Method Article

Ultrahoge dichtheid Array of verticaal uitgelijnd klein-moleculaire biologische Nanodraden inzake willekeurige Substrates

DOI:

10.3791/50706

June 18th, 2013

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We rapporteren een eenvoudige methode voor het vervaardigen van een ultrahoge dichtheid reeks van verticaal besteld klein-moleculaire biologische nanodraden. Deze methode maakt het mogelijk voor de synthese van complexe heterostructured hybride nanodraad geometrieën, die goedkoop kunnen worden gekweekt op willekeurige substraten. Deze structuren hebben potentiële toepassingen in organische elektronica, opto-elektronica, chemische sensing, fotovoltaïsche en spintronica.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In de afgelopen jaren π-geconjugeerde organische halfgeleiders voren zijn gekomen als het actieve materiaal in een aantal verschillende toepassingen, waaronder grote-gebied, low-cost displays, zonnecellen, printbare en flexibele elektronica en organische spin-valves. Organics toestaan ​​(a) lage kosten, lage temperatuur verwerking en (b) de moleculair-level design van elektronische, optische en spin kenmerken vervoer. Dergelijke functies zijn niet direct beschikbaar voor mainstream anorganische halfgeleiders, die in staat hebben gesteld organische stoffen om een ​​niche te snijden in de silicium-gedomineerde elektronica markt. De eerste generatie van organische-apparaten is gericht op dunne film geometrieën, gekweekt door fysische dampafzetting of oplossing verwerking. Er is echter gerealiseerd dat de biologische nanostructuren gebruikt om de prestaties van voornoemde toepassingen te verbeteren en aanzienlijke inspanning gestoken in het onderzoeken voor organische nanostructuur fabricage. t "> Een bijzonder interessante klasse van organische nanostructuren is degene waarin verticaal georiënteerde biologische nanodraden, nanorods of nanobuisjes zijn georganiseerd in een goed gedisciplineerde, high-density array. Dergelijke structuren zijn zeer veelzijdig en zijn ideaal morfologische architecturen voor diverse toepassingen zoals zoals chemische sensoren, split-dipool nanoantennas, fotovoltaïsche apparaten met radiaal heterostructured "core-shell" nanodraden, en geheugen apparaten met een kruis-punt geometrie. Dergelijke architectuur wordt meestal gerealiseerd door een template-gerichte aanpak. In het verleden deze methode is geweest gebruikt om metaal en anorganische halfgeleider nanodraad arrays groeien. Recenter π-geconjugeerde polymeer nanodraden zijn gegroeid in nanoporeuze templates. Echter, deze methoden beperkt succes gehad in het kweken van nanodraden technologisch belangrijke π-geconjugeerde organische laag molecuulgewicht, zoals tris- 8-hydroxyquinoline aluminium (Alq3), rubreen en methanofullerenes, die gewoonlijk worden gebruikt in diverse gebieden, waaronder biologische displays, zonnecellen, dunne film transistoren en spintronica.

Onlangs hebben we de bovengenoemde kwestie door toepassing van een nieuwe "centrifugatie-assisted" benadering geweest. Deze werkwijze verbreedt derhalve spectrum van organische materialen die kunnen worden gevormd in een verticaal gerangschikt nanodraad array. Vanwege de technologische belang van Alq 3, rubreen en methanofullerenes, kunnen onze methode worden gebruikt om te onderzoeken hoe de nanostructurering van deze materialen heeft invloed op de prestaties van de bovengenoemde organische apparaten. Het doel van dit artikel is om de technische details van het bovengenoemde protocol beschrijven, laten zien hoe dit proces kan worden uitgebreid tot klein-moleculaire biologische nanodraden groeien op willekeurige substraten en tenslotte, om de kritische stappen, beperkingen, eventuele wijzigingen, problemen te bespreken -opnamen en toekomstige toepassingen.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een template-ondersteunde methode wordt vaak gebruikt voor de fabricage van verticaal georiënteerde nanodraad arrays 1-3. Deze methode maakt eenvoudige vervaardiging van complexe geometrieën nanodraad zoals een axiaal of radiaal 4-6 7 heterostructured nanodraad superlattice, die vaak wenselijk verschillende elektronische en optische toepassingen. Bovendien is dit een low-cost, bottom-up nanosynthesis methode hoge doorvoer en veelzijdigheid. Als gevolg daarvan, hebben template-gerichte methoden opgedaan immense populariteit onder onderzoekers wereldwijd 2,3.

