Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Preheating हाइड्रोथर्मल का उपयोग करके Piezoelectrical nanogenerator के लिए जेडएनओ के nanorod- / ग्राफीन / जेडएनओ के nanorod- Epitaxial डबल heterostructure की तैयारी

Published: January 15, 2016 doi: 10.3791/53491
Automatic Translation
1, 2, 3, 3, 1, 3, 1, 2, 1
1Department of Nanoenergy Engineering, BK21 Plus Nanoconvergence Technology Division, Pusan National University (PNU), Miryang, 2Department of Cogno-Mechatronics Engineering, Pusan National University (PNU), Busan, 3SKKU Advanced Institute of Nanotechnology (SAINT), Center for Human Interface Nanotechnology (HINT), SKKU-Samsung Graphene Center, Sungkyunkwan University (SKKU)

Summary

फ्रीस्टैंडिंग epitaxial डबल heterostructure प्राप्त करने के लिए एक कदम निर्माण विधि प्रस्तुत किया है। यह दृष्टिकोण एक उत्पादन में वृद्धि हुई बिजली के प्रदर्शन के साथ एक पीजोइलेक्ट्रिक nanogenerator के लिए अग्रणी epitaxial एकल heterostructure की है कि अधिक से अधिक संख्या घनत्व के साथ जेडएनओ कवरेज प्राप्त कर सकता है।

Abstract

अच्छी तरह से गठबंधन जेडएनओ nanostructures अधिकता उल्लेखनीय भौतिक गुणों और भारी अनुप्रयोगों के लिए पिछले एक दशक में अध्ययन किया गया है। यहाँ, हम जेडएनओ के nanorod- / graphene के / जेडएनओ के nanorod- डबल heterostructure freestanding संश्लेषण के लिए एक एक कदम निर्माण तकनीक का वर्णन है। डबल heterostructure की तैयारी थर्मल रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) का उपयोग और जलतापीय तकनीक preheating द्वारा किया जाता है। इसके अलावा, रूपात्मक गुण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) का उपयोग करके विशेषता थे। डबल heterostructure freestanding की उपयोगिता पीजोइलेक्ट्रिक nanogenerator fabricating द्वारा प्रदर्शन किया है। बिजली के उत्पादन में शीर्ष और ग्राफीन के तल पर जेडएनओ nanorods की सरणियों के बीच piezoelectricity की युग्मन प्रभाव के कारण एक भी heterostructure की तुलना में 200% तक सुधार हुआ है। इस अनूठी डबल heterostructure बिजली और optoelectrical के अनुप्रयोगों के लिए एक जबरदस्त क्षमता हैइस तरह के दबाव सेंसर, इम्युनो biosensor और डाई अवगत सौर कोशिकाओं के रूप में उच्च संख्या घनत्व और के nanorod- की विशिष्ट सतह क्षेत्र की जरूरत है जहां उपकरणों,।

Introduction

हाल ही में, पोर्टेबल और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों milliwatt को microwatt की रेंज में एक शक्ति के स्रोत के लिए जबरदस्त मांग में जो परिणाम नैनो विकास, के कारण एक आरामदायक जीवन के लिए एक अनिवार्य तत्व बन गया। पोर्टेबल और पहनने योग्य उपकरणों की शक्ति का स्रोत के लिए काफी दृष्टिकोण 3,4 सौर तापीय ऊर्जा 1,2, और यांत्रिक स्रोत 5,6 सहित अक्षय ऊर्जा से हासिल किया गया है। पीजोइलेक्ट्रिक nanogenerator अधिकता ऐसे पत्ती 7, ध्वनि तरंग 8 और मानव 9 होने का आंदोलन rustling के रूप में वातावरण से ऊर्जा संचयन डिवाइस के लिए संभावित उम्मीदवार के रूप में अध्ययन किया गया है। nanogenerator अंतर्निहित प्राथमिक सिद्धांत एक बाधा के रूप में पीजोइलेक्ट्रिक क्षमता और अचालक सामग्री के बीच युग्मन है। तनावपूर्ण सामग्री में उत्पन्न पीजोइलेक्ट्रिक संभावित बाहरी circ के माध्यम से बहती है कि क्षणिक मौजूदा लातीपीजोइलेक्ट्रिक और ढांकता हुआ सामग्री के बीच इंटरफेस में संभावित संतुलन जो यूआईटी,। nanogenerator के प्रदर्शन की वजह से छोटे विरूपण करने के लिए 10 उच्च तनाव और जवाबदेही के तहत मजबूती के तहत मजबूती के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री की nanostructure का उपयोग करके सुधार किया जाएगा।

एक-आयामी जिंक आक्साइड nanostructure कारण जैसे अपनी आकर्षक गुणों के nanogenerator में पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के लिए एक होनहार घटक है, इसकी उच्च piezoelectricity (26.7 बजे / वी) 11, ऑप्टिकल पारदर्शिता 12, और रासायनिक प्रक्रिया 13 का उपयोग करके सतही संश्लेषण। अच्छी तरह से गठबंधन जेडएनओ के nanorod- बढ़ के लिए जलतापीय दृष्टिकोण के कारण आसान स्केलिंग अप के लिए कम लागत, पर्यावरण के अनुकूल संश्लेषण और क्षमता के लिए एक महान ध्यान प्राप्त करता है। इसके अलावा, preheating जलतापीय तकनीक ऐसी nanoleaves 14 के रूप में उपन्यास nanostructures की कई प्रकार की, जिसके परिणामस्वरूप में प्रयोगात्मक हालत में आसानी से चलाया हुआ है,15 nanoflowers और 16 नैनोट्यूब। उपन्यास nanostructures सामग्री की उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र की मांग की है जहाँ भी बिजली और Optoelectric उपकरणों के प्रदर्शन पर एक लाभदायक प्रभाव को सक्षम।

इस प्रोटोकॉल में, हम (डबल heterostructure freestanding, यानी) अधिक उपन्यास nanostructure के संश्लेषण के लिए प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं का वर्णन है। graphene और पॉलीथीन terephthalate (पीईटी) सब्सट्रेट के बीच इंटरफेस में जेडएनओ के nanorod- के विकास फ्रीस्टैंडिंग डबल heterostructure उपज, स्वयं को ऊपर उठाने जेडएनओ के nanorod- / graphene के एकल heterostructure की ओर जाता है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉनिक और Optoelectric उपकरणों के लिए इस अनूठी nanostructure के व्यावहारिक आवेदन एक पीजोइलेक्ट्रिक nanogenerator fabricating द्वारा प्रदर्शन किया है। फ्रीस्टैंडिंग डबल heterostructure एक उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र, लेकिन यह भी एक दिए गए क्षेत्र में के nanorod- के एक उच्च संख्या घनत्व न केवल प्रदान करता है। इस अनूठी nanostructure शक्तिशाली एक जबरदस्त हैइस तरह के दबाव सेंसर, इम्युनो biosensor और डाई अवगत सौर कोशिकाओं के रूप में बिजली और optoelectrical उपकरणों के अनुप्रयोगों के लिए ial।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) ग्रोथ एकल स्तरित ग्राफीन की

नोट: इस अध्ययन में इस्तेमाल की graphene तांबे पर हो गया था (कॉपर) पन्नी थर्मल रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) तकनीक (चित्रा 1 ए) का उपयोग। विकास के लिए इस प्रणाली के लिए 2 सेमी x 10 सेमी की एक क्षेत्र में एक समान है।

  1. क्रमशः, एसीटोन के हल्के प्रवाह, isopropyl शराब (आईपीए) और आसुत जल से घन पन्नी (2 सेमी x 10 सेमी) को धो लें।
  2. एक 2 में। क्वार्ट्ज ट्यूब (चित्रा 1 बी) में साफ घन पन्नी की जगह है, और फिर रोटरी पंप का उपयोग करके 10 मिनट के लिए वैक्यूम (लगभग 1 mTorr) के साथ चैम्बर शुद्ध करना।
  3. Digitalized भट्ठी के तापमान विन्यस्त करें और वांछित प्रवाह दर (आर्गन के लिए 100 SCCM और हाइड्रोजन के लिए 50 SCCM) (चित्रा 1 सी) बनाए रखते हुए, 995 डिग्री सेल्सियस के लिए भट्ठी को रैंप।
  4. एकल स्तरों पर होती है graphene विकसित करने के लिए 10 मिनट के लिए मीथेन (सीएच 4) के 20 SCCM परिचय दें। 80 अनुसूचित जाति बनाए रखेंआर्गन के सेमी और हाइड्रोजन throughput के 20 SCCM प्रक्रिया।
  5. भट्ठी 1.4 चरण में निर्दिष्ट प्रवाह दरों के साथ 5 मिनट के भीतर आर टी को शांत करने की अनुमति दें। 100 SCCM में आर्गन के साथ फिर से चैम्बर पर्ज।

ग्राफीन / पॉलीथीन Terephthalate (पीईटी) सब्सट्रेट की 2. तैयारी

  1. कांच की स्लाइड पर graphene उगाया घन पन्नी (1.5 सेमी x 2 सेमी), जगह और वाणिज्यिक टेप (2A चित्रा) से किनारों को ठीक।
  2. स्पिन कोट पाली (मिथाइल methacrylate) की एक परत 5 सेकंड के लिए 500 rpm पर (PMMA) और फिर 30 सेकंड (Figure2B) के लिए 3000 rpm। फिर, विलायक अवशेषों को हटाने के लिए 2 मिनट के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर PMMA लेपित घन पन्नी सब्सट्रेट सेंकना।
  3. छोटे टुकड़े धार का उपयोग 1 सेमी x 1.5 में PMMA लेपित घन पन्नी पासा।
  4. 30 मिनट के लिए घन पन्नी चेहरा नीचे रखकर नी एचेंट जलाशय (अधिक से अधिक 500 मिलीलीटर) में PMMA लेपित घन पन्नी को विसर्जित कर दिया। इस एचेंट समाधान पर चल PMMA / graphene परत (पत्ते
  5. स्कूप PMMA / graphene के स्लाइड कांच पर परत, और उसके बाद डि पानी जलाशय में PMMA / graphene परत विसर्जित कर दिया। दो बार दोहराएँ। अंत में, PMMA / graphene के पीईटी सब्सट्रेट (चित्रा 2 डी) पर ऊपर परत स्कूप, और फिर पानी अवशेषों को हटाने के लिए 2 मिनट के लिए 105 डिग्री सेल्सियस पर सब्सट्रेट सेंकना।
  6. 10 मिनट के लिए गर्म एसीटोन में (60 डिग्री सेल्सियस) सूई से PMMA परत निकालें।

जेडएनओ के nanorod- / ग्राफीन / जेडएनओ के nanorod- Epitaxial डबल heterostructure 3. संश्लेषण

  1. 40 मिमी जस्ता नाइट्रेट hexahydrate साथ अग्रदूत समाधान हीटिंग के साथ शुरू, 40 मिमी hexamethylenetetramine (एचएमटी) और संवहन ओवन में 95 डिग्री सेल्सियस (चित्रा 3) पर 60 मिनट के लिए डि पानी में 9 मिमी पॉलीएथिलएमीन (पी)। अर्थात्, प्रक्रिया preheating।
  2. प्रक्रिया preheating, जबकि पूरी तरह से सब्सट्रेट और स्पिन कोट पर इथेनॉल में 5 मिमी जस्ता एसीटेट के साथ समाधान सीन की एक परत को कवरग 5 सेकंड के लिए 500 rpm पर है graphene / पीईटी सब्सट्रेट पर एसीटेट और फिर 60 सेकंड (चित्रा 3 बी और चित्रा 3 सी) .तो के लिए 2,000 आरपीएम, 30 मिनट के लिए 200 डिग्री सेल्सियस पर सब्सट्रेट सेंकना। दो बार दोहराएँ। परत की मोटाई लगभग 30 समुद्री मील दूर है।
  3. 95 डिग्री सेल्सियस (चित्रा 3 डी) पर सब्सट्रेट चेहरा नीचे रखकर preheated के समाधान में बीज-लेपित है graphene / पीईटी सब्सट्रेट विसर्जित कर दिया। वांछित nanostructure के लिए हीटिंग समय निर्धारित करते हैं, यानी, एकल heterostructure (टी <12 घंटा, चित्रा 3E) और डबल heterostructure (टी> 12 घंटा, चित्रा 3F)।
  4. ध्यान से सब्सट्रेट पर इथेनॉल स्प्रे और 1 घंटे के लिए आरटी पर सूखी।
    नोट: स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) के लिए, रेजर ब्लेड का उपयोग छोटे टुकड़े में 5 मिमी एक्स 5 मिमी नमूना पासा और SEM मंच पर नमूना माउंट।

Piezoelectric nanogenerator 4. निर्माण

नोट: piezoelectric nanogenerator इस अध्ययन में तीन इलेक्ट्रोड (ऊपर, मध्य, नीचे) है। नीचे इलेक्ट्रोड (चित्रा -4 ए) के रूप में पीईटी लेपित इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) का प्रयोग करें।

  1. स्पिन कोट एक polydimethylsiloxane की परत 5 सेकंड के लिए 500 rpm पर (PDMS) और फिर 6000 आरपीएम पर 60 सेकंड के लिए आईटीओ और जेडएनओ के nanorod- (चित्रा 4 बी) के बीच इन्सुलेट परत के रूप में। परत की मोटाई लगभग 3 माइक्रोन है।
  2. पूरी तरह से संवहन ओवन में 2 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर सब्सट्रेट इलाज।
  3. धारा 2 (चित्रा 4C) में विधि का उपयोग करके आईटीओ / पीईटी सब्सट्रेट लेपित PDMS को graphene के स्थानांतरण।
  4. धारा 3 (चित्रा 4D) में विधि का उपयोग कर सब्सट्रेट पर डबल heterostructure synthesize।
  5. स्पिन कोट 5 सेकंड के लिए 500 rpm पर PDMS की एक परत और फिर 5000 आरपीएम 60 सेकंड जेडएनओ के nanorod- की मजबूती और स्थायित्व में सुधार, और फिर पूरी तरह से 2 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस (चित्रा 4E) पर इसे इलाज के लिए। परत की मोटाईलगभग 8 माइक्रोन है।
  6. शीर्ष इलेक्ट्रोड (चित्रा 4F) के रूप में आईटीओ लेपित पीईटी के साथ सब्सट्रेट कवर।

5. बिजली के प्रदर्शन मापन सेटअप

नोट: हम रेखीय मोटर, व्यावसायिक पैमाने और आस्टसीलस्कप का उपयोग बिजली के प्रदर्शन लक्षण वर्णन के लिए कस्टम बनाया उपकरणों की स्थापना की। खड़ी रेखीय मोटर समर्थन करने के लिए फ्रेम का निर्माण और चित्रा 5 ए के रूप में दिखाया रेखीय मोटर के तहत व्यावसायिक पैमाने जगह है। पैमाने छोटा सा वजन (- 20 किलो 0.02 किलो) के प्रति संवेदनशील होना चाहिए।

  1. आस्टसीलस्कप की जांच (चित्रा 5 ए और 5 ब) संवेदन nanogenerator के इलेक्ट्रोड कनेक्ट तब पैमाने पर nanogenerator प्लेस, और।
  2. ध्यान पैमाने में वजन की निगरानी करते हुए रेखीय मोटर की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति और गति सेट करें।
    सुझाव: nanogenerator थोड़ा measur के साथ संपर्क किया गया है, जहां प्रारंभिक स्थिति विन्यस्त करेंement सेटअप। रेखीय मोटर की गति तनाव दर निर्धारित करता है।
  3. रेखीय मोटर शुरू करें और समय के साथ वोल्टेज संकेत की निगरानी। फ्लैश मेमोरी में समय पर निर्भर वोल्टेज संकेत बचाओ। तनाव की दर: 100 मिमी / सेकंड और लागू लोड: 50 एन

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) hydrothermally उगाया जेडएनओ nanorods की morphologies चित्रा 6 वर्तमान में दिखाया छवियों। preheating जलतापीय तकनीक विकास समय के आधार पर दो अलग-अलग nanostructures में परिणाम कर सकते हैं। चित्रा 6A 5 घंटा के विकास के समय में है graphene / पीईटी सब्सट्रेट पर जेडएनओ के nanorod- की एक विशिष्ट छवि को दर्शाता है। इसके विपरीत, चित्रा 6B में दिखाया छवि 12 घंटा के विकास के समय में जेडएनओ के nanorod- के विकास को सफलतापूर्वक ग्राफीन की चोटी पर है लेकिन यह भी ग्राफीन की तल पर ही नहीं दीं है कि इंगित करता है। दोनों जेडएनओ nanorods खड़ी क्रमश: 2.49 और 0.70 माइक्रोन की औसत लंबाई के साथ, graphene परत करने के लिए गठबंधन कर रहे हैं। विकास के समय 24 घंटा तक बढ़ जाती है के रूप में चित्रा 6C में दिखाया गया है इसके अलावा, ग्राफीन की तल पर जेडएनओ के nanorod- की लंबाई लगभग दो गुना वृद्धि हुई है। नीचे ओ पर जेडएनओ के nanorod- की वृद्धिएफ के graphene जिससे freestanding डबल heterostructure (चित्रा 6D) के गठन, जेडएनओ के nanorod- / graphene के निर्माण के आत्म पदोन्नति में एक बड़े पैमाने पर (> 30 माइक्रोन) और परिणामों पर किया जाता है।

चित्रा 7A फ्रीस्टैंडिंग डबल heterostructure और ऊपर और नीचे इलेक्ट्रोड के रूप में दो आईटीओ लेपित पीईटी substrates की रचना की जो पीजोइलेक्ट्रिक nanogenerator, की एक तस्वीर से पता चलता है। बिजली उत्पादन ध्रुवता स्विचिंग माप (चित्रा 7 बी और 7 सी) द्वारा पुष्टि की है जो nanogenerator बजाय माप प्रणाली, से उत्पन्न है। शीर्ष और ग्राफीन के तल पर जेडएनओ के nanorod- की सरणियों से आउटपुट वोल्टेज 49 एन (चित्रा 7E और 7F) की समय-समय पर सेक रिलीज से भार को लागू करने से, क्रमश: 0.5 वी और 0.3 वी अप करने के लिए मनाया जाता है। इसके अलावा, जेडएनओ के nanorod- के दोनों सरणियों बढ़ाया outpu उत्पादनटी वोल्टेज और क्रमश: 0.9 वी और 70 एनए के औसत मूल्यों के साथ वर्तमान। COMSOL पैकेज द्वारा किया जाता सिमुलेशन परिणाम ऊपर और नीचे graphene पर जेडएनओ के nanorod- के polarity प्रयोगों और सिमुलेशन (चित्रा 7 डी) से प्राप्त परिणामों के बीच रिवर्स और अच्छा समझौता कर रहे हैं कि पता चलता है।

आकृति 1
एकल परत ग्राफीन की चित्रा 1. विकास। (ए) थर्मल सीवीडी के लिए प्रयोगात्मक स्थापना की एक छवि। (बी) के विकास भट्ठी और एकल परत graphene के लिए (सी) ग्रोथ कदम में घन पन्नी नियुक्ति। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
आकृतिमछली पकड़ने की विधि का उपयोग कर graphene के हस्तांतरण की 2. प्रक्रिया प्रवाह। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र तीन
फ्रीस्टैंडिंग डबल heterostructure के लिए चित्रा 3. संश्लेषण की प्रक्रिया। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा पीजोइलेक्ट्रिक nanogenerator के लिए निर्माण की प्रक्रिया के 4. योजनाबद्ध। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण के लिए यहां क्लिक करें।


चित्रा 5. विद्युत माप सेटअप। (ए) घर बनाया माप प्रणाली योजनाबद्ध और (बी) के माप प्रणाली का एक फोटोग्राफ। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
Hydrothermally उगाया जेडएनओ के nanorod- की चित्रा 6 SEM छवियों। (ए) की वृद्धि के 5 घंटे के बाद एकल heterostructure। विकास और डबल heterostructure फ्रीस्टैंडिंग (डी) के 12 घंटा (बी) और 24 घंटा (सी) के बाद डबल heterostructure। Thi का एक बड़ा संस्करण के लिए यहां क्लिक करेंआंकड़ा।

चित्रा 7
चित्रा 7. पीजोइलेक्ट्रिक nanogenerator के लिए प्रतिनिधि परिणाम है। (ए) गढ़े nanogenerator की एक तस्वीर। आगे (बी) में आउटपुट वोल्टेज और रिवर्स (सी) कनेक्शन। अक्षीय तनाव के तहत एक जेडएनओ के nanorod- साथ पीजोइलेक्ट्रिक संभावित (डी) COMSOL सिमुलेशन। के nanorod- के आयामों एल = 600 एनएम कर रहे हैं और एक = 60 एनएम और बाहरी बल 80 एन है। आउटपुट वोल्टेज (ई) और nanogenerator की धाराओं (एफ)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण के लिए यहां क्लिक करें।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

एकल परत ग्राफीन की सफल विकास के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में माना जाना चाहिए उच्च गुणवत्ता (> 99.8%, Annealed) घन पन्नी की कि कृपया ध्यान दें। अन्यथा, एकल परत graphene समान रूप से नाटकीय रूप से ग्राफीन की चालकता में कमी करने के लिए अग्रणी, घन पन्नी से अधिक हो नहीं रहा है। उच्च तापमान पर एक 1 घंटा annealing घन पन्नी से किसी भी प्रदूषणों से घन पन्नी स्फटिकता के सुधार के साथ ही हटाने में मदद मिलेगी।

जेडएनओ के nanorod- के विकास जलतापीय preheating के लिए शर्तों पर निर्भर करता है, इसलिए, इष्टतम एकाग्रता, तापमान और विकास के लिए समय ध्यान से calibrated किया जाना है। जस्ता नाइट्रेट hexahydrate और एचएमटी की एकाग्रता जेडएनओ के nanorod- के व्यास निर्धारित करता है, additive पी केवल जेडएनओ के nanorod- के पहलू अनुपात में वृद्धि प्रदान पर भी लंबे समय 17,18 के लिए निरंतर जेडएनओ विकास में मदद नहीं मिलेगी।

ठेठ फ्रीस्टैंडिंग एकल के SEM छवियों औरडबल heterostructure 6 चित्र में दिखाया गया है। इन आंकड़ों से देखा जा सकता है, ग्राफीन की तल पर जेडएनओ nanorods की सरणी विकास के 12 घंटे के बाद विकसित करने के लिए शुरू होता है, और उनकी लंबाई रैखिक 0.71 से 1.56 माइक्रोन तक वृद्धि हुई है। इसके अलावा, ग्राफीन की चोटी पर जेडएनओ nanorods की लंबाई रैखिक 12 घंटा पहले वृद्धि हुई है, और फिर नीचे की ओर देसी जेडएनओ के nanorod- के विकास के बाद लगभग 2 माइक्रोन संतृप्त। यह परिणाम जेडएनओ के nanorod- विकास 12 घंटा पहले दिनचर्या जलतापीय के तरीके का अनुसरण करता है कि इंगित करता है, लेकिन डबल heterostructure कारण विघटित बीज परत और ग्राफीन 19 की रिक्ति दोष करने के लिए 12 घंटे के बाद बढ़ने लगते हैं। हम बस डबल heterostructure निर्माण करने के लिए ठेठ जलतापीय तकनीक के विकास के समय विनियमित के बाद से, यहां प्रस्तावित पद्धति ऐसी 2 Tio, हिमपात 2 और फे 3 हे 4 के रूप में अन्य hydrothermally उगाया धातु आक्साइड, के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

बिजली के लिएमाप, यह बिजली के संकेत गढ़े nanogenerator से आते हैं या नहीं, जांच करने के लिए आवश्यक है। Nanogenerator और माप सेटअप के बीच Triboelectricity बिजली के शोर की ओर जाता है, और piezoelectric प्रदर्शन का सही अवलोकन बीच में आता है। यह ध्यान nanogenerator थोड़ा माप सेटअप के साथ संपर्क किया है, जहां प्रारंभिक स्थिति को विन्यस्त करने से बचा जाता है।

सारांश में, इस पांडुलिपि एक जेडएनओ के nanorod- / graphene के / जेडएनओ के nanorod- epitaxial डबल heterostructure fabricating के लिए सतही प्रोटोकॉल का विवरण। डबल heterostructure के निर्माण के लिए बहुमुखी दृष्टिकोण जेडएनओ के nanorod- की संख्या घनत्व लेकिन यह भी एक दिए गए क्षेत्र में डबल heterostructure की विशिष्ट सतह क्षेत्र में न केवल वृद्धि कर सकता है। यह दृष्टिकोण इस प्रकार ठीक इलेक्ट्रॉनिक और optoelectronic एप्लिकेशन की संख्या के लिए के रूप में कार्यात्मक सामग्री की सेवा कर सकते हैं कि स्थानिक व्यवस्था की संरचना में अद्वितीय है nanomaterials के निर्माण के लिए लगातार दो विकास तकनीक का इस्तेमालऐसे टचपैड इलेक्ट्रॉनिक्स, स्मार्ट दस्ताने, implantable उपकरणों, और biosensors के रूप में lications।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cu foil Alfa Aesar 13382
poly(methyl methacrylate) (PMMA) Aldrich 182230
zinc nitrate hexahydrate Sigma-Aldrich 228732
hexamethylenetetramine (HMT) Sigma-Aldrich 398160
polyethylenimine (PEI) Sigma-Aldrich 408719
indium tin oxide (ITO) coated PET Aldrich 639303
Silicone Elastomer Kit Dow Corning Sylgard 184 a, b
Nickel Etchant Type1 Transene Company 41212

