3 차원 그래 핀 기반 Polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조

요약

여기, 선물이 3 차원 그래 핀 기반 polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조에 대 한 프로토콜.

초록

그래 핀의 우수한 고유의 특성을 유지 하면서 3 차원 (3D) 다면체 구조에 2 차원 (2D) 그래 핀의 어셈블리 소설 장치 응용 프로그램 개발에 대 한 큰 관심의 되었습니다. 여기, 3d, 눈금, 제조 polyhedrons (큐브) 2 차원 그래 핀 그래 핀 산화물 시트 또는 통해 종이 접기 같은 자체 접는 과정 설명의 몇 층으로 구성 된 투명. 이 방법은 때 2D 그물 3D 조각으로 변형 된다 폴리머 프레임 경첩, 그리고 인장, 공간, 감소 시키는 산화 알루미늄/크롬 보호 층 그래 핀 기반 세포 막에 표면 장력 응력의 사용을 포함 한다. 프로세스 구조 뿐만 아니라 병렬 생산의 형태와 크기의 컨트롤을 제공합니다. 또한, 금속 3D 입방체의 각 면에 패턴화이 이렇게 표면 수정 만들 수 있습니다. 라만 분광학 연구 메서드를 그래 핀 기반 세포 막의, 우리의 방법의 견고성을 보여주는 기본 속성의 보존 수 있습니다 보여줍니다.

서론

2 차원 (2D) 그래 핀 시트 보유 특별 한 광학, 전자, 및 기계적 속성, 다음-세대 전기, 전자, 광전자에 대 한 새로운 양자 현상의 관찰에 대 한 시스템 모델 들 전기 기계, 및 생물 의학 응용 프로그램^1,2,3,4,,56. -생산 2D 계층된 구조의 그래 핀, 떨어져 최근, 다양 한 수정 접근 있다 조사 그래 핀의 새로운 기능을 관찰 하 고 새로운 응용 프로그램 기회를 추구 하. 예를 들어 변조 (튜닝)의 물리적 특성 (즉, 도 핑 레벨 및 밴드 갭) 모양에 맞게 또는 2D의 패턴화 하 여 1 차원 (1d) 또는 0 차원 (0d) 구조를 구조 (예., 그래 핀 nanoribbon 또는 그래 핀 양자 점) 새로운 현상과 양자 구속 효과, 지역화 된 plasmonic 모드, 지역화 된 전자 메일 및 스핀 편광 가장자리 상태^7,

프로토콜

주의: 몇이 종합에서 사용 하는 화학 물질의 독성은 고 자극과 감동 하거나 흡입 심각한 장기 손상을 일으킬 수 있습니다. 적절 한 안전 장비를 사용 하 고 화학 물질을 처리할 때 개인 보호 장비를 착용 하십시오.

1. 산화 알루미늄 및 구리 희생 레이어에 크롬 보호 레이어 준비

1. 전자 빔 증발 기를 사용 하 여 10 nm 두꺼운 크롬 (Cr) 및 300 nm 두꺼운 구리 (Cu) 레이어 (희생 레이어) 실리콘 (Si) 기판 (그림 2a)에 입금.
2. 스핀 코트 감광 제 (PR)-1 2500 rpm에서 60에 대 한 115 ° C에서 굽기 다음 s.
3. 15에 대 한 연락처 마스크 aligner에 자외선 (UV)을 설계 2D net 영역 노출 s 60에 대 한 개발 및 솔루션 개발자-1 s. 이온된 (DI) 수와 함께 샘플을 헹 구 고는 공기 총 타격 건조.
4. 보증금 10 nm 두꺼운 Cr 층 및 나머지 홍보-1에서 아세톤의 이륙. 디 물 샘플을 헹 구 고는 공기 총 (그림 2b)와 함께 타격 건조.
5. 2D 그물을 6 알₂O₃

결과

그림 2 는 2D 그래 핀의 이동 그물 구조 석판 과정과 후속 자체 접는 과정의 광학 이미지를 표시합니다. 자기 접는 과정은 모니터링 실시간 을 통해 고해상도 현미경. 두 가지 유형의 3 차원 그래 핀 기반 큐브 ~ 80 ° c.에 접혀 있다 그림 3 병렬 방식에서 3 차원 그래 핀 기반 큐브 자체 접는 보여주는 비디오 캡처 시퀀스를 낳는다. 최적화 된 프로세스에서이 이렇게 ~ 90%의 높은 수익률을 보여 줍니다.

그림 4 는 3D 조립 그래 핀 및 이동 기반 큐브 표면 패턴 없이 광학 이미지. 접힌된 자체 큐브의 전체 크기는 200 (폭) × 200 (길이) × 200 (높이) µ m

토론

CVD 그래 핀으로 가공 큐브에 대 한 각각의 얼굴 때문에 주어진된 큐브는 주변 ~ 160 × 160 µ m² 지역 무료 서 그래 핀의 외부 프레임으로 설계 되었습니다, 그리고 단층 그래 핀의 단일 시트에는 허용 하도록 필요한 강도 큐브의 병렬 처리입니다. 이러한 이유로 CVD 그래 핀 단층 시트는의 3 개의 층으로 이루어진 그래 핀 막을 통해 3 명의 별도 그래 핀 사용 하 여 전송을 여러 아크릴 코팅/제거 단계 생산. 다른 한편으로가 막 준비, 우리가 사용 하 여 개별 이동 시트 물에 수정된 험 머의 방법²⁷ 를 통해 얻은. 가 막 패턴, 전통적인 사진 평판 홍수 노출을 통해 이륙 과정 다음 사용 합니다. 전통적인 사진 평판 했지만 막 증 착 프로세스 홍수 노출을 사용합니다. 스핀 코팅 이동 후 이륙 과정 다음 원치 않는 이동 영역을 제거 하는 개발자에서 수행 됩니다. 일부 개발자는 수산화 나트륨 (NaOH) 알칼리.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
아세톤	피셔 화학	A18P-4	N/A
산화알루미늄	Kurt J. Lesker Company	EVMALO-1-2.5	99.99% 순수
APS 구리 에칭 100	Transene Company, Inc.	해당 사항	없음
카메라(3D 이미지용)	Nikon	D5100	1080p Full HD, 유효 픽셀: 1,620만, 센서 크기: 23.6mm x 15.6mm
CE-5 M 크롬 마스크 에칭 Transene	Company, Inc.	N/A	/A
화학 증착 성장(CVD) 시스템	맞춤형	N/A	Lindberg/Blue Tube
Furnace Chromium	Kurt J. Lesker Company	EVMCR35J	99.95% 순수
크롬 에칭 473	Transene Company, Inc.	해당 사항
	Kurt J. Lesker Company	EVMCU40QXQJ	99.99% 순수
Developer-1 (MF319 developer)	Microposit	10018042	N/A
Developer-2 (AZ developer)	Merck performance Materials Corp.	1005422496	N/A
Developer-3 (SU-8 developer)	MicroChem	NC9901158	N/A
디지털 핫 플레이트	Thermo Scientific	HP131725	Super-Nuvoa 시리즈, 최대 온도: 370°C; C
E-빔 증발기 시스템	Rocky Mountain Vacuum Tech.	N / A	RME-2000
그래 핀 산화물	Goographene	N / A	순도 : ~ 99 %; 단층 비율 : ~ 99 %;   두께가 0.7-1.2nm입니다.
이소프로필 알코올	피셔 화학	A416-4	N/A
마스크 정렬기	Midas	MDA-400LJ	N/A
현미경	Omax	NJF-120A	N/
A 다중 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)	MicroChem	950 PMMA A9	N/A
산소 플라즈마	(주)테크닉스	SERIES 800	Microscale reactive ion etching (RIE)
Photoresist-1 (S1813 Photoresist)	Microposit	10018348	N/A
포토레지스트-2 (SPR220 포토레지스트)	MicroChem	SPR00220-7G	N/A
포토레지스트-3 (SU-8 포토레지스트)	MicroChem	SU-8-2010	N/A
프로파일로미터	Tencor Instruments	N/A	Alpha-Step 200
라만	WITec 인스트루먼트 Corp.	Alpha300R	컨포칼 라만 현미경
실리콘 웨이퍼	Siltronic AG	N/A	100mm 직경, N형, 단면 광택, 저항도: 560-840 & &황소; cm
스피너	최고의 도구	S0114031123	SMART COATER 100
티타늄	Kurt J. Lesker Company	EVMTI45QXQA	99.99% 순수
초음파 세척기	크레스트 초음파	N/A	파워소닉 시리즈

N 없음 Copper