Introduction
탄소 나노 튜브는 나노 튜브에 마이크로 미터 크기의 흑연 시트를 압연에 의해 형성되는 원통 나노 입자이다. 때문에 특별한 기계적, 열적 및 전기적 특성 때문에, 탄소 나노 튜브는 광범위하게 자기 조립 된 나노 복합 재료에서의 치료 학적 및 바이오 센서 응용뿐만 아니라 나노 충전제의 기능성 나노 입자에 대한 새로운 후보로 연구되었다. 1-3 그러나, 그들의 가난한 용해도 및 일반적으로 사용되는 유기 및 수성 용매에 번들을 향한 강한 선호 생물학적 응용 프로그램에서 쉽고 환경 친화적 인 처리뿐만 아니라 발전을 방해. 따라서, 이러한 초 초음파 처리, 화학적 표면 개질, 및 계면 활성제와 블록 공중 합체를 사용하여 비 - 공유 작용으로서 작용의 다양한 방법은, 4-9의 CNT 표면을 수정하고 넓은 범위의 분 산성을 향상시키기 위해 개발되어왔다 용매. 비 공유 functiona물리적 표면 처리에 기초하여 사용 효율 방법은 극한 CNT 특성에 어떠한 표면 개질 의한 억제를 최소화 할 수 있기 때문에 특히. 유망한 견고한 전략으로 여겨진다 일자 10, 분산 효율을 향상시키기 위해 많은 노력이있어왔다 염기성 계면 활성제 (예를 들면, SDS, CTAB, NaDDBS), 7,11 양친 성 블록 공중 합체, 8 바이오 물질 (예, DNA), (12, 13) 및 합성 중합체를 포함한 분산 기능 제의 다양한 형태를 채용하여 비공유 기능화 방법 (예를 들면, 공액 폴리머, 방향족 폴리머). 14,15
PEO-PPO-PEO 중합체 개의 친수성 폴리 (에틸렌 옥사이드)로 이루어지는 트리 블록 공중 합체의 종류 (PEO) 모두의 사슬을 공유 한 소수성 폴리 (프로필렌 옥사이드) 중심 (PPO) 체인에 결합 단부 가능성을 확장 할 수있다 비공유 기능화 된 탄소 나노 튜브의 응용 IN 수용액. 이러한 중합체는 PEO 의한 사슬의 최소 독성에 CNT의 표면뿐만 아니라, 수성 매질 및 기타 중합체 매트릭스 엄청난 생체 적합성을 나타내는 행뿐만 친화적 인 인터페이스를 제공한다. 이것은 의용 애플리케이션 중합체 코팅 탄소 나노 튜브의 이용뿐만 아니라 환경 분산의 넓은 범위에서 쉽게 가공을 용이하게한다. 12,16-17 게다가, 외부 자극에 대한 그들의 성 응답에 따라 이들 중합체의 풍부한 열역학적 상 동작이 가능 인트라 및 인터 입자 구조를 가역적으로 정밀하게 제어 할 수있는 스마트 블록 공중-CNT 혼성 나노 구조물의 제조. 18-21 여기서, 우리의 가변 밀봉 층과 CNT 계 하이브리드 나노 입자의 제조를위한 프로토콜을 제시 PEO105-PPO70-PEO105 (폴록 사머 407). 얻어진 구조는 소각 중성자 산란 (SANS)을 특징으로한다. 이 작품은부터 소개 할 것으로 예상된다전자 스마트 기능적 빌딩 블록의 개념 및 비 전문가가 쉽게 오크 리지 국립 연구소의 상세한 특성에 대한 블록 공중 합체 기능화 된 CNT 현탁액 및 사용 SANS를 준비하는 데 도움이.
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Protocol
참고 :이 프로토콜은 나노 물질의 취급에 특별한주의가 필요합니다. AS-구입 단층 카본 나노 튜브 (SWNT로)을 미세 분말 형태로 존재하며, 따라서 이들은 수용액을 분산시키기 전에 나노 유해 물질로 간주되어야한다. 물질 안전 보건 자료 (MSDS)에 설명 된 적절한 안전 장비를 사용하십시오.
