Artykuł metodologiczny

Wytwarzanie trójwymiarowych wielościanów na bazie grafenu za pomocą samoczynnego składania podobnego do origami

8.4K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/58500

⸱

23 września 2018

 ,  ,  ,  , 
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Minnesota, Minneapolis, United States

W tym artykule

Podsumowanie

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania wielościanów 3D na bazie grafenu za pomocą samoczynnego składania podobnego do origami.

Streszczenie

Łączenie dwuwymiarowego (2D) grafenu w trójwymiarowe (3D) struktury wielościenne przy jednoczesnym zachowaniu doskonałych właściwości grafenu było bardzo interesujące dla rozwoju nowatorskich zastosowań urządzeń. W tym miejscu opisano wytwarzanie 3D, mikroskalowych, pustych wielościanów (sześcianów) składających się z kilku warstw arkuszy grafenu lub tlenku grafenu 2D w procesie samoskładania podobnym do origami. Metoda ta polega na zastosowaniu polimerowych ram i zawiasów oraz warstw ochronnych z tlenku glinu/chromu, które zmniejszają naprężenia rozciągające, przestrzenne i napięcia powierzchniowego na membranach na bazie grafenu, gdy siatki 2D są przekształcane w kostki 3D. Proces ten oferuje kontrolę nad wielkością i kształtem konstrukcji, a także produkcję równoległą. Ponadto takie podejście umożliwia tworzenie modyfikacji powierzchni poprzez rysowanie wzoru metalu na każdej powierzchni sześcianów 3D. Badania spektroskopii Ramana pokazują, że metoda pozwala na zachowanie wewnętrznych właściwości membran na bazie grafenu, co świadczy o solidności naszej metody.

Wprowadzenie

Dwuwymiarowe (2D) arkusze grafenu posiadają niezwykłe właściwości optyczne, elektroniczne i mechaniczne, co czyni je modelowymi systemami do obserwacji nowych zjawisk kwantowych dla zastosowań elektronicznych, optoelektronicznych, elektrochemicznych, elektromechanicznych i biomedycznych nowej generacji1,2,3,4,5,6. Oprócz warstwowej struktury 2D grafenu w stanie powykonawczym, w ostatnim czasie badane są różne podejścia do modyfikacji w celu zaobserwowania nowych funkcjonalności grafenu i poszukiwania nowych możliwości zastosowań. Na przykład, modulowanie (lub dostrajanie) jego właściwości fizycznych (tj. poziomu domieszkowania i/lub przerwy energetycznej) poprzez dostosowanie kształtów lub wzorów struktury 2D do struktury jednowymiarowej (1D) lub zerowymiarowej (0D) (np. nanowstęgi grafenowej lub grafenowe kropki kwantowe) badano w celu uzyskania nowych zjawisk fizycznych, w tym efektów uwięzienia kwantowego, zlokalizowanych modów plazmonicznych, Zlokalizowany rozkład elektronów i spolaryzowane spinowo stany krawędzi7,8,9,10,11,12. Ponadto wykazano, że zmiana tekstury grafenu 2D poprzez zgniatanie (często nazywane kirigami), delaminację, wyboczenie, skręcanie lub układanie wielu warstw lub zmianę kształtu powierzchni grafenu poprzez przeniesienie grafenu 2D na element 3D (podłoże) zmienia zwilżalność, charakterystykę mechaniczną i właściwości optyczne grafenu13,14.

Poza zmianą morfologii powierzchni i warstwowej struktury grafenu 2D, składanie grafenu 2D w funkcjonalizowane, dobrze zdefiniowane, trójwymiarowe (3D) wielościany cieszy się ostatnio dużym zainteresowaniem społeczności grafenowej w celu uzyskania nowych zjawisk fizycznych i chemicznych15. Teoretycznie energie sprężyste, elektrostatyczne i van der Waalsa struktur 2D na bazie grafenu można wykorzystać do przekształcenia grafenu 2D w różne konfiguracje 3D grafen-origami16,17. Opierając się na tej koncepcji, w ramach modelowania teoretycznego zbadano projekty struktur grafenu 3D, utworzonych z nanoskalowych membran grafenowych 2D, z możliwymi zastosowaniami w dostarczaniu leków i ogólnym magazynowaniu molekularnym16,17. Jednak eksperymentalny postęp tego podejścia jest nadal daleki od realizacji tych zastosowań. Z drugiej strony, opracowano szereg metod syntezy chemicznej w celu uzyskania struktur 3D za pomocą montażu wspomaganego szablonem, montażu sterowanego przepływem, montażu zakwaszającego i metod wzrostu konforemnego18,19,20,21,22. Jednak metody te są obecnie ograniczone, ponieważ nie są w stanie wytworzyć 3D, pustej, zamkniętej struktury bez utraty wewnętrznych właściwości arkuszy grafenu.

Tutaj nakreślona jest strategia budowania 3D, pustych, mikrosześcianów na bazie grafenu (całkowity wymiar ~200 μm) przy użyciu samoskładania podobnego do origami; pokonując najważniejsze wyzwania w budowie wolnostojących, pustych, 3D, wielościennych materiałów na bazie grafenu. W podobnych do origami, technikach samodzielnego składania bez użycia rąk, litograficznie wzorzyste elementy płaskie 2D (tj. membrany na bazie grafenu) są połączone z zawiasami (tj. polimerem wrażliwym termicznie, fotorezystem) na różnych połączeniach, tworząc w ten sposób siatki 2D, które składają się, gdy zawiasy są podgrzewane do temperatury topnienia23,24,25,26. Kostki na bazie grafenu są wykonane z elementów membrany okiennej składającej się z kilku warstw membran grafenowych lub tlenku grafenu (GO) hodowanych w wyniku chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD); zarówno z zastosowaniem polimerowych ościeżnic, jak i zawiasów. Wytwarzanie kostek 3D na bazie grafenu obejmuje: (i) przygotowanie warstw ochronnych, (ii) przenoszenie i modelowanie membrany grafenowej, (iii) modelowanie powierzchni metalu na membranach grafenowych, (iv) modelowanie i osadzanie ram i zawiasów, (v) samoskładanie oraz (vi) usuwanie warstw ochronnych (rysunek 1). Ten artykuł skupia się głównie na samoskładających się aspektach produkcji kostek 3D na bazie grafenu. Szczegółowe informacje na temat właściwości fizycznych i optycznych kostek 3D na bazie grafenu można znaleźć w naszych innych ostatnich publikacjach27,28.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

UWAGA: Kilka substancji chemicznych używanych w tych syntezach jest toksycznych i może powodować podrażnienia i poważne uszkodzenia narządów przy dotyku lub wdychaniu . Podczas obchodzenia się z chemikaliami należy używać odpowiedniego sprzętu ochronnego i nosić środki ochrony osobistej.

1. Przygotowanie warstw ochronnych z tlenku glinu i chromu na miedzianej warstwie protektorowej

  1. Za pomocą parownika z wiązką elektronów osadź warstwy chromu (Cr) o grubości 10 nm i miedzi (Cu) o grubości 300 nm (warstwa protektorowa) na podłożu krzemowym (Si) (Rysunek 2a).
  2. Przędzenie fotorezystu (PR)-1 przy 2500 obr./min, a następnie pieczenie w temperaturze 115 °C przez 60 s.
  3. Wystaw zaprojektowane obszary siatki 2D na działanie światła ultrafioletowego (UV) na nakładce maski kontaktowej przez 15 s i wywołaj przez 60 s w roztworze wywoływacza-1. Wypłucz próbkę wodą dejonizowaną (DI) i wysusz suszarką za pomocą pistoletu pneumatycznego.
  4. Nałożyć warstwę Cr o grubości 10 nm i usunąć pozostałą warstwę acetonu PR-1in. Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną i wysuszyć suszarką za pomocą pistoletu pneumatycznego (Rysunek 2b).
  5. Aby uformować siatki 2D z sześcioma kwadratowymi warstwami ochronnymi Al2O3/Cr na siatce 2D, należy obtoczyć PR-1 z prędkością 2500 obr./min, a następnie wypalić w temperaturze 115 °C przez 60 s.
  6. Wystaw zaprojektowane sześć kwadratowych warstw ochronnych na działanie światła UV na nakładce maski kontaktowej przez 15 s i wywołaj przez 60 s w roztworze wywoływacza-1. Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną i wysuszyć suszarką za pomocą pistoletu pneumatycznego.
  7. Osadzać warstwę Al2O3 o grubości 100 nm i warstwę Cr o grubości 10 nm. Usuń pozostały PR-1in acetonu. Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną i wysuszyć suszarką za pomocą pistoletu pneumatycznego ( Rysunek 2c).

2. Przygotowanie membran z grafenu i tlenku grafenu

Uwaga: W tym badaniu używane są dwa rodzaje materiałów na bazie grafenu: (i) grafen hodowany metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) oraz (ii) tlenek grafenu (GO).

  1. Przygotowanie wielowarstwowych membran grafenowych CVD
    Uwaga: Aby uzyskać wielowarstwowe membrany grafenowe, grafen jednowarstwowy jest przenoszony trzy razy oddzielnie przy użyciu wielu etapów powlekania/usuwania z polimetakrylanu metylu (PMMA).
    1. Zaczynając od kwadratowego kawałka grafenu o średnicy ~15 mm przyklejonego do folii Cu, nałóż cienką warstwę PMMA z prędkością 3000 obr./min na powierzchnię grafenu. Piec w temperaturze 180 °C przez 10 min.
    2. Umieść arkusz warstwowy PMMA/grafen/folia Cu pływający stroną Cu do dołu w wytrawiaczu Cu na 24 godziny, aby wytrawić folię Cu.
    3. Po całkowitym rozpuszczeniu folii Cu (pozostawiając PMMA/grafen), przenieś pływający grafen pokryty PMMA na powierzchnię basenu wody DI za pomocą szkła mikroskopowego, aby usunąć wszelkie pozostałości wytrawiacza Cu. Powtórz kilkakrotnie przenoszenie grafenu pokrytego PMMA na nowe baseny wodne DI, aby odpowiednio spłukać.
    4. Przenieś pływający grafen pokryty PMMA na inny kawałek grafenu przyklejony do folii Cu (grafen / Cu), aby uzyskać dwuwarstwową membranę grafenową (tworzącą strukturę folii PMMA / grafen / grafen / Cu).
    5. Dwuwarstwowy grafen na folii Cu poddać obróbce termicznej na płycie grzejnej w temperaturze 100 °C przez 10 minut.
    6. Usuń PMMA z dwuwarstwowego grafenu na folii Cu w kąpieli acetonowej (pozostawiając stos warstw grafenu/grafenu/folii Cu), a następnie przenieś do wody DI.
    7. Powtórz transfer grafenu (2.1.1 - 2.1.5) jeszcze raz, aby uzyskać trzy ułożone warstwy membran grafenowych. Po osiągnięciu kroku 2.1.4 podczas procesu powtarzania, zamiast przenosić nowy arkusz grafenu pokryty PMMA na inny kawałek grafenu/Cu, przenieś nowy grafen pokryty PMMA na wcześniej wyprodukowaną podwójną warstwę grafenu z kroku 2.1.6, aby utworzyć kombinację warstw folii PMMA/grafen/grafen/grafen/Cu. Następnie powtórz krok 2.1.5 bez modyfikacji.
    8. Umieść arkusz warstwowy PMMA/grafen/grafen/grafen/folię Cu pływający stroną Cu do dołu w wytrawiaczu Cu na 24 godziny, aby wytrawić folię Cu.
    9. Przenieść trzy warstwy membran grafenowych pokrytych PMMA (PMMA/grafen/grafen/grafen) na prefabrykowane warstwy ochronne Al2O3 / Cr z sekcji 1.
    10. Po przeniesieniu grafenu usuń PMMA za pomocą acetonu. Następnie zanurz próbkę w wodzie demineralizowanej i wysusz na powietrzu.
    11. Wielowarstwowy grafen na podłożu poddawać obróbce termicznej na płycie grzejnej w temperaturze 100 °C przez 1 godzinę.
    12. Wirować PR-1 z prędkością 2500 obr./min i piec w temperaturze 115 °C przez 60 s.
    13. Promieniowanie UV naświetla obszary PR-1 bezpośrednio nad kwadratowymi obszarami warstwy ochronnej za pomocą nakładki maski kontaktowej przez 15 s i rozwija się przez 60 s w roztworze wywoływacza-1.
    14. Usuń nowo odkryte, niechciane obszary grafenu za pomocą obróbki plazmą tlenową przez 15 sekund.
    15. Usuń resztki PR-1 w acetonie.
    16. Przepłukać próbkę wodą DI i wysuszyć na powietrzu (Rysunek 2d).
  2. Przygotowanie membran z tlenku grafenu
    Uwaga: Tradycyjna fotolitografia, po której następuje proces liftingu poprzez naświetlanie przez zalanie, jest wykorzystywana do modelowania membran GO.
    1. Powłokę wirową PR-2 z prędkością 1700 obr./min przez 60 s nałożyć na wcześniej wyprodukowane warstwy ochronne Al2O 3/Cr, aby uzyskać warstwę o grubości 10 μm. Piecz PR-2 w temperaturze 115 °C przez 60 sekund, a następnie odczekaj 3 godziny.
    2. Za pomocą tej samej maski, która jest używana do modelowania warstwy ochronnej Al2O3 / Cr, UV naświetla próbkę na nakładce maski kontaktowej przez 80 s i rozwija się przez 90 s w roztworze wywoływacza-2. Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną i wysuszyć suszarką za pomocą pistoletu pneumatycznego.
    3. Wykonaj ekspozycję UV całej próbki bez maski przez 80 s.
    4. Przygotować mieszaninę GO i wody (15 mg proszku GO w 15 ml wody demineralizowanej) należy obtoczyć na próbce z prędkością 1000 obr./min przez 60 s. Wykonać wirowanie w sumie 3 razy.
    5. Zanurz próbkę w roztworze wywoływacza 2, aby umożliwić uniesienie niechcianego GO.
    6. Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną i ostrożnie wysuszyć próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego.
    7. Próbkę należy poddać obróbce termicznej na płycie grzejnej w temperaturze 100 °C przez 1 godzinę ( Rysunek 2h).

3. Wzór powierzchni metalowej na membranach na bazie grafenu

Uwaga: Przeprowadzono powszechny proces fotolitografii w celu uzyskania wzoru powierzchni za pomocą wyrównywacza maski kontaktowej UV i parownika wiązki elektronów (patrz 1.2 - 1.4).

  1. Twórz wzory tytanu (Ti) o grubości 20 nm na wzorzystych membranach na bazie grafenu.
  2. Próbkę należy poddać obróbce termicznej na płycie grzejnej w temperaturze 100 °C przez 1 godzinę (Rysunek 2e dla grafenu i Rysunek 2i dla GO).

4. Produkcja ram i zawiasów z polimeru

  1. Na wierzchu membran na bazie grafenu z wzorami powierzchni Ti, powlekaj PR-3 wirowo z prędkością 2500 obr./min przez 60 s, aby utworzyć warstwę o grubości 5 μm i piecz w temperaturze 90 °C przez 2 minuty.
  2. Próbki należy naświetlać promieniami UV przez 20 s, piec w temperaturze 90 °C przez 3 minuty i wywoływać przez 90 s w roztworze wywoływacza-3.
  3. Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną i alkoholem izopropylowym (IPA) i ostrożnie wysuszyć próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego.
  4. Po wypaleniu próbek w temperaturze 200 °C przez 15 minut, aby zwiększyć sztywność mechaniczną ram (PR-3) (Rysunek 2f dla grafenu i Rysunek 2j dla GO).
  5. Aby wykonać wzór zawiasów, należy obrócić PR-2 z prędkością 1000 obr./min przez 60 s, aby utworzyć warstwę o grubości 10 μm na wierzchu prefabrykowanego podłoża. Piec w temperaturze 115 °C przez 60 s i odczekać 3 godziny.
  6. Promieniowanie UV naświetlać próbkę na nakładce maski kontaktowej przez 80 s i wywoływać przez 90 s w roztworze wywoływacza-2.
  7. Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną i ostrożnie wysuszyć próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego ( Rysunek 2g dla grafenu i Rysunek 2k dla GO).

5. Samoczynne składanie w wodzie DI

Uwaga: Gdy zawiasy PR-2 są topione (lub rozpływą), generowana jest siła napięcia powierzchniowego; stąd struktury 2D przekształcają się w struktury 3D (proces samoskładania).

  1. Aby uwolnić strukturę 2D, rozpuść warstwę protektorową Cu pod siatkami 2D w wytrawiaczu Cu (Rysunek 2l).
  2. Ostrożnie przenieś uwolnioną strukturę do łaźni wodnej DI za pomocą pipety i spłucz kilka razy, aby usunąć resztki wytrawiacza Cu.
  3. Umieść strukturę 2D w wodzie DI podgrzanej powyżej temperatury topnienia zawiasów polimeru (PR-2) ( Rysunek 2 m).
  4. Monitoruj samoczynne składanie w czasie rzeczywistym za pomocą mikroskopii optycznej i wyjmij ze źródła ciepła po udanym montażu w zamknięte kostki.

6. Usuwanie warstw ochronnych

  1. Po samodzielnym złożeniu usuń warstwy ochronne Al2O3/Cr za pomocą wytrawiacza Cr (Rysunek 2n).
  2. Delikatnie przenieś kostki do kąpieli wodnej DI i dokładnie spłucz.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Rysunek 2 przedstawia obrazy optyczne procesów litograficznych dwuwymiarowych (2D) struktur grafenowych oraz sieci GO, a także następujący po nich proces samoczynnego zwijania. Proces samoczynnego zwijania jest monitorowany w czasie rzeczywistym. poprzez mikroskop o wysokiej rozdzielczości. Oba rodzaje sześcianów 3D na bazie grafenu są składane przy ~80 °C. Rysunek 3 przedstawia sekwencje zarejestrowane wideo, ukazujące ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

W przypadku sześcianów wykonanych z grafenu CVD, ponieważ każda ściana danego sześcianu jest zaprojektowana z zewnętrzną ramą otaczającą obszar wolnostojącego grafenu o powierzchni ~160 × 160μm2, pojedynczy arkusz grafenu jednowarstwowego nie ma niezbędnej wytrzymałości, aby umożliwić równoległe przetwarzanie sześcianów. Z tego powodu membrany grafenowe składające się z trzech warstw monowarstwowych arkuszy grafenu CVD są wytwarzane za pomocą trzech oddzielnych transferów grafenu przy użyciu wielu eta...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Ten materiał jest oparty na pracy wspieranej przez fundusz start-up na University of Minnesota, Twin Cities i nagrodę NSF CAREER Award (CMMI-1454293). Część tych prac została przeprowadzona w Characterization Facility na University of Minnesota, który jest członkiem finansowanej przez NSF Sieci Placówek Badań Materiałowych (za pośrednictwem programu MRSEC). Część tych prac została przeprowadzona w Minnesota Nano Center, które jest wspierane przez National Science Foundation za pośrednictwem National Nano Coordinated Infrastructure Network (NNCI) pod numerem nagrody ECCS-1542202. C. D. dziękuje za wsparcie ze strony 3M Science and Technology Fellowship.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
AcetonFisher ChemicalA18P-4N/A
Tlenek glinuKurt J. Lesker CompanyEVMALO-1-2.599,99% czysty
APS Copper Etchant 100Transene Company, Inc.Nie
Aparat fotograficzny (do obrazu 3D)NikonD51001080p Full HD, Efektywne piksele: 16,2 miliona, Rozmiar czujnika: 23,6 mm x 15,6 mm
CE-5 M Maska chromowa WytrawiaczTransene Company, Inc.NieNie dotyczy
System wzrostu osadzania chemicznego (CVD)DostosowanydotyczyPiec rurowy Lindberg/Blue
ChromiumKurt J. Lesker CompanyEVMCR35J99,95% czysty
wytrawiacz chromu 473Transene Company, Inc.Nie dotyczyNie dotyczy
MiedźKurt J. Lesker CompanyEVMCU40QXQJ99,99% czysty
Deweloper-1 (deweloper MF319)Microposit10018042dotyczy
Deweloper-2 (deweloper AZ)Merck performance Materials Corp.1005422496N/A
Developer-3 (SU-8 developer)MicroChemNC9901158/A
Digital Hot PlateThermo ScientificHP131725serii Super-Nuvoa, maksymalna temperatura: 370 & deg; C
System parownika wiązki elektronicznejRocky Mountain Vacuum Tech.N/ARME-2000
Tlenek grafenuGoographenN/ACzystość: ~ 99%; Współczynnik pojedynczej warstwy: ~99%;   Grubość 0,7-1,2 nm.
Alkohol izopropylowyFisher ChemicalA416-4N/A
Mask AlignerMidasMDA-400LJN/A
MikroskopOmaxNJF-120AN/A
wielokrotny polimetakrylan metylu (PMMA)MicroChem950 PMMA A9N/A
Plazma tlenowa Technika Inc.SERIA 800Reaktywne trawienie jonowe w mikroskali (RIE)
Photoresist-1 (S1813 Photoresist)Microposit10018348N/A
Photoresist-2 (SPR220 Photoresist)MicroChemSPR00220-7GN/A
Photoresist-3 (SU-8 Photoresist)MicroChemSU-8-2010/A
ProfilometrTencor InstrumentsN/AAlpha-Step 200
RamanWITec Instruments Corp.Alpha300RKonfokalny mikroskop ramanowski
Wafel krzemowySiltronic AGN/Ao średnicy 100 mm, typ N, polerowany jednostronnie, rezystancja: 560-840 i Omega; i byka; cm
SpinnerNajlepsze narzędziaS0114031123SMART COATER 100
TitaniumFirma Kurt J. Lesker EVMTI45QXQA99,99% czysta
myjka ultradźwiękowaCrest UltrasonicsN/ASeria Powersonic
dotyczy dotyczy nie Nie N N