Het basisidee van de "matrijsgestuurde werkwijze"....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zoals hierboven vermeld, de twee belangrijkste stappen in de AAO gebaseerde fabricage proces (a) synthese van de lege AAO sjabloon willekeurige (primair geleidend en / of transparant) substraten (schematische weergave in Figuur 1) en (b) de groei van kleine moleculair biologische nanodraden binnen de nanoporiën van het AAO sjabloon (Figuur 2). In dit gedeelte vindt u een gedetailleerde beschrijving van deze processen.

1. Groei van anodische Aluminium Oxide (AAO) Sjablonen op Geleidend Aluminium Substrates

  1. Maak nanoporeuze aluminiumoxide sjablonen door eerst te polijsten aluminium folie en vervo....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zoals blijkt uit de hieronder weergegeven (figuur 5 en 6) cijfers, deze centrifuge assisted daling casting methode levert continu nanodraden. De nanodraden, gefabriceerd in de poriën van het AAO sjabloon, worden verticaal uitgelijnd, uniform, en elektrisch van elkaar geïsoleerd met bedekte bodems. De diameter van de nanodraden wordt bepaald door de diameter van de poriën in de template. Ze kunnen met succes worden vervaardigd op verschillende substraten die leiden tot de mogelijke toepa.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fysieke Beeld voor Nanodraad Growth

Is het eerst belangrijk om volledig te begrijpen van de groei methode van de organische nanodraden. Zodra we weten precies hoe ze groeien en vormen zich in de poriën kunnen we deze afzetting methode gebruiken om ingenieur nanostructuren, apparaten en materialen. In het verleden zijn polymeren nanodraden zijn vervaardigd met behulp van de template bevochtigingsprocedure zonder de hulp van een centrifuge, maar voor sommige materialen zoals organische kleine mol.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd financieel ondersteund door NSERC, CSEE, nanobridge en TRLabs.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Reagents
TolueneFisher ScientificT324-4
68% Nitric AcidFisher ScientificA200-212
85% Phosphoric AcidFisher ScientificA242-4
10% Chromic AcidRICCA Chemical Company2077-32
10% Oxalic AcidAlfa AesarFW.90.04
ChloroformFisher ScientificC607-4
Aluminum SheetsAlfa Aesar7429-90-5
PCBMNano-CNano-CPCBM-BF
Alq3Sigma Aldrich444561-5G
RubreneSigma Aldrich551112-1G
Equipment
FlexAL Atomic Layer Deposition (ALD)Oxford InstrumentsFor deposition of TiO2
PVD Sputter SystemKurt J. LeskerFor deposition of Au & Al
Flat CellPrinceton Applied ResearchK0235For anodization of Al
CentrifugeHERMLE LabnetZ206 AFor deposition of organic nanowires

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Martin, C. R. Nanomaterials: a membrane-based synthetic approach. Science. , (1994).
  2. Pramanik, S., Kanchibotla, B., Sarkar, S., Tepper, G., Bandyopadhyay, S. Electrochemical Self-Assembly of Nanostructures: Fabrication and Device Applications. Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology. 13

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Vertically Aligned NanowiresOrganic Nanowire ArrayAnodic Aluminum OxideCentrifuge Assisted DepositionSmall Molecular OrganicsArbitrary SubstratesScanning Electron MicroscopyRaman SpectroscopyTemplate Wetting MethodPorous Template Fabrication

Related Articles