Fabbricazione di poliedri tridimensionali basati sul grafene via come Origami auto-pieghevole

Sommario

Qui, presentiamo un protocollo per la fabbricazione di 3D basati sul grafene poliedri via come origami auto-pieghevole.

Abstract

L'assembly di bidimensionale (2D) grafene in tridimensionale (3D) strutture poliedriche, mantenendo eccellenti proprietà intrinseche di grafene è stato di grande interesse per lo sviluppo di applicazioni per dispositivi romanzo. Qui, fabbricazione di 3D, Microscala, cava poliedri (cubi) costituito da alcuni strati di grafene 2D o grafene ossido fogli tramite un processo di auto-piegatura origami-come è descritto. Questo metodo prevede l'uso di fotogrammi polimero e cerniere e strati di protezione di ossido di alluminio/cromo che riducono la resistenza alla trazione, spaziale e sollecitazioni di tensione superficiale sulle membrane basati sul grafene quando le reti 2D si trasformano in cubi 3D. Il processo offre controllo della dimensione e la forma delle strutture, nonché di produzione parallela. Inoltre, questo approccio consente la creazione di modifiche superficiali di metallo patterning su ogni faccia dei cubi 3D. Gli studi di spettroscopia Raman mostrano che il metodo permette la conservazione delle proprietà intrinseche delle membrane basati sul grafene, dimostrando la robustezza del nostro metodo.

Introduzione

Fogli di grafene (2D) bidimensionali possiedono straordinarie proprietà ottiche, elettroniche e meccaniche, che li rende di sistemi per l'osservazione di fenomeni quantistici romanzo per generazione elettronica, optoelettronica, elettrochimica, modello applicazioni elettromeccaniche e biomedica^1,2,3,4,5,6. A parte come prodotto 2D struttura stratificata del grafene, recentemente, vari approcci di modifica sono stati studiati per osservare nuove funzionalità del grafene e c....

Protocollo

Attenzione: Molte delle sostanze chimiche utilizzate in queste sintesi sono tossici e possono causare irritazione e danno d'organo grave quando toccato o inalato. Si prega di utilizzare adeguate dotazioni di sicurezza e indossare indumenti protettivi quando si maneggia le sostanze chimiche.

1. preparazione di ossido di alluminio e cromo tra gli strati di protezione su uno strato di rame sacrificale

1. Utilizzando un evaporatore a fascio di elettroni, depositare 10 nm spessore cromo (Cr) e 300 nm spessore rame (Cu) strati (strato sacrificale) sul substrato di silicio (Si) (Figura 2a).
2. Spin-cappo....

Risultati

Figura 2 Visualizza immagini ottiche dei processi litografici del grafene 2D e GO net interne e successivo processo di auto-pieghevole. Il processo di auto-pieghevole è monitorato in tempo reale tramite un microscopio ad alta risoluzione. Entrambi i tipi di cubi 3D basati sul grafene sono piegati a ~ 80 ° C. Figura 3 definisce sequenze catturate video mostrando la self-piegatura di cubi 3D basati sul grafene in modo para.......

Discussione

Per i cubi fabbricati con CVD grafene, perché ogni faccia di un cubo dato è stato progettato con un telaio esterno che circonda un'area di² ~ 160 × 160 µm di grafene autoportante, un singolo foglio di grafene monostrato non ha la forza necessaria per consentire elaborazione parallela dei cubi. Per questo motivo, grafene membrane che consiste di tre strati di monostrato di grafene CVD fogli sono prodotte tramite tre trasferimenti separati grafene utilizzando più passaggi di rivestimento/rimozione di PM.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Acetone	Fisher Chemical	A18P-4	N/A
Ossido di alluminio	Kurt J. Lesker Company	EVMALO-1-2.5	99,99%
Puro APS Rame Mordenzante 100	Transene Company, Inc.	N/A	N/A
Fotocamera (per immagini 3D)	Nikon	D5100	1080p Full HD, Pixel effettivi: 16,2 milioni, Dimensioni sensore: 23,6 mm x 15,6 mm
CE-5 M Maschera di cromo Etchant	Transene Company, Inc.	N/A	N/A
Sistema di crescita della deposizione chimica (CVD)	Personalizzato	N/A	Lindberg/Blue Tube Furnace
Chromium	Kurt J. Lesker Company	EVMCR35J	Cromo puro al 99,95%
Etchant 473	Transene Company, Inc.	N/A	N/A
Copper	Kurt J. Lesker Company	EVMCU40QXQJ	puro al 99,99%
Developer-1 (sviluppatore MF319)	Microposit	10018042	N/A
Developer-2 (sviluppatore AZ)	Merck performance Materials Corp.	1005422496	N/A
Developer-3 (sviluppatore SU-8)	MicroChem	NC9901158	N/A
Piastra riscaldante digitale	Thermo Scientific	HP131725	serie Super-Nuvoa, temperatura massima: 370 gradi; C
Sistema di evaporazione E-Beam	Rocky Mountain Vacuum Tech.	N/A	RME-2000
Ossido di grafene	Goographene N	/A	Purezza: ~ 99%; Rapporto strato singolo: ~99%;   0,7-1,2 nm di spessore.
Alcool isopropilico	Fisher Chemical	A416-4	N/A
Allineatore	Midas	MDA-400LJ	N/A
Microscopio	Omax	NJF-120A	N/A
polimetilmetacrilato multiplo (PMMA)	MicroChem	950 PMMA A9	N/A
Plasma di ossigeno	Technics Inc.	SERIE 800	Microscale incisione ionica reattiva (RIE)
Fotoresist-1 (Fotoresist S1813)	Microposit	10018348
Fotoresist-2 (Fotoresist SPR220)	MicroChem	SPR00220-7G	N/A
Fotoresist-3 (Fotoresist SU-8)	MicroChem	SU-8-2010	Profilometro N/A
	Tencor Instruments	N/A	Alpha-Step 200
Raman	WITec Strumenti Corp.	Microscopio Raman confocale	Alpha300R
Wafer di silicio	Siltronic AG	N/A	100 mm, tipo N, lucidatura su un lato, resilienza: 560-840 e omega; e toro; cm
Spinner	Best Tools	S0114031123	SMART COATER 100
Titanio	Kurt J. Lesker Company	EVMTI45QXQA	99,99%
Puro Pulitore ad ultrasuoni	Crest Ultrasonics	N/A	Powersonic series

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