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Lee, S., Lee, Y., Park, J., Choi, D. Stitchable organic photovoltaic cells with textile electrodes. Nano Energy. 9, 88-93 (2014).
  2. Pan, S., et al. Wearable solar cells by stacking textile electrodes. Angew. Chem.-Int. Edit. 53, 6110-6114 (2014).
  3. Yang, Y., et al. Pyroelectric nanogenerators for harvesting thermoelectric energy. Nano Lett. 12, 2833-2838 (2012).
  4. Lee, J. H., et al. Highly stretchable piezoelectric-pyroelectric hybrid nanogenerator. Adv. Mater. 26, 765-769 (2014).
  5. Zhong, J., et al. Finger typing driven triboelectric nanogenerator and its use for instantaneously lighting up LEDs. Nano Energy. 2, 491-497 (2013).
  6. Tang, W., Han, C. B., Zhang, C., Wang, Z. L. Cover-sheet-based nanogenerator for charging mobile electronics using low-frequency body motion/vibration. Nano Energy. 9, 121-127 (2014).
  7. Li, S., Yuan, J., Lipson, H. Ambient wind energy harvesting using cross-flow fluttering. J. Appl. Phys. 109, 026104 (2011).
  8. Cha, S. N., et al. Sound-driven piezoelectric nanowire-based nanogenerators. Adv. Mater. 22, 4726-4730 (2010).
  9. Bai, P., et al. Integrated multilayered triboelectric nanogenerator for harvesting biomechanical energy from human motions. ACS Nano. 7, 3713-3719 (2013).
  10. Xu, S., Wang, Z. L. One-dimensional ZnO nanostructures: Solution growth and functional properties. Nano Res. 4, 1013-1098 (2011).
  11. Zhao, M. -H., Wang, Z. -L., Mao, S. X. Piezoelectric characterization of individual zinc oxide nanobelt probed by piezoresponse force microscope. Nano Lett. 4, 587-590 (2004).
  12. Nam, G. -H., Baek, S. -H., Cho, C. -H., Park, I. -K. A flexible and transparent graphene/ZnO nanorod hybrid structure fabricated by exfoliating a graphite substrate. Nanoscale. 6, 11653-11658 (2014).
  13. Zou, X., Fan, H., Tian, Y., Yan, S. Facile hydrothermal synthesis of large scale ZnO nanorod arrays and their growth mechanism. Mater. Lett. 107, 269-272 (2013).
  14. Qiu, J., et al. Single-crystalline twinned ZnO nanoleaf structure via a facile hydrothermal process. J. Nanosci. Nanotechnol. 11, 2175-2184 (2011).
  15. Qiu, J., et al. Synthesis and characterization of flower-like bundles of ZnO nanosheets by a surfactant-free hydrothermal process. J. Nanomater. 2014, 281461 (2014).
  16. Sun, Y., Riley, D. J., Ashfold, M. N. R. Mechanism of ZnO nanotube growth by hydrothermal methods on ZnO Film-coated Si substrates. J. Phys. Chem. B. 110, 15186-15192 (2006).
  17. Qiu, J., et al. The growth mechanism and optical properties of ultralong ZnO nanorod arrays with a high aspect ratio by a preheating hydrothermal method. Nanotechnology. 20, 155603 (2009).
  18. Qiu, J., et al. Solution-derived 40 µm vertically aligned ZnO nanowire arrays as photoelectrodes in dye-sensitized solar cells. Nanotechnology. 21, 195602 (2010).
  19. Shin, D. -M., et al. Freestanding ZnO nanorod/graphene/ZnO nanorod epitaxial double heterostructure for improved piezoelectric nanogenerators. Nano Energy. 12, 268-277 (2015).

Tags

इंजीनियरिंग अंक 107 दो तरफा heterostructures जेडएनओ nanorods जलतापीय तकनीक ग्राफीन पीजोइलेक्ट्रिक nanogenerator थर्मल रासायनिक वाष्प जमाव ऊर्जा संचयन Preheating
Preheating हाइड्रोथर्मल का उपयोग करके Piezoelectrical nanogenerator के लिए जेडएनओ के nanorod- / ग्राफीन / जेडएनओ के nanorod- Epitaxial डबल heterostructure की तैयारी
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Shin, D. M., Kang, S. H., Kim, S.,… More

Shin, D. M., Kang, S. H., Kim, S., Seung, W., Tsege, E. L., Kim, S. W., Kim, H. K., Hong, S. W., Hwang, Y. H. Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal. J. Vis. Exp. (107), e53491, doi:10.3791/53491 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter