इस कार्य में, हम लोहे के नैनोवायर बनाने के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं, जिसमें टेम्पलेट के रूप में उपयोग की जाने वाली छिद्रयुक्त एल्यूमिना झिल्ली का गठन, इलेक्ट्रोलाइट समाधान का उपयोग करके टेम्पलेटमें इलेक्ट्रोडजमाव, और समाधान में नैनोवायर्स की रिहाई शामिल है।
चुंबकीय नैनोवायर्स के पास अद्वितीय गुण होते हैं जो बुनियादी भौतिकी, बायोमेडिसिन और डेटा संग्रहण सहित अनुसंधान के विभिन्न क्षेत्रों के हित को आकर्षित करते हैं। हम एनोडिक एल्यूमिना ऑक्साइड (एएओ) टेम्पलेट्स में इलेक्ट्रोकेमिकल जमाव के माध्यम से लोहे (Fe) नैनोवायर्स के लिए एक निर्माण विधि प्रदर्शित करते हैं। टेम्पलेट्स एल्यूमीनियम (अल) डिस्क के anodization द्वारा निर्मित कर रहे हैं, और pores लंबाई और व्यास anodizing शर्तों को बदलने के द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं. लगभग 120 एनएम के एक औसत व्यास के साथ Pores इलेक्ट्रोलाइट के रूप में oxalic एसिड का उपयोग कर बनाए जाते हैं. इस विधि का उपयोग करना, बेलनाकार नैनोवायर संश्लेषित कर रहे हैं, जो एक चयनात्मक रासायनिक etchant का उपयोग कर एल्यूमिना भंग द्वारा जारी कर रहे हैं.
Cylindrical चुंबकीय Nanowires आशाजनक अनुप्रयोगों की एक किस्म के लिए पिछले दशक में ब्याज की एक विशाल राशि को आकर्षित किया है. Nanowires उपन्यास सामग्री है कि अद्वितीय गुण होते हैं, मुख्य रूप से एक उच्च पहलू अनुपात और आकार एनिसोट्रोपी1के कारण कर रहे हैं. इन गुणों की वजह से, Nanowires व्यावहारिक अनुप्रयोगों की एक संख्या के लिए अद्वितीय प्रणालियों और उत्कृष्ट मॉडल वस्तुओं माना जाता है: प्रवाह सेंसर2, चुंबकीय जुदाई3, जैव प्रेरित स्पर्श सेंसर4, ऊर्जा कटाई 5, कैंसर उपचार2,6, दवा वितरण7,8, और एमआरआई विपरीत एजेंट3,9. Nanowires भी अन्य अनुप्रयोगों के लिए आदर्श माना जाता है: चुंबकीय बल माइक्रोस्कोपी10, विशाल मैग्नेटो प्रतिरोध11, स्पिन हस्तांतरण टोक़12,13, और डेटा भंडारण उपकरणों14, 15.
आदेश में अपने पूर्ण लाभ के लिए इन नैनोवायर्स का दोहन करने के लिए, एक reproduible निर्माण विधि है कि उच्च गुणवत्ता और विशिष्ट गुणों के नैनोवायर पैदावार की आवश्यकता है. एल्यूमीनियम के anodization आत्म संगठित पैदा करता है, उच्च नियंत्रित pores व्यास के साथ बेलनाकार pores का आदेश दिया. इस वजह से, एएओ टेम्पलेट्स महंगी लिथोग्राफी तकनीकों पर नैनो प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों में पसंद कर रहे हैं। पाड़ के रूप में इन झिल्ली का उपयोग करना, Nanowires प्रत्यक्ष वर्तमान द्वारा बनाया जा सकता है (डीसी), बारी वर्तमान (एसी), या स्पंदित डीसी इलेक्ट्रोडस्थिति. झिल्ली के निर्माण की प्रक्रिया और नैनोवायर्स के जमाव को नियंत्रित करना, चुंबकीय नैनोवायर्स की एक विस्तृत श्रृंखला विशेष अनुप्रयोगों1के लिए बनाई जा सकती है। यहाँ, हम Fe Nanowires के निर्माण की रिपोर्ट, झरझरा एल्यूमिना झिल्ली है कि टेम्पलेट के रूप में प्रयोग किया जाता है के गठन सहित, इलेक्ट्रोड समाधान का उपयोग कर टेