> Journal of Applied Physics. 117, 17D711(2015).</li>
<li>Contreras, M. F., Sougrat, R., Zaher, A., Ravasi, T., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-chemotoxic+induction+of+cancer+cell+death+using+magnetic+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Non-chemotoxic induction of cancer cell death using magnetic nanowires.</a> International Journal of Nanomedicine. 10, 2141-2153 (2015).</li>
<li>Yassine, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+efficient+thermoresponsive+nanocomposite+for+controlled+release+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Highly efficient thermoresponsive nanocomposite for controlled release applications.</a> Scientific Reports. 6, 28539(2016).</li>
<li>Martínez-Banderas, A. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functionalized+magnetic+nanowires+for+chemical+and+magneto-mechanical+induction+of+cancer+cell+death%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Functionalized magnetic nanowires for chemical and magneto-mechanical induction of cancer cell death.</a> Scientific Reports. 6, 35786(2016).</li>
<li>Shore, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodeposited+Fe+and+Fe-Au+nanowires+as+MRI+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Electrodeposited Fe and Fe-Au nanowires as MRI contrast agents.</a> Chemical Communications. 52, 12634-12637 (2016).</li>
<li>García-Martín, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+magnetic+vortices+by+magnetic+force+microscopy%3A+Experiments+and+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+D%3A+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Imaging magnetic vortices by magnetic force microscopy: Experiments and modelling.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 37, 965(2004).</li>
<li>Piraux, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Giant+magnetoresistance+in+magnetic+multilayered+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Giant magnetoresistance in magnetic multilayered nanowires.</a> Applied Physics Letters. 65, 2484-2486 (1994).</li>
<li>Piraux, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Template-grown+NiFe%2FCu%2FNiFe+nanowires+for+spin+transfer+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Template-grown NiFe/Cu/NiFe nanowires for spin transfer devices.</a> Nano Letters. 7, 2563-2567 (2007).</li>
<li>Wang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spin-wave+quantization+in+ferromagnetic+nickel+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Spin-wave quantization in ferromagnetic nickel nanowires.</a> Physical Review Letters. 89, 027201(2002).</li>
<li>Wernsdorfer, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+of+magnetization+switching+in+individual+nickel+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Measurements of magnetization switching in individual nickel nanowires.</a> Physical Review B. 55, 11552(1997).</li>
<li>Kou, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory+effect+in+magnetic+nanowire+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Memory effect in magnetic nanowire arrays.</a> Advanced Materials. 23, 1393-1397 (2011).</li>
<li>Mohammed, H., Vidal, E. V., Ivanov, Y. P., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetotransport+measurements+of+domain+wall+propagation+in+individual+multisegmented+cylindrical+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Magnetics%22%5BJournal%5D)">Magnetotransport measurements of domain wall propagation in individual multisegmented cylindrical nanowires.</a> IEEE Transactions on Magnetics. 52, 1-5 (2016).</li>
<li>Goktas, N. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanowire+for+energy%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Reviews%22%5BJournal%5D)">Nanowire for energy: A review.</a> Applied Physics Reviews. 5, 041305(2018).</li>
<li>Zongjie, W., Suwon, L., Kyo-in, K., Keekyoung, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanowire-Based+Sensors+for+Biological+and+Medical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Nanobioscience%22%5BJournal%5D)">Nanowire-Based Sensors for Biological and Medical Applications.</a> IEEE Transactions on Nanobioscience. 15 (3), 186(2016).</li>
</ol>