폴록 사머 407 / SWNT 수성 현탁액 1. 준비
주 : 사용 된 블록 공중 합체의 미셀 임계 온도 (CMT)보다 낮은 온도에서 모든 샘플 준비 절차를 진행. 폴록 사머 407 / SWNT 시료는 폴록 사머 407 (30 ° C)의 CMT 이하, 20 ° C에서 제조 하였다. (21)
- 폴록 사머 407 수용액의 제조 (w / w 0.25 %)
- 완전히 폴록 사머 407 분말 70 g의 D 2 O의 0.175 g을 용해
참고 : D 2 O는 SANS에 사용됩니다측정. 70g의 D 2 O는 대략 실온에서 63.2 mL로한다. 다른 목적을 위해, H 2 O를 사용하는 것이 좋습니다.
- 완전히 폴록 사머 407 분말 70 g의 D 2 O의 0.175 g을 용해
- 원유 폴록 사머 407 / 단일 벽 탄소 나노 튜브 현탁액의 제조
- 별도로 두 개의 50 ML 원뿔 원심 분리기 튜브 (관 1 관 2) 0.01 g의 SWNT 분말을 추가합니다.
- 튜브 하나에, 폴록 사머 407 용액 (1.1.1)의 31.6 ML을 추가하고 튜브 (2)에 남아있는 용액 31.6 ml를.
- 와류 혼합하여 5-10 분 동안 튜브 (1) 및 (2)의 현탁액을 혼합한다.
- 수조에 관 (1)를 놓습니다. 안전하게 튜브 위치를 수정합니다. 에어 서스펜션 인터페이스 수조에서 물의 표면에 도달 할 때까지 (도 1)는 튜브를 딥.
- 튜브의 바닥에 퇴적 된 SWNT로 인해 초음파 전파 F에 산산조각 및 확산 시작하기 전까지는 0 %에서 서서히 초음파 전력을 증가 튜브 (1)의 현탁액 내로 초음파의 선단부를 담궈 초음파 분쇄기 팁을 ROM. 25 ° C 이하, 현탁액 온도를 유지하면서 20 ℃에서 60 분 동안 초음파 현탁액을 처리한다.
참고 : 서스펜션에 1cm보다 깊은 선단을 넣지 마십시오. 어느 물 용기의 온도를 제어함으로써, 또는 적절하게 조 리필 25 ° C 이하, 현탁액 온도를 유지한다. - 반복 관 2 1.2.4와 1.2.5 단계를 반복합니다.
- 5 Methylsalicylic 산의 부재 및 존재하에 폴록 사머 407 / SWNT 현탁액의 제조
- 원심 분리기 20 ° C에서 9,800 × g 2 시간에서 원유 튜브 1 현탁액 2.
- 별도로, 새로운 튜브에 각각의 튜브에서 상층 액 15 mL로 이동합니다.
- 튜브 (2)에서 가져온 상층 액에 5 methylsalicylic 산 (5MS)의 0.015 g을 용해하고, 샘플 # 2 등이 혼합물 레이블을 붙입니다. 샘플 # 1과 관 (1)에서 다른 뜨는 레이블.
참고 : 파쇄 중성자 소스 (SNS)의 빔라인에서 일하려면 허용 beamtime 제안이 필요합니다. 방사선 안전 교육 및 기타 악기 별 교육도 사전에 필요합니다. 액세스 및 훈련 정보는 SNS 사용자 오피스에서 제공하고 neutrons.ornl.gov에서 찾을 수 있습니다.
- 샘플로드
- 비정질 석영 밴조 셀과 다른 밴조 셀에 샘플 # 2 (그림 2A-1)에 샘플 # 1의 부하 0.3 ml의. 두 셀에 뚜껑을 넣고 뚜껑 주위에 안전하게 테이프를 배치하여 그들을 봉인.
- 알루미늄 셀 홀더 (도 2A-III)에 대한 스페이서의 밀폐 셀 (도 2A-II) 중 하나를 배치하고 알루미늄 밴조 셀 홀더 (도 2b)을 조립한다. 동일한 방식으로 밴조 셀 홀더의 다른 세트와 다른 셀을 조립.
- EQ를-SANS 샘플 패드 (그림 3A)의 다른 샘플 위치에 조립 된 세포를 넣습니다. 패의 샘플 위치의 목록을 확인합니다.
- 측정
- 주어진 예제 스크립트를 참조, 악기 과학자의 도움으로 스크립트의 SANS의 측정 구성을 설정합니다.
참고 : 실제 SANS 측정 동안 사용되는 스크립트의 일례에 대한 간략한 설명과 함께 보충 자료 제공된다. 이 예는 특히 9.1 <λ <13.2 10mm 샘플 조리개 고정 1.3 m 샘플에 검출기 거리에서와 파장 대역을 사용하는 두 개의 샘플 (샘플 번호 1, 2 #)의 SANS 측정을 위해 설계 30mm의 빔 스톱. 스크립트 예 샘플 # 1 및 # 2에 대한 수정없이 사용할 수있다.- 0.4 Å - - 0.01의 Q-범위를 커버하기 위해 1, 9.1 Å <의 파장 대역을 선택λ <13.2 및 스크립트 예에 도시 된 바와 같이 파장에 검출 위치로 1300 및도 9를 입력하여 1.3 m의 샘플 간 거리 검출기.
- 10 밀리미터 샘플 조리개와 30mm의 빔 스톱을 사용하려면, 스크립트의 빔 정지 및 구멍의 XY 위치를 설정합니다.
- 모두 전송 및 샘플 산란 측정을위한 시료의 위치와 해당 이름을 설정합니다.
- 빔 시간에 대응하는 폴더에 스크립트를 저장한다.
- PyDAS 제어 창 (그림 3B)의 오른쪽에있는 '스크립트 실행'을 클릭하고 저장된 스크립트를로드하여 측정을 수행 할 수있는 스크립트를 실행합니다.
- 실험이 끝난 후에 측정이 완료된 것을 계기 팀에게 알린다.
- 주어진 예제 스크립트를 참조, 악기 과학자의 도움으로 스크립트의 SANS의 측정 구성을 설정합니다.
3. SANS 데이터 감소와 분석
- SANS 데이터 감소 프로세스
- 측정 데이터의 환원악기 팀의 도움으로, analysis.sns.gov 제공 MantidPlot 23 ~ 24 소프트웨어를 사용합니다.
참고 : MantidPlot 소프트웨어를 실행하는 자세한 설명이 analysis.sns.gov 웹 페이지에서 찾을 수 있습니다. - MantidPlot 내에서, 인터페이스 메뉴에서 EQSANS 감소 인터페이스를 엽니 다. (인터페이스> SANS> ORNL SANS). 입력 데이터 감소 프로세스에 대한 모든 필요한 정보.
주 : 데이터 감소 프로세스의 중요 정보의 대부분은 기계 팀에 의해 제공된다. 자세한 내용은 관련 스크린 샷도 보충 자료에 나와 있습니다. - 입력 '감소 옵션'탭에서 필요한 모든 정보를 제공합니다.
- 입력 표준 시료 측정에서 절대 스케일 팩터. 그 산란 강도 알려진 잘 특징 표준 시료의 측정에서 절대 강도를 얻습니다 (I (0) = 450cm - 1)과 드 바이 - Buche 산란 모델로 적합. 입력 기기 팀에 의해 제공되는 암전류 파일 이름.
- '솔리드 각도 보정', 'Q 해상도', '사용 설정 파일', '올바른 TOF'및 '해당되는 구성 파일에서 사용자 마스크'에 대한 옵션을 선택합니다.
- 10mm에 샘플 구멍 직경을 설정합니다. 선형 Q 비닝 (binning) 방식으로 200 Q 쓰레기통 설정 번호입니다. 또한 입력 기기 팀에 의해 제공되는 마스크 파일명.
- 입력 필요한 모든 정보는 '감지기'탭을 완료합니다.
- (적합 직접 빔 옵션) '빔 파인더를 사용하여'확인 '감도 보정을 수행 할'. 빈 빔 측정의 실행 횟수를 이용한 빔 중심의 데이터 파일을 찾는.
- 입력 기기의 과학자에 의해 제공되는 감도 데이터 파일 이름. 각각 최소 및 최대 0.5 및 2.5 허용 감도 범위를 설정합니다. 확인 및# 39;를 사용하여 샘플 빔 센터 '.
- 입력 '데이터'탭에 필요한 모든 정보를 제공합니다.
- '데이터 파일을 산란'에서 샘플 산란 실행 번호를 입력합니다. cm의 샘플 두께를 지정합니다. '전송 계산'을 선택합니다.
- '샘플 직접 빔 데이터 파일'에서 샘플 전송 실행 번호를 입력합니다. '빈 직접 빔 데이터 파일'에서 빈 빔 실행 번호를 입력합니다.
- '백그라운드 데이터 파일'을 확인하고 실행 번호를 산란 배경을 입력합니다. '전송 계산'을 선택합니다. '샘플 직접 빔 데이터 파일'에서 배경 전송 실행 번호를 입력합니다.
주의 : 이러한 경우에, 데이터 파일 산란 빈 밴 셀 백그라운드 산란이다. - '빈 직접 빔 데이터 파일'에서 빈 빔 실행 번호를 입력합니다. 일반적으로이 번호는 빈 빔 실행 번호 (3.1.5.2)과 동일합니다.
- 를 클릭 실행 '감소'데이터 감소.
주 : 출력로서 지정된 폴더에 기록 _ Iq.txt ##### ##### 샘플 산란 파일의 실행 수이다. ASCII 포맷으로 데이터 파일에 사용된다.
- 측정 데이터의 환원악기 팀의 도움으로, analysis.sns.gov 제공 MantidPlot 23 ~ 24 소프트웨어를 사용합니다.
- 모델 피팅 분석
참고 SasView 원래 NSF 당스 프로젝트의 일부로서 개발 된 소각 산란 분석 소프트웨어 패키지이며, 현재의 시설의 국제 협력 (http://www.sasview.org/)에 의해 관리된다. 소프트웨어 패키지는 http://sourceforge.net/projects/sasview/files/에 다운로드 할 수있다.- SasView을 실행하고 '데이터 탐색기'창에서 '데이터로드'를 클릭하여 데이터 파일을로드합니다.
- '피팅'옵션 '보내기'를 클릭하고 팝업 창에 데이터 그림을 선택합니다.
- '맞춤 패널'에서 모델 범주에서 "모양"을 선택하고 모델 드롭 박스에서 "CoreShellCylinderModel"를 선택합니다. <모델 곡선 가능한 데이터 곡선에 가깝게 리> 매개 변수 값을 조정한다.
참고 : 산란 길이 밀도를 계산하려면 도구 메뉴에서 SLD (산란 길이 밀도) 계산기를 사용합니다. - 피팅 패널에서 "사용의 DQ 데이터"와 "사용 DI 데이터"를 선택합니다. 피팅에 대한 데이터의 Q 범위를 조정합니다. 피팅 데이터를 실행하기 위해 '맞춤'을 클릭합니다.
원자 힘 현미경을 사용하여 4 실제 공간 관측 (AFM)
- 스핀 코팅 법을 이용하여 실리콘 - 웨이퍼에 샘플 준비
- AFM 측정의 경우, 샘플 # 1 (1.3.3)에서 0.1 ml의 시료 용액을, 1.9 ㎖의 탈 이온수와 함께 혼합한다.
- 스핀 코터에 깨끗한 실리콘 웨이퍼 (12mm × 12mm)를 놓습니다. 진공 척을 이용하여 웨이퍼의 위치를 고정.
- 각각의 회전 속도와 분 (RPM) 당 1,500 회전 60 초에서 실행 시간을 설정합니다. 와 웨이퍼의 노출 된 표면을 습윤희석 된 샘플. 스핀 코팅을 시작합니다.
- 진공 펌프의 전원을 끄고 스핀 코터에서 코팅 된 웨이퍼를 제거합니다.
- AFM 측정
- 양면 접착 테이프의 탄소를 사용하는 철 디스크에 스핀 - 코팅 된 웨이퍼 (4.1.4)를 부착.
- 제 스캐너의 노출 된 영역의 에지에 가까운 표본 디스크 (4.2.1)를 가지고, 디스크의 바닥면을 완전히 스캐너의 상부 커버까지 중심을 향하여 디스크 슬라이드.
참고 : 스캐너의 상단에 자석이 강하게 철 디스크를 끌어 당기는 매력이 있기 때문에 갑작스러운 접촉을 피하십시오. 부드럽게 디스크 및 스캐너의 두 가장자리 사이의 접촉을합니다. - 스캐너의 주사 탐침 현미경 (SPM) 헤드를 탑재하고 케이블을 연결합니다.
참고 : 익스트림 관리 스캐너 (에서)로를 SPM 헤드를 이동하거나 도킹 (제거)하는 동안 지불해야합니다. 헤드가 스캐너 스테이지로부터 분리 될 때, 상기 헤드 대향 upwa의 바닥면을 유지모든 시간을 RDS. - 기기가 제공하는 제어 소프트웨어를 실행하고 '시스템 설정'창에서 도청 모드를 선택합니다.
- 광학 현미경 및 미세 손잡이를 조정함으로써, 상기 X 축 및 Y 축 광학 스테이지를 이동하여 모니터 화면의 중앙에 캔틸레버 팁을 놓는다.
- 스핀들 모터 헤드 레이저 정렬 노브를 조정하여 레이저를 정렬. 대략 캔틸레버의 적색 레이저 점을 찾아 모니터에 표시되는 점을 추적하여 캔틸레버 끝의 중간 점을 이동합니다.
주 : 레이저가 적절하게 정렬 될 때 핑크 반사 스폿이 레이저 배향 윈도우에 나타난다. - 레이저 정렬 창의 중심 분홍색 반사 이미지의 위치를 검출하여 정렬. 사분면 포토 다이오드 (QPD) 신호의 합이 2보다 큰 V (- 2.4 V 2.1) 적어도 때까지 SPM 헤드의 광 검출기 노브를 조정.
- 조정 캔틸레버 조정 위스콘신에서 자동 튜닝을 사용하여 캔틸레버를ndow. 1000 kHz에서 - 0의 주파수 범위에서 오토 튜닝을 실행합니다.
- 포커스 노브를 조정하여 초점 현미경으로 웨이퍼 표면을 준비한다.
- '모터 스테이지'창에서 위쪽 및 아래쪽 화살표를 사용하여 웨이퍼 표면을 향해 천천히 캔틸레버 끝을 드라이브. 선단이 시료 표면에 접촉하기 전에 이동을 멈춘다.
주 : 선단이 웨이퍼에 접근하면, 팁의 흐린 검은 영상이 모니터에 표시되고 팁과 웨이퍼 표면을 접촉 할 때 이미지가 선명해진다. 끝이 물리적으로 시편에 접촉하지 마십시오. 그것은 손상 샘플 악기 모두. 어두운 흐린 이미지가 표시 될 때 팁을 중지합니다. - 도구 모음에서 참여 버튼을 클릭합니다.
- 제 대규모 화상을 취득하기 위해서, 스캔 사이즈 (50-10 μm의) 샘플링 수 (512-1,024), 팝업 윈도우의 스캔 속도 (Hz에서 0.5 ~ 0.6)을 선택한다.
- 스캔을 시작합니다. 점차적으로 P (비례 게인), I (적분 게인) 및 D를 (수직 드 조정파티클 및 기판 배경 사이의 명암 스캔 화상으로부터, 입자 형상 및 경계가 명확하게 인식 할 너무 낮 으면 변곡점) 값.
참고 : 새로운 PID 값 세트를 입력하면, 검색 프로세스가 자동으로 다시 시작됩니다. - 대규모 영상에서 관심있는 영역이있는 경우, 스캔 사이즈의 적절한 세트로 검사를 다시 실행 X 오프셋, Y 오프셋, 및 시료 번호.
- 측정 후 프로브를 분리합니다.
주 : 캔틸레버 팁과 샘플 손상을 방지하기 위해, 프로브 헤드를 상향 조정한다. 제 프로브 헤드를 제거하고, 시료를 분리 디스크.
