Układ ultrawysokiej gęstości pionowo ustawionych małocząsteczkowych nanodrutów organicznych na dowolnych podłożach

Ogólnym celem tej procedury jest wytworzenie szeregu pionowo ustawionych organicznych nanodrutów wewnątrz porowatego szablonu. Osiąga się to poprzez uprzednie przygotowanie podłoża do anodowania poprzez polerowanie powierzchni folii aluminiowej lub osadzanie cienkiej warstwy aluminium na dowolnym podłożu. Drugim krokiem jest anodowanie polerowanej folii aluminiowej lub cienkiej warstwy aluminium osadzonej na dowolnym podłożu.

Ostatnim krokiem jest osadzenie materiału organicznego w porach szablonu za pomocą nowatorskiego szablonu ślubnego wspomaganego wirówką. Ostatecznie skaningowa mikroskopia elektronowa służy do wykazania istnienia organicznych nanodrutów w porach nautycznego szablonu tlenku glinu. Pomysł na tę metodę zrodził się, gdy miałem problem z wypełnieniem porów szablonów z anodu aluminiowego przy użyciu tradycyjnych metod zwilżania szablonów.

Postanowiłem wykorzystać siłę odśrodkową wirówki, aby wepchnąć lub wspomóc wnikanie roztworu w pory. Najpierw wytnij około dwa centymetry na dwa centymetry arkusze niepolerowanego aluminium o wysokiej czystości i grubości 250 mikrometrów, zanurz niewielką liczbę arkuszy i zlewkę z kwasem azotowo-fosforowym wytrawianie w temperaturze 80 stopni Celsjusza przez pięć minut po wytrawieniu zneutralizuj folie, zanurzając je w wodzie i umieszczając w jednym molowym wodorotlenku sodu na 20 minut. Następnie spłucz folie zjonizowaną wodą.

Następnie załaduj wypolerowane blachy aluminiowe do płaskich komórek i napełnij je 3% kwasem szczawiowym. Następnie anoduj arkusze przez 15 minut przy polaryzacji 40 V DC po anodowaniu, zanurz próbkę w zlewce z wytrawianiem kwasem chromowo-fosforowym w temperaturze 60 stopni Celsjusza na około 30 minut. Aby usunąć początkową warstwę tlenku, wyrównaj folię w płaskim ogniwie, tak aby ten sam obszar anodowany wcześniej został ponownie wystawiony na działanie elektrolitu.

Powtórz proces anodowania z 3% kwasem szczawiowym przez 2,5 minuty przy 40 woltach prądu stałego. Odchylenie zanurzyć matrycę A a O w 5% kwasie fosforowym w temperaturze pokojowej, aby rozrzedzić warstwę barierową na dnie nanoporów i poszerzyć średnicę nanoporów do około 60 do 70 nanometrów po 40 minutach, usunąć szablon ze zlewki i spłukać go zjonizowaną wodą. Następujący wielowarstwowy system należy stopniowo nakładać na czyste szkło.

Przesuwa 20 nanometrów dwutlenku tytanu przez osadzanie warstwy atomowej, siedem nanometrów złota przez rozpylanie i jeden mikrometr aluminium przez rozpylanie. Po wyjęciu próbek z komory próżniowej przymocuj elektrodę foliową do powierzchni cienkiej warstwy aluminium, która ma być anodowana. Za pomocą przewodzącej srebrnej żywicy epoksydowej załaduj próbkę do płaskiej kuwety i napełnij ją 3% kwasem szczawiowym.

Następnie anoduj cienką folię aluminiową przez cztery minuty przy polaryzacji 30 V DC bez wyjmowania próbki z płaskiej komórki. Wypłucz komórkę wodą dejonizowaną. Do płaskiej komórki wlać 60 stopni Celsjusza i wytrawionego kwasem chromowo-fosforowym i odstawić na godzinę.

Następnie powtórz etapy anodowania i wytrawiania, korzystając z warunków opisanych wcześniej. Po spłukaniu wodą dejonizowaną napełnij komórkę 3% kwasem szczawiowym i anoduj po raz ostatni w tych samych warunkach, co poprzednio. Monitoruj prąd systemu i zatrzymaj anodowanie, gdy zaobserwujesz gwałtowny wzrost prądu.

Następnie wykonaj słaby krok poszerzania, zanurzając szablon w 5% kwasie fosforowym w temperaturze pokojowej. Po 40 minutach wyjmij szablon ze zlewki i spłucz go wodą dejonizowaną. Załaduj szablony na dno probówki wirówki tak, aby anodowany obszar był skierowany w stronę górnej części probówki.

Za pomocą pipety napełnij probówki wystarczającą ilością roztworów PCBM, tak aby każda matryca była całkowicie zanurzona. Następnie załaduj probówki do wirówki i pracuj przez pięć minut z prędkością 6 000 obr./min. Gdy wirówka się zatrzyma, rozładuj probówki i wylej roztwór PCBM.

Wyjmij szablony z probówek i odłóż je na bok do wyschnięcia. Powtórz poprzednie kroki, aby wykonać łącznie od pięciu do 10 cykli wirowania. Na koniec usuń każdą próbkę z dna probówek i użyj bawełnianego wacika nasączonego toluenem, aby delikatnie oczyścić powierzchnię, o czym świadczą pokazane tutaj obrazy.

Ta metoda odlewania matrycowego wspomagana wirówką wytwarza ciągłe druty nano. Nanodruty wytwarzane wewnątrz porów szablonu a a O są wyrównane pionowo, jednolite i elektrycznie odizolowane od siebie za pomocą zaślepionych dna. Można go z powodzeniem wytwarzać na kilku różnych podłożach, co prowadzi do potencjalnego zastosowania tych struktur w wielu różnych urządzeniach.

Aby dodatkowo zweryfikować, czy materiał wewnątrz porów to PCBM, przeprowadzono spektroskopię nanodrutów Ramen szablonów pól. Dane dotyczące ramenu porównano z widmami cienkich warstw PCBM i pełniejszych pierścieni znalezionych w literaturze. Szczyty zaobserwowano na 14, 30, 14, 63 i 1577 centymetrach odwrotnych, co odpowiada odpowiednio modom T, jeden, U, cztery, G, dwa i HG osiem.

Liczby te dobrze pasują do wartości literaturowych 14, 29, 14, 70 i 1575 centymetrów odwrotnych dla nieskazitelnego PCBM dla tych samych odpowiednich trybów. Ponadto pokazuje to, że nie ma znaczącej zmiany w szczytach ramenu ze względu na geometrię nanodrutów i potwierdza obecność nanodrutów PCBM w porach Zanim zastosujemy tę procedurę. Inne metody, takie jak elektroosadzanie nanodrutów metalicznych lub napylanie metali cienkowarstwowych, mogą być wykorzystywane do wytwarzania urządzeń do zastosowań takich jak spintronika, optywa, elektronika, fotowoltaika, czujniki chemiczne i metamateriały.