. למחברים אין מה לגלות

כמו בכל ייצור ננו אחר, פתרונות באיכות גבוהה וחומרים נדרשים בפרוטוקול זה. ניתן לעשות שימוש חוזר בפתרונות אלקטרופוליש והפקדת החשמל מספר פעמים. עם זאת, ניתן להשתמש בפתרון האנוזציה רק פעם אחת ולהיות טרי. לאחר הסרת הגב, הקרומים חלשים מאוד ועלולים להישבר אם לא יטופלו בקפידה. אין להחיל את N2 ישירות בעת ייבוש הקרומים. כל התהליכים לפני אנוזציה חשובים באותה מידה לסידור עצמי של מבני נקבובית. זיהומים בפני השטח, בורות ושריטות עלול להוביל לnanopores הוזמנה בצורה גרועה.
עובי של קרום אלומינה שנוצר בשלב 2 הוא בדרך כלל סביב 60 μm, הרבה יותר מאשר ננו-חוט אנחנו דורשים. אם יש צורך בנאנו-חוט, ניתן להתאים את הפרוטוקול לקרומים עבים יותר על-ידי הגברת הזמן של החלת האנוזציה. Nanopores אלה יכולים לשמש כתבניות ליצירת מערכים של נאנו-ננו או שפורסמו על ידי הסרה כימית הבאים של מבנה אלומינה. יתרה מזאת, ניתן להפקיד מתכות שונות באמצעות אותה התקנה, כולל נאנו-חוט מחולק15, על-ידי שינוי הפתרון והזרם המוחל. התצהיר בתעריף יהיה שונה עבור כל מתכת.
היתרון העיקרי של שיטת האנוזציה המוצגת היא האיכות הגבוהה של הנקבוביות: קוטר קבוע לאורך עשיריות של מיקרומטר, התפלגות בקוטר קטן, וצפיפות גבוהה בנקבוביות. יתרה מזאת, טכניקה זו יעילה, חסכונית ומאוד מתוכמת. ניתן לעשות זאת בבטחה בתנאי הסביבה במעבדה הכללית. ננו-מבטיח הרבה בעתיד אנרגיה המרה התקנים (כולל photovoltaics, תרמואלקטרוניקה, ו betavoltaics16) ו ביולוגי וחיישנים רפואיים17. כל היישומים הללו ידרשו פיתוח חומרים והתקנים נרחבים.

ננו-חוט מגנטי גלילי משכו כמות עצומה של עניין בעשור האחרון למגוון יישומים מבטיחים. הננו-חוט הם חומרים חדשניים בעלי תכונות ייחודיות, בעיקר בשל יחס גובה-רוחב גבוה והצורה anisotropy1. בגלל מאפיינים אלה, ננו-קירות נחשבים מערכות ייחודיות ואובייקטים מודל מעולה עבור מספר יישומים מעשיים: חיישני זרימה2, הפרדה מגנטית3, חיישנים ביו בהשראת חיישן4, קצירת אנרגיה 5, סרטן טיפולים2,6, משלוח התרופה7,8, ו-MRI סוכני ניגודיות3,9. ננו-חוט נחשבים גם אידיאליים עבור יישומים אחרים: מיקרוסקופ כוח מגנטי10, מגנטוטוריסיעמידת ענק11, ספין העברת מומנט12,13, והתקני אחסון נתונים14, . חמש עשרה
על מנת לנצל את הננו-קירות האלה כדי לנצל את היתרון המלא שלהם, שיטת ייצור לאחר התפוקה התשואות נאנו-ובאיכות גבוהה ומאפיינים ספציפיים נדרש. האנוזציה של אלומיניום מייצרת מאורגנת עצמית, נקבוביות גלילי במיוחד עם קטרים הנקבוביות לשליטה. בגלל זה, תבניות AAO מועדפות ביישומים ננוטכנולוגיה על טכניקות ליטוגרפיות יקרות. השימוש בממברנות אלה כקפלי פיגומים, ניתן ליצור על-ידי זרם ישר (DC), זרם חילופין (AC), או מכוון חשמלי בשיטת DC. שליטה בתהליך הייצור של הקרום ואת התצהיר של ננו-הקירות, מגוון רחב של הננו-נאנו מגנטיים ניתן ליצור עבור יישומים מסוימים1. כאן, אנו מדווחים על הייצור של הננו-חוט, כולל היווצרות קרום אלומינה נקבובי המשמש כתבנית, הפקדת לתוך תבניות באמצעות האלקטרוליט פתרון, ושחרורו של ננו לתוך הפתרון.

<table><tbody><tr><td>אצטון</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>CAS 67-64-1</td><td></td></tr><tr><td>דיסקי אלומיניום 99.999%</td> <td>GoodFellow</td><td>AL000957</td><td>עובי: 0.50 מ"מ +/- 10%, קוטר 25.0 מ"מ +/- 0.5 מ"מ</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> גדולה <td>1000 מ"ל</td></tr><tr><td>חומצה בורית</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>101942058</td><td>99%</td></tr> <tr><td>כבלים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>פישר תחמוצת כרום (VI)</td><td> כימי</td><td>A98-212</td><td></td></tr><tr><td>צלחת קרה</td><td>Thermo Scientific</td><td>Accel 500 LC</td><td></td></tr><tr><td>מחשב</td><td></td><td></td><td>בשימוש עם LabView לשליטה במד המקור</td></tr><tr><td>נחושת (II) כלוריד</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>צלחת</td><td></td><td></td> נחושת <td>בהתאמה אישית</td></tr><tr><td>מקור כוח DC</td><td>Agilent</td><td>E3646A</td><td></td></tr><tr><td>DI מים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>חבישת מלקחיים</td><td>פישר מדעי</td><td>12-460-164</td><td>אורך 30.5 ס"מ, טיפים משוננים</td></tr><tr><td>אתנול</td><td>VWR אינטרנשיונל בע"מ (ארה"ב)</td><td>20823.327</td><td></td></tr><tr><td>קולט</td><td>אדים פלורס וואלס</td><td></td><td></td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית</td><td>VWR אינטרנשיונל בע"מ (ארה"ב)</td><td>20255.290</td><td></td></tr><tr><td>ברזל (II) סולפט</td><td>Merck</td><td>1.03965.1000</td><td></td></tr><tr><td>L-Ascorbic acid</td><td>MP biomedicals</td><td>100769</td><td></td></tr><tr><td>טכנולוגיות חיים</td><td>מגנטיות</td><td>DynaMag 2</td><td></td></tr><tr><td>מערבל מגנטי ופלטה חמה</td><td>IKA</td><td>RCT מערבל מכני בסיסי</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Aslong</td><td>JGB37-520</td><td></td></tr><tr><td>מיקסר ומחמם</td><td>Eppendorf</td><td>ThermoMixer F1.5</td><td></td></tr><tr><td>תא</td><td></td><td></td> <td>ניילון</td></tr><tr><td>חומצה אוקסלית</td> בהתאמה אישית <td>VWR International Ltd. (ארה"ב)</td> <td>20063.365-5L</td><td></td></tr><tr><td>PDMS טבעת</td><td></td><td></td> O <td>בהתאמה אישית</td></tr><tr><td>חומצה פרכלורית</td><td>VWR International Ltd. (ארה"ב)</td> <td>20583.327</td><td>70-72%</td></tr> <tr><td>צלחת</td><td></td><td></td> פטרי <td>או כל מיכל אחר</td></tr><tr><td>רצועת</td><td></td><td></td> pH <td>כל רצועת pH</td></tr><tr><td>חומצה זרחתית</td><td>acros אורגני</td><td>201140010</td><td>85% משקל</td></tr><tr><td>פלטינה</td><td>Goodfellow</td><td></td><td>קוטר PT005115 0.05 מ"מ, 99.9% טוהר</td></tr><tr><td>חוט פלטינה</td><td>Goodfellow</td><td>קוטר</td><td>PT05120: 0.2 מ"מ, טוהר: 99.95%</td></tr> <tr><td>ספק כוח</td><td>Rhode & Scharz</td><td>NGPX 35/10</td><td></td></tr><tr><td>מעמד רטרט (x2)</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>ברגים</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> קטנה <td>50 מ"ל</td></tr><tr><td>מד מקור</td><td>Keithley</td><td>2400-C</td><td></td></tr><tr><td>מקרטע</td><td>Quorum</td><td>Q300T D</td><td></td></tr><tr><td>קלטת</td><td></td><td></td><td>כל מדחף טפלון עמיד בטמפרטורה</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מנקה</td><td></td><td></td><td></td> אולטראסוני</tr></tbody></table>

ברזל יצוק בייצור ננו-נקבובי אלומיניום ואיפיון

Iron Nanowire Fabrication by Nano-Porous Anodized Aluminum and its Characterization