Bibliografia

  1. Geim, A. K., Novoselov, K. S. The rise of graphene. Nature Materials. 6 (3), 183-191 (2007).
  2. Singh, V., et al. Graphene based materials: Past, present and future. Progress in Materials Science. 56 (8), 1178-1271 (2011).
  3. Bonaccorso, F., Sun, Z., Hasan, T., Ferrari, A. C. Graphene photonics and optoelectronics. Nature Photonics. 4 (9), 611-622 (2010).
  4. Wang, C., Li, D., Too, C. O., Wallace, G. G. Electrochemical Properties of Graphene Paper Electrodes Used in Lithium Batteries. Chemistry of Materials. 21 (13), 2604-2606 (2009).
  5. Bunch, J. S., et al. Electromechanical resonators from graphene sheets. Science. 315 (5811), 490-493 (2007).
  6. Menaa, F., Abdelghani, A., Menaa, B. Graphene nanomaterials as biocompatible and conductive scaffolds for stem cells: impact for tissue engineering and regenerative medicine. Journal of Tissue Engineering and Regenerative. 9 (12), 1321-1338 (2015).
  7. Han, M. Y., Özyilmaz, B., Zhang, Y., Kim, P. Energy band-gap engineering of graphene nanoribbons. Physical Review Letters. 98 (20), 206805(2007).
  8. Son, Y. W., Cohen, M. L., Louie, S. G. Half-metallic graphene nanoribbons. Nature. 444 (7117), 347-349 (2006).
  9. Yan, Q., et al. Intrinsic current− voltage characteristics of graphene nanoribbon transistors and effect of edge doping. Nano Letters. 7 (6), 1469-1473 (2007).
  10. Fei, Z., et al. Gate-tuning of graphene plasmons revealed by infrared nano-imaging. Nature. 487 (7405), 82-85 (2012).
  11. Joung, D., Zhai, L., Khondaker, S. I. Coulomb blockade and hopping conduction in graphene quantum dots array. Physical Review. B. 83 (11), 115323(2011).
  12. Bacon, M., Bradley, S. J., Nann, T. Graphene quantum dots. Particle & Particle Systems Characterization. 31 (4), 415-428 (2014).
  13. Blees, M. K., et al. Graphene kirigami. Nature. 524 (7564), 204-207 (2015).
  14. Michael Cai, W., et al. Mechanical instability driven self-assembly and architecturing of 2D materials. 2D Materials. 4 (2), 022002(2017).
  15. Shenoy, V. B., Gracias, D. H. Self-folding thin-film materials: From nanopolyhedra to graphene origami. MRS Bulletin. 37 (9), 847-854 (2012).
  16. Zhu, S., Li, T. Hydrogenation-Assisted Graphene Origami and Its Application in Programmable Molecular Mass Uptake, Storage, and Release. ACS Nano. 8 (3), 2864-2872 (2014).
  17. Zhang, L., Zeng, X., Wang, X. Programmable hydrogenation of graphene for novel nanocages. Scientific Reports. 3, 3162(2013).
  18. Vickery, J. L., Patil, A. J., Mann, S. Fabrication of Graphene-Polymer Nanocomposites With Higher-Order Three-Dimensional Architectures. Advanced Materials. 21 (21), 2180-2184 (2009).
  19. Yang, X., Zhu, J., Qiu, L., Li, D. Bioinspired effective prevention of restacking in multilayered graphene films: towards the next generation of high-performance supercapacitors. Advanced Materials. 23 (25), 2833-2838 (2011).
  20. Choi, B. G., Yang, M., Hong, W. H., Choi, J. W., Huh, Y. S. 3D macroporous graphene frameworks for supercapacitors with high energy and power densities. ACS Nano. 6 (5), 4020-4028 (2012).