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Representative Results
폴록 자머 407 코팅 된 SWNT 나노 막대 현탁액 중요한 두 과정으로 나누어 질 수있는 시료 전처리 과정 (도 4)을 사용하여 제조 하였다; 울트라 소니 케이션하고, 원심 분리를 이용하여 번들 집합체에서 개별적으로 안정화 된 단일 벽 탄소 나노 튜브의 분획 공정을 이용하여 SWNT 표면에 폴록 사머 407의 물리적 흡착 방법.
산세 산란 강도는 제조 폴록 사머 407 / SWNT / D 얻어졌다 5MS의 20-60 °의 부재 (도 5a)에서 C 및 존재 (도 5b)의 온도 범위에서 2 O 샘플. 낮은 Q 영역 1 동작 - 질문과 산란 강도 (<0.02 Å은 - 1) 수성 매질 원통형 막대 형상 입자의 존재를 나타낸다. (60)에 20 ° C의 온도를 변화시킴으로써° C의 5ms 또는 첨가제를 첨가함으로써이 산란 강도 명확한 변화를 보여준다; 중간 Q-지역에서 높은 Q에 시프트 (0.02-0.05 Å - 1) 높은 질문에서 피크의 개발 (약 0.11 Å는 - 1) 관찰된다. 때문에 온도 제어 및 5MS-또한 이러한 유사한 변화는 단일 벽 탄소 나노 튜브에 폴록 사머 407-봉지 층의 구조 변화에서 시작. 도 6A-6D는 CNT 코어에 요약 된 바와 같이 / 소수성 내부 쉘 / 수화 폴록 사머 407 층은 폴록 사머 407의 소형 원통 층에 의해 캡슐화 SWNT 실온에서 폴록 사머 407의 구형 미셀 캡슐화 SWNT의 구조 변화를 겪게 높은 온도. 구조적 변화는 5MS 첨가제의 유무에 관계없이 온도를 변화 가역적이었다; 수화 중합체 얼룩의 크기는 가역적 20 ° C에서 60 ° C 사이의 온도 범위에서 조절 하였다. 이 캐릭터 라인 중폴록 사머 407 층 uctural 변화 여러 폴록 사머 407 체인 구성 (45) Å, 관성 반경 구면 폴록 사머 407 미셀, 관성 반경보다 콤팩트 SWNT 코어를 둘러싸 단쇄 블롭 세트된다 30 Å의.
온도 제어 및 방향족 모두 첨가제에 따라 구조적 변화는 폴리머, 물, 단일 벽 탄소 나노 튜브 사이의 분자간 상호 작용의 변화에 의해 천명이다. 온도 증가 PPO 및 PEO 블록 증가 소수성 물보다 SWNT 코어 표면 흡착 중합체의 강한 상호 작용을 야기한다. (21) 그 결과, 흡착 된 중합체보다 효율적 소수성 코어를 커버하고, 감소, 고온에서의 소형화 봉지 층을 형성 계면 자유 에너지. 이러한 경향은 더욱 때문에 SWNT와 벤젠과의 우선적 인 상호 작용에 5MS의 존재 하에서 촉진 될 수있다5MS뿐만 아니라 5MS의 강한 경향의 반지 (407) (21, 22)은 특히, 측정 된 내부 쉘 두께 (그림 6B)이 약 3 Å 가까운 5MS 분자와 단일 벽 탄소 나노 튜브 표면 사이의 평면 거리로 폴록 사머와 바인딩 21은 추가 5MS가 SWNT의 면적을 점유하고, 중합체에 친숙한 인터페이스를 제공하는 것을 선호 예측과 잘 일치한다.
SANS 연구에 대한 보완 조사로 폴록 사머 407 / 단일 벽 탄소 나노 튜브 나노 막대는 AFM을 사용하여 실제 공간에서 관찰되었다.도 7a 및도 7b는 실리콘 웨이퍼에 스핀 코팅했다 폴록 사머 407 / 단일 벽 탄소 나노 튜브 나노 막대의 모드 AFM 이미지를 도청하고 있습니다. 이들 AFM 이미지 물만 않고 나노 막대의 건조 형태를 표시하지만, 이들은 드 번들 및 단일 벽 탄소 나노 튜브의 분산액의 기록뿐만 아니라, 나노로드의 길이 분포를 제공한다.
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그림 SWNT 안정화를위한 초음파 공정 1. 스냅 샷. 팁의 감소와 함께 샘플 튜브를 수조에 넣고있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
(I) 밴조 셀 (II) 스페이서, 및 (iii)를 포함하는 홀더도 2 알루미늄 밴 셀 SNS에서 EQ-SANS 실험을위한 홀더. (A) 분해 부품. (B) 조립 부품. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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그림 3. 표준 EQ-SANS 실험 환경. (A) 샘플 부스 및 빔 라인에서 (B) 제어 소프트웨어입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
폴록 사머 407 / SWNT 그림 4. 단순화 된 샘플 준비 절차 (샘플 # 1), 폴록 사머 407 / SWNT / 5MS (샘플 # 2) 현탁액.이 최종 현탁액의 단일 벽 탄소 나노 튜브와 폴록 사머 407 사이의 질량 비율은 TGA (열 중량 분석에 의해 측정 하였다 ) 동결 건조 (*) 후. (이 그림은 심판의 허가 수정되었습니다. (21) 저작권 2015 미국 화학 학회.)K ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
60 ° C. (A) 폴록 사머 407 / SWNT / D 2 O 시료에 20 ° C의 온도 범위에서 측정도 5 SANS 강도. (B) 폴록 사머 407 / SWNT / 5MS / D 2 O 샘플. 실선은 수정 된 코어 / 쉘 / 체인 모델을 사용하여, SANS 데이터를 피팅하여 얻어지는 곡선이다. 질문 - 0.01 Å 주위에 낮은 Q 영역에서 한 행동 - 1 현탁액의 막 대형 입자의 존재를 나타냅니다. 곡선은 명확성을 위해 이동하고있다. (이 수치는 심판. (21) 저작권 2,015에서 허가를 수정되었습니다, 미국 화학 학회.) 이 figu의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오레.
그림 A SANS 모델 적합 분석 밀봉 층 6. 상세한 구조. (A) 반경이 없을 SWNT 표면에 선회 폴록 사머 407 쇄 얼룩 (R의 g)와 소수성 내부 쉘 층 (B) 두께 (T 1)의 20 ° C 내지 60 ° C의 온도 범위에서 (다이아몬드) 및 5- Methylsalicylic 산 (5MS)의 존재 (사각형). R의 g는 가역적 관계없이 5MS의 존재 (내부 십자가와 충전 마커) 프로세스를 가열 (작성 마커)를 통해 온도를 제어 및 냉각에 의해 변경되었습니다. (CD) 개략 단면도도 실온 (위) 및 온도 증가 또는 첨가제를 (아래)를 추가로 구조적인 변화에서 폴록 사머 407 / SWNT 나노 막대 SANS 대한 분석을 제안했다. (이 그림 하의는 심판의 허가를 수정되었습니다. 21. 저작권 2015 년 미국 화학 학회.) 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
실리콘 웨이퍼에 스핀 코팅 폴록 사머 407 / SWNT 나노 막대의도 7 탭핑 모드 AFM 이미지. (A) 높이 채널 영상은 z- 방향 두께 정보를 제공한다. (나) 도청 진폭 채널 이미지 증착 나노 입자의 명확한 경계를 제공합니다. 스케일 바 : 1 ㎛. (이 그림은에서 심판. 21 저작권 2015 권한 수정되었습니다, 미국 화학 학회.) 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
SANS 및 AFM 측정 SWNT를 성공적 드 번들로 개별적으로 폴록 사머 407 트리 블록 공중 합체를 사용하여 수성 용액에 분산 한 것으로 나타났다. 이 시료 제조 방법에있어서, 초 원심 분리, 초음파 처리는 최종 현탁액의 특성을 결정하는 중요한 단계이다. 용액을 함께 묶을 코팅의 SWNT를 강제 단일 벽 탄소 나노 튜브 사이의 강한 상호 작용은, 블록 공중 합체와 개별 SWNT를 안정화 극복되어야한다. 적절하게 긴 시간 동안 충분한 에너지를 제공하여, 중합체는 에너지 장벽을 극복하고 성공적 SWNT를 안정화 할 수있다. 그럼에도 불구하고, 현탁액의 모든 SWNT 번들을 제거 너무 어렵고, 따라서, 분류 프로세스는 높은 순도와 품질의 샘플을 제조하는 것이 중요하다. 초음파 분해 능력, 원심 속도, 상등액을 수집 체적 최적화해야하는 경우 샘플에있는 개선순도와 수율 속도가 필요하다.
이 방법을 사용하면 다양한 크기의 열 가역 CNT / 고분자 나노 입자는 트리 블록 공중 합체의 분자량을 변화시켜 제조 할 수있다. 특정 직경을 가지는 카본 나노 튜브를 선택적으로 용해 될 수 있도록 양친 성 블록 공중 합체를 이용하여 탄소 나노 튜브의 안정화 크기 선택성을 나타낸다 것으로 예측되고있다.이 연구에서 25 SANS 분석은 합성 된 나노로드의 SWNT 코어의 직경을 갖는 것을 알 평균적으로 약 7.2 Å. 이 폴록 사머 407도 7-14 Å의 직경을 갖는 것으로 알려져있다 HiPCo (고압 일산화탄소)의 SWNT 중 7-8 Å 주변의 상대적으로 작은 직경과 단일 벽 탄소 나노 튜브를 용해 할 수 있다는 것을 의미한다. (26)을 따라서의 합리적 선택이 분자량 및 PEO-PPO-PEO 중합체의 PEO / PPO 질량비 어느 단일 벽 또는 다중 벽 탄소 나노 튜브의 관련을 이용할뿐만 아니라, 연구자있게그들의 직경의 작은뿐만 아니라에 크기 선택적으로이 전략을 통해 고분자 - 탄소 나노 튜브를 하이브리드 나노 막대를 제조.
PEO-PPO-PEO 중합체 코팅 된 CNT 나노 막대의 다양한는 동일한 제조 방법으로 제조 할 수 있지만, 실제 공간에서의 상세 구조의 특성에 대한 방법이 상당히 제한적이다. 일반적으로 사용되는 광학 현미경 장비 때문에 매우 작은 입자 크기로 적합하지 않다. 전자 현미경 (EM) 및 AFM 기술은 한계가있다. 건식 EM 및 AFM 기술에 필요한 용매를 증발시켜 원위치 특성화 방지 및 형태 변화를 야기 할 수 있으며, 극저온 EM 온도가 담금질 온도 조절 실시간 관측을 방지한다. 따라서, 소각 산란 기술을 사용하여 Q 공간에서의 구조적 특성이 시스템에 필수적이며, 다른 실제 공간 관찰 상보 방식으로 제공 될 수 있다면 또한보다 강력하다.
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이 가공에 의해, 상기 합성 된 하이브리드 나노 입자가 밀봉 구조의 감지 온도에 따라 반응을 나타내는 것으로 입증된다. 이러한 시스템은 높은 순서로 나노 자기 조립 및 그 인트라 및 인터 입자 구조를 가역적으로 외부 자극에 대한 응답으로 제어되는 스마트 기능적 빌딩 블록들에 대한 흥미있는 모델을 제시한다. 제시된 기법은 잘 정렬 된 자기 조립 시스템 제조라는 것으로하지만, 여전히 이들이 장치에서 이용 될 수 있기 전에 극복해야 할 과제가있다. 예를 들어, 초음파 후 CNT는의 전체 세 가지 차원 순서를 제한 길이가 균일하지 않다. 그럼에도 불구하고, 형상 가변 나노 빌딩 블록의 제조의 성공적인 디자인으로 유망한 기회를 제공자기 조립 스마트 기능성 재료.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| HiPco Single-walled carbon nanotubes | Unidym | P2771 | |
| Pluronic F127 | BASF | 9003-11-6 | Mw = 12.6 kg/mol |
| 5-methylsalicylic acid | TCI America | C0410 | |
| Ultrasonic processor | Cole-Parmer | ML-04714-52 | |
| Sorvall 6 plus centrifuge | Thermo Scientific | 46910 | |
| Innova AFM | Bruker | ||
| Si-wafer | Silicon Quest International | 150 mm in diameter; N type <1-1-1> cut; 1-10 Ohm/cm; Single-side polyshed (675 ± 25 μm); Diced (12 mm x 12 mm) |
References
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