준비 및 C60/Graphene 하이브리드 Nanostructures의 특성화

요약

여기 우리는 실제 열 증발에 의해 C₆₀/graphene 하이브리드 nanostructures의 제조에 대 한 프로토콜을 제시. 특히, 증 착 및 어 닐 링 조건의 적절 한 조작 1 D와 유사 1D C의 창조 제어할₆₀ 구조에 허용 파문이 그래.

초록

높은 진공 환경에서 실제 열 증 착은 그래 핀에 비 발한 분자 nanostructures 날조를 위한 깨끗 하 고 제어할 수 있는 방법입니다. 선물이 입금 하 고 수 동적으로 미리 1 D C₆₀/graphene 하이브리드 구조를 포함 하는 실현 응용의 추구 파문이 그래 핀에 C₆₀ 분자 조작 방법. 이 박람회에 적용 되는 기술은 준비 영역 분자 증 착으로 샘플의 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 높은 진공 시스템으로 되어있습니다. 우리는 낮은 압력으로 주사 터널링 현미경 (STM) 시스템에 연결 된 수 제 Knudsen 셀을 사용 하 여 C₆₀ 증 착에 초점. 입금 하는 분자의 수는 증 착 시간과 Knudsen 셀의 온도 제어 하 여 통제 된다. 폭이 2 ~ 3 분자의 1 차원 (1d) C₆₀ 체인 구조 실험 조건의 튜닝을 통해 준비 될 수 있다. C₆₀ 분자의 표면 이동성 파문이 그래 핀의 정기적인 잠재력 내 이동할 수 있도록 하는 어 닐 링 온도 함께 증가 합니다. 이 메커니즘을 사용 하 여, 1 D C₆₀ 체인 구조는 6 각형 가까운 포장된 준-1 D 스트라이프 구조를의 전환 제어 가능 하다.

서론

이 프로토콜에는 입금 하 고 1 D와 유사-1 D C₆₀ 체인 구조를 실현 될 수 있다는 그래 핀에 C₆₀ 분자를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 이 실험에서 기술은 느린 이며 위대한 노력을 요구할 수 있습니다 수동 조작에 의존 하지 않고도 바람직한 구성으로 adsorbates를 안내 하는 필요를 해결 하기 위해 개발 되었다. 여기에 설명 된 절차는 분자 증 착 및 샘플의 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 샘플 준비 지역으로 높은 진공 시스템의 사용에 의존 합니다. STM은 샘플, 특성화 하는 데 사용 됩니다 하지만 다른 분자 해상도 기법을 적용할 수 있습니다.

Knudsen 셀 내에서 분자의 열 증발은 얇은 필름을 준비 하는 효율적이 고 깨끗 한 방법 이다. 이 프로토콜에서 Knudsen 셀 그래 핀 기판에 C₆₀ 분자를 증발 하는 데 사용 됩니다. Knudsen 셀 증발이 주로 이루어져 있다 석 영 관, 난방 필 라 멘 트, 열전대 와이어 및 피드스루^1,2,3. 석 영 튜브는 분자를 수용 하는 데 사용 됩니다, 석 영....

프로토콜

1입니다. 수 제 Knudsen 셀의 준비

1. Knudsen 셀에 대 한 구성 요소를 준비
   1. 구매 CF 플랜지 전원 피드스루 (2.75"CF, 4 핀 스테인리스)를 기반으로 합니다. 1 직경 1.30"라인과 그것의 둘레 사이의 교차 지점에서 피드스루를 통해 두 스레드 구멍을 드릴 합니다.
   2. 유리 튜브 ("외부 직경 (OD), 2.50" 길이 0.315)를 준비 합니다.
   3. 0.005"두께가 얇은 구리 시트 (99.9%)을 구입. 7.5"L의 치수를 하나의 시트를 잘라 x 5.0" W가 위, 다음 컬 빈 columniform을 손으로 1.45"직경을 가진 방패의 쌍을 사용 하 여 (그림 1a).
   4. 3"길이 chromel 및 모 와이어를 절단 하 여 직경 0.005" 유형 K 열전대 (chromel/모)를 준비 합니다. 두 전선의 양 끝에서 길이 약 0.5"절연체 레이어를 껍질.
   5. 약 60"의 길이 0.01" 직경 텅스텐 와이어 (99.95%)를 잘라. 코일 직경 0.315"스프링 모양으로 포장 하 여 밀접 하 게 그것은 유리 튜브의 유사한 직경의 막대 주위.
   6. 세라믹 조각 구입. 적당 한 사각....

결과

증발, 다음 새로 입금 C₆₀ 그래 2 h 150 ° C에서 단련 이다. 그림 2a 에서 대규모 STM 이미지가 초기 어 닐 링 과정 후 발견 특성 즉-1 D C₆₀ 체인 구조를 보여 줍니다. 그림 2b 에서 가까이 검사가 1d 구조, 각 밝은 구형 돌출 한 단일 C₆₀ 분자를 나타냅니다의 자세한 정보를 보여준다. 일반적으로, 1 D 체인은 평균₆₀-C₆₀ 거리 C₆₀ 분자는 육각형에 정렬 나타내는 1.00 ± 0.01 nm의 분자와 trimolecular C₆₀ 체인 가까이 포장된 방식으로 발생 합니다. 그림 2 c 해당 그림 2b

토론

이 프로토콜에서 설명 하는 기술은 유기 물질 및 기타 높은 증기압 자료의 열 증 착을 위해 설계 되었습니다. 이러한 기술은 샘플 준비 영역 분자 증발으로 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 초고 진공 시스템 통합 될 수 있습니다. 이 특정 실험에 대 한 목표는 그래 핀 기판 연구에 C₆₀ 분자를 예금 하는 C₆₀ 와 열 효과의 자기 조립.

방법의 이점은 다른 박막 준비 방법, 같은 스핀 코팅에 비해 슈퍼 깨끗 한 샘플 제공입니다. 화학 증기 증 착 (CVD) 같은 좀 더 복잡 한 기술에 비해,이 물리적 열 증발은 훨씬 쉽게 실현 하 고 안정 되어 있는 원자와 분자 증 착에 적합. 원자와 분자 해상도 영상 C₆₀/graphene 하이브리드 nanostructures를 관찰 해야 합니다. STM이이 박람회에 사용 됩니다. 그것은 기체 제거 하 고 시간을 미리 어 닐 링 과정 전반에 걸쳐 높은 진공을 유지 하 여 기판의 증 착을 .......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
CF 플랜지 전원 피드스루	Kurt J. Lesker	EFT0042033
구리 시트	Alfa Aesar	7440-50-8
열전대 크로멜/알루멜 와이어	Omega Engineering	ST032034/ST080042
텅스텐 와이어	Alfa Aesar	7440-33-7
스테인리스강 막대	McMaster-Carr	95412A868
구리선	McMaster-Carr	8873K28
중공 구리 막대	McMaster-Carr	7190K52
C60	MER Corporation	MR6LP