  21. Niu, Z., Chen, J., Hng, H. H., Ma, J., Chen, X. A leavening strategy to prepare reduced graphene oxide foams. Advanced Materials. 24 (30), 4144-4150 (2012).
  22. Li, Y., et al. Growth of conformal graphene cages on micrometre-sized silicon particles as stable battery anodes. Nature Energy. 1 (2), (2016).
  23. Cho, J. H., Gracias, D. H. Self-Assembly of Lithographically Patterned Nanoparticles. Nano Letters. 9 (12), 4049-4052 (2009).
  24. Cho, J. H., Azam, A., Gracias, D. H. Three Dimensional Nanofabrication Using Surface Forces. Langmuir. 26 (21), 16534-16539 (2010).
  25. Dai, C., Cho, J. H. In Situ Monitored Self-Assembly of Three-Dimensional Polyhedral Nanostructures. Nano Letters. 16 (6), 3655-3660 (2016).
  26. Joung, D., et al. Self-Assembled Multifunctional 3D Microdevices. Advanced Electronic Materials. 2 (6), 1500459(2016).
  27. Joung, D., Gu, T., Cho, J. H. Tunable Optical Transparency in Self-Assembled Three-Dimensional Polyhedral Graphene Oxide. ACS Nano. 10 (10), 9586-9594 (2016).
  28. Joung, D., et al. Self-Assembled Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons Inducing Volumetric Light Confinement. Nano Letters. 17 (3), 1987-1994 (2017).
  29. Lian, K., Ling, Z. G., Liu, C. Thermal stability of SU-8 fabricated microstructures as a function of photo initiator and exposure doses. Proceedings of SPIE. 4980, 209(2003).
  30. Winterstein, T., et al. SU-8 electrothermal actuators: Optimization of fabrication and excitation for long-term use. Micromachines. 5 (4), 1310-1322 (2014).
  31. Syms, R. R. A., Yeatman, E. M., Bright, V. M., Whitesides, G. M. Surface tension-powered self-assembly of microstructures - the state-of-the-art. Journal of Microelectromechanical Systems. 12 (4), 387-417 (2003).
  32. Xie, X., et al. Controlled fabrication of high-quality carbon nanoscrolls from monolayer graphene. Nano Letters. 9 (7), 2565-2570 (2009).
  33. Ferrari, A. C., Basko, D. M. Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene. Nature Nanotechnology. 8 (4), 235-246 (2013).
  34. Childres, I., Jauregui, L. A., Park, W., Cao, H., Chen, Y. P. Raman spectroscopy of graphene and related materials. New developments in photon and materials research. Jang, J. I. , Nova Science Publishers. Hauppauge NY. (2013).
  35. Polsen, E. S., McNerny, D. Q., Viswanath, B., Pattinson, S. W., Hart, A. J. High-speed roll-to-roll manufacturing of graphene using a concentric tube CVD reactor. Scientific Reports. , 5(2015).
  36. Wu, T., Shen, H., Sun, L., You, J., Yue, Z. Three step fabrication of graphene at low temperature by remote plasma enhanced chemical vapor deposition. RSC Advances. 3 (24), 9544-9549 (2013).
  37. Liu, C., Schauff, J., Joung, D., Cho, J. H. Remotely controlled microscale 3D self-assembly using microwave energy. Advanced Materials Technologies. 2 (8), 1700035(2017).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Wielo cienne struktury grafenowesamoczynne sk adanie origamitr jwymiarowe sze ciany grafenowetransfer membrany grafenowejzawiasy z ramek polimerowychochrona tlenkiem glinuwzorowanie powierzchni metalicznychanaliza spektroskopi Ramanaparownik wi zki elektron wmaskownik stykowy

Powiązane artykuły