ננו-מגנטיים בעלי תכונות ייחודיות אשר משכו את האינטרס של תחומים שונים של מחקר, כולל פיסיקה בסיסית, ביודיצין ואחסון נתונים. אנו מדגימים שיטת הייצור של ברזל (Fe) ננו-חוט באמצעות התצהיר אלקטרוכימי לתוך התבניות של תחמוצת החנקן אנודי (AAO). התבניות מיוצרים על ידי אנוזציה של האלומיניום (אל) דיסקים, ואורך הנקבוביות והקוטר נשלטים על ידי שינוי תנאי האלגון. נקבוביות בקוטר ממוצע של סביב 120 ננומטר נוצרות באמצעות חומצה אוקסלית כאלקטרוליט. שימוש בשיטה זו, ננו-קירות גלילי מסונתז, אשר משתחררים על ידי המסת אלומינה באמצעות מזמור כימי סלקטיבי.

לאחר אלקטרופוליש, הדיסקים של אל משקפים אור היטב, כפי שנראה באיור 1. אם נצפו שריטות קטנות או נקודות, מחק את הדיסק. העלילה של הזרם המוחל בתהליך האנוזציה צריכה להיות חלקה ולעקוב אחר שלושת השלבים של אנוזציה. במקרה של פתרון מזוהם, פגמים מוגזמת על משטח הדיסק, הכנה שגויה של התא (ראה איור 2), או הפתרון להיות חם מדי, עקומות העלילה הנוכחית שהוחלו יראה פסגות וחריגות. שתי עקומות ממשיות בפועל מוצגות באיור 3, כולל תמונות של הדגימות. הדבר מתרחש על צד אחד של דיסק אל (למעלה). לאחר הסרת החזרה אל, הקרום צריך להיות גלוי בבירור משני הצדדים. פתיחת הנקבוביות ניתן לבדוק באמצעות סריקה אלקטרון מיקרוסקופ (SEM) בצד התחתון. איור 4 מראה מדגם שבו הנקבוביות לא נפתחו לחלוטין. שיעור התצהיר של הננו נאנו לממברנות בגודל זה הוא סביב 300 nm/min. כדוגמה, פה ננו-חוט של כ-1 יקרומטר מוצג באיור 5. שים לב כי תמונה זו צולמה לאחר שבירת קרום.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig1.jpg"> איור 1: דיסקי אלומיניום. לפני הליטוש (משמאל) ולאחר הליטוש (מימין). הסימונים על גבי הדיסק המלוטש נגרמים על-ידי המלקחיים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig01largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig2.jpg"> איור 2: תא אנוזציה. (א) רכיבי התא. (ב) פרט לדיסק אל מוצב מעל ה-Pdms O-ring. (C) תא מורכב. (ד) תא ממוקם על הפלטה הקרה ועם הטירר המכני. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig02largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig3.jpg"> איור 3: לעומת הזמן הנוכחי שהוחל במהלך התהליך האנוזציה עבור מוצלח (שמאל) ומלא מוצלח (מימין). ניתן לזהות בקלות את שלושת השלבים של האנוזציה. האורווה 40 V (0 – 20 דקות); הגידול התמידי של עד 140 V (20-36:40 דקות), המוצג תחילה כגידול של הזרם המוחל ומאוחר יותר כזרם קבוע; ושלישית, האורווה 145 V עד לסוף התהליך. כשאנוזציה מתרחשת כהלכה, עקומות חלקות כמו זו שמשמאל. כאשר העקומות מציגות פסגות או התנהגות כאוטית (מימין) המדגם נשרף. במקרה זה, קוטר הדיסק של אל היה 25 מ"מ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig03largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig4.jpg"> איור 4: התמונה SEM של קרום מהצד התחתון. תמונה זו מציגה את המבנה של קרום ליד הקצה שלה. בכל נקודה אחרת של הקרום, הקרום מראה נקבוביות פתוחות כמו אלה בתמונה. אם הנקבוביות אינן פתוחות כראוי, מבנה משושה המוצג בקצה התמונה יהיה גלוי בכל מקום בקרום. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig04largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig5.jpg"> איור 5: מקטע הצלב SEM תמונה של ננו ברזל בתוך הקרום. הננו-חוט מזוהה בבירור מקרום אלומינה. עקב צפיפות האלקטרונים הגבוהה שלה <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig05largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

בעבודה זו, אנו מתארים פרוטוקול ליצירת ננו-חוט ברזל, כולל היווצרות קרום אלומינה נקבובי המשמש כתבנית, הפקדת לתוך תבניות באמצעות האלקטרוליט פתרון, ושחרורו של ננו לתוך הפתרון.

Magnetic nanowires possess unique properties that have attracted the interest of different fields of research, including basic physics, biomedicine, and ...

פרוטוקול ייצור שלנו מבוסס על האלקטרודה עם תחמוצת אלומיניום ננו נקבובי, שהיא השיטה היחידה שיכולה לתת את תכונות nanowires שאנחנו צריכים. היתרון העיקרי של טכניקה זו, הוא שהיא מאפשרת ייצור פשוט ומהיר של תבניות תחמוצת אלומיניום ננו נקבוביות מסודרות מאוד עם מגוון רחב של גדלי נקבוביות. חומרים ננו מגנטי משכו הרבה עניין בשל שלהם זה יכול להיות שימושי באבחון או במבחנה, או אפילו לטיפול במצבים רפואיים.שיטות אלה דורשות כמות ניכרת של מאמץ ות זמן כדי להשיג תוצאות לשחזור. בצע את הפרוטוקול בזהירות ולתרגל כדי להשיג תוצאה טובה. לאחר שטיפת דיסקי האלומיניום שלוש פעמים עם מים deionized, להשתמש פינצטה להעביר את הדיסק לתוך לשטוף אצטון, ואחריו לשטוף אלכוהול isopropyl, וארבעה שטיפות מים deionized.לאחר שטיפת המים האחרונה, sonicate הדיסקים אצטון במשך 10 דקות. לאחר שלוש שטיפות במים שעברו דה-יונו, השתמש במלקשי ההלבשה כדי לטבול את תבניות האלומיניום הנקיות בבקבוק המכיל תווי אלקטרוליט של ארבע מעלות צלזיוס ואלקטרודה של רשת פלטינה. חבר את דיסק האלומיניום לטרמינל החיובי ואלקטרודה רשת הפלטינה לטרמינל השלילי של ספק הכוח.לאחר מכן להחיל מתח של 20 וולט בעוד הזרם מוגבל לשני אמפים. יש ללטש את הדיסקים במשך שלוש דקות ב-400 סיבובים בדקה, לפני שטיפת הדיסקים במים טריים. עבור אנודיזציה קשה, למקם את הדיסקים לתוך הרכבה התא ולמלא את התא עם 0.3-חומצה אוקסלית טוחה.מניחים את התא על צלחת קרה של ארבע מעלות צלזיוס. כאשר טמפרטורת החומצה האוקסלית מגיעה לשתיים עד חמש מעלות צלזיוס, יש למרוח 40 וולט למשך 20 דקות כדי להפוך את התבניות לאנודיות קלות, לפני הגדלת המתח ב-0.1 וולט לשנייה מגביר עד שהמתח מגיע ל-140 וולט. TheN להחזיק את הדיסקים במתח זה במשך 45 דקות.כאשר התבנית הופכת לאנודית, היא תהפוך לצבע זהוב בהיר. כדי להכין את הדיסקים לתצהיר, לאחר שטיפה עם מים deionized וייבוש עם חנקן, למקם את הדיסקים בחזרה לתוך התא ולהוסיף פתרון נחושת מוכן טרי בר ערבוב מגנטי לתא. להתסיס את בר מערבבים ל 300 סיבובים לדקה במשך 15 דקות.כאשר הפתרון הופך שקוף, להחליף את הפתרון עם פתרון נחושת טרי במשך חמש דקות נוספות של תסיסה. לאחר כביסה וייבוש כפי שהוכח, מניחים את הצד האחורי של המדגם בצלחת פטרי על רצועת pH, ומכסים לחלוטין את הממברנה עם 10 חומצה זרפורית במשקל במשך שש וחצי שעות דגירה בטמפרטורת החדר. בסיום הטיפול, לשטוף ולייבש את הדיסקים כפי שהוכח, ו sputter להפקיד 200 ננומטר של זהב על הדיסקים.עבור תצהיר nanowire, הר את קרום האלומיניום לקוטר 15 מילימטר של התא, ויוצקים תחמוצת חומצה בורית ברזל גופרתי טרי L-ascorbic חומצה לתוך התא. חבר את מד המקור עם המגע השלילי המחובר לצלחת הנחושת וחבר את המגע החיובי לרשת הפלטינה. לאחר מכן להחיל זרם קבוע של 2.5 מיליאמפר כדי להתחיל את האלקטרודה.כדי לשחרר את nanowires, למלא צינור מיקרו 1.5 מילימטר עם מיליליטר אחד של פתרון כרום מוכן טרי חתיכות קטנות של קרום המכיל את nanowires עבור דגירה 24 שעות ביממה ב 40 מעלות צלזיוס. כאשר nanowires משתחררים לחלוטין, אין חלקיקים שחורים יש לראות בעין בלתי. לאחר מכן מניחים את המיקרו-טיוב על מתלה מגנטי, ומחליפים את תווי הכרום במיליליטר אחד של אתנול לפחות 10 פעמים כדי לשטוף את הננו-חוטים.לאחר האלקטרופוליש, דיסקי האלומיניום משקפים היטב את האור. אם נצפו שריטות או נקודות קטנות, השלך את הדיסק. העלילה של הזרם המיושם במהלך תהליך אנודיזטיומה צריכה להיות חלקה ולעקוב אחר שלושת השלבים של אנודיזציה.במקרה של פתרון מזוהם, פגמים מוגזמים על פני השטח של הדיסק, הכנה שגויה של התא, או הפתרון להיות חם מדי, עקומות העלילה הנוכחי להחיל יראה פסגות ואי סדרים. אנודיזציה מתרחשת בצד אחד של דיסק האלומיניום. לאחר הסרת גב האלומיניום, הממברנה צריכה להיות גלויה בבירור משני הצדדים.ואת פתח הנקבוביות ניתן לבדוק באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה בצד התחתון. כאן, תמונה של ננו-חוט ברזל מיקרומטר אחד צולמה לאחר שבירת הממברנה. הננו-חוט מזוהה בבירור מממברנה האלומיניום בשל צפיפות האלקטרונים הגבוהה יותר שלו.חשוב כי טמפרטורת האתר היא בין שתיים לחמש מעלות צל"ש כאשר שלב anodization מתחיל, או הדגימות עלולות לשרוף. הגדר כל MSDS לפני השימוש בהם. ולהשתמש בהוכחת הסיכה לפי הצורך.

iron-nanowire-fabrication-nano-porous-anodized-aluminum-its

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

הייצור של חשמל למיעון,-היבט יחס גבוה (&gt; 1000:1) nanowires המתכת מופרד בפערים של ננומטרים בודדים או באמצעות ההקרבה של שכבות אלומיניום וכסף או monolayers עצמית התאספו כתבניות מתואר. מבנים אלה nanogap מפוברקים בלי חדר נקי או כל תמונה או קרן האלקטרונים תהליכי יתוגרפיות על ידי צורה של הקצה המכונה ליתוגרפיה nanoskiving.

בודה Nanogaps ידי Nanoskiving

אנו מדווחים שיטה פשוטה לבודת מערך צפיפות ultrahigh של nanowires האורגני הקטן מולקולרי מסודרים בצורה אנכית. שיטה זו מאפשרת לסינתזה של גיאומטריות מורכבות heterostructured היברידי nanowire, שניתן לגדל ביוקר על מצעים שרירותיים. מבנים אלו יישומים פוטנציאליים באלקטרוניקה אורגנית, אופטו, חישה כימית, photovoltaics וספינטרוניקה.

מערך צפיפות ultrahigh של nanowires אורגני קטן מולקולרי בציר אנכי על מצעים שרירותיים

ננו-חוטי כסף יכולים להעביר בו זמנית אלקטרונים ומידע אופטי בצורה של פלזמונים על פני השטח. מתואר כאן נוהל למימוש מעגלים משותפים כאלה והמגבלות בהפצת שני נושאי המידע מוערכות.

הערכת הובלה פלזמונית בננו-חוטי כסף נושאי זרם

נהלים מתוארים להכנת ננו-חוטים מפולחים וקואקסיאליים באמצעות אלקטרודפוזיציה מעוצבת בננו-נקבוביות. כדוגמאות, ננו-חוטים מפולחים המורכבים מקטעי Ag ו-ZnO, וננו-חוטים קואקסיאליים המורכבים ממעטפת TiO2 וליבת Ag. הננו-חוטים שימשו בניסויים בהיווצרות מימן פוטו-קטליטי.

אופן ההכנה ושימוש בPhotocatalytically פעיל מקוטע Ag | ZnO וקואקסיאלי טיו<sub&gt; 2</sub&gt;-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

אנו מתארים את הגישות לייצור מכשירים ואפיון חשמלי של ננו-מבנים מוליכים למחצה בשכבת מוליבדן דיסלניד (MoSe2) בעוביים שונים. בנוסף, מתואר ייצור מגעים אוהמיים עבור ננו-גבישים דו-שכבתיים של MoSe בשיטת שקיעת קרן יונים ממוקדת באמצעות פלטינה (Pt) כמתכת מגע.

ייצור לתקשר ohmic בטכניקה ממוקד-אלומת יונים וחשמל אפיון לשכבת מבני ננו מוליך למחצה

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

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לסנתז ולאפיין צינורות aluminosilicate Fe-מסוממים. החומרים מתקבלים על ידי אחד סינתזת סול ג'ל על תוספת של FeCl 3 • 6H 2 O לתערובת המכילה מבשרי Si ואל או על ידי החלפה יונית שלאחר סינתזה של ננו aluminosilicate preformed.

סינתזה ואפיון של Fe-מסומם aluminosilicate צינורות עם מאפייני מוליכות אלקטרונים משופרים

בנייר זה, הזרימה dielectrophoresis בסיוע הוכח עבור הרכבה עצמית של התקני ננו-חוט. הזיוף של טרנזיסטור אפקט שדה ננו-חוט סיליקון מוצג בתור דוגמה.

בסיוע זרימת Dielectrophoresis: שיטה בעלות נמוכה עבור הזיוף של התקני ננו-חוט processable-פתרון ביצועים גבוהים

פרוטוקול עבור בדיית nanoporous אנודי אלומיניום תחמוצות ויה anodization משטחים מרובים בו זמנית ואחריו הטיות הפוכה כמו מדרגות detachments מוצג. ניתן להחיל אותה שוב ושוב אותו המצע אלומיניום, מפגין נתיישב, לתפוקה גבוהה של אסטרטגיה לסביבה נקייה.

Anodizations רב השטח בו זמנית ולהתנתקות הטיות הפוכה כמו מדרגות של אנודי אלומיניום תחמוצות ב גופרתית, חומצה אוקסלית אלקטרוליט

כאן, אנו מציגים עבור הזיוף של צלחות nanopattern מעבר צבע באמצעות nanoimprinting תרמי ואת שיטת הקרנה התגובות של האדם ובתאים אנדותל nanostructures פרוטוקול. באמצעות הטכנולוגיה המתואר, זה אפשרי לייצר לפיגום שיכול להשפיע על התנהגות התא על ידי הגירויים הפיזיים.

ייצור של מעבר צבע Nanopattern על ידי טכניקת Nanoimprinting תרמית והקרנת התגובה של תאים אנושיים המושבה יוצרי אנדותל

בעבודה זו, אנו מספקים פרוטוקול לתפקוד ביולוגי של ננו-חומרים מגנטיים עם נוגדנים עבור מיקוד תאים ספציפיים. כדוגמאות, אנו משתמשים בננו-חוטי ברזל כדי לתקוף תאים סרטניים.

ביו-פונקציונליזציה של ננו-חומרים מגנטיים

למד את פרוטוקול ייצור הננו-חוטים מברזל באמצעות תבניות אלומיניום חמצני נקבובי. השיטה מספקת תוצאות ברות-השגה ליישומים בננוטכנולוגיה ומדעי החומרים.

ברזל יצוק בייצור ננו-נקבובי אלומיניום ואיפיון

גלה סרטונים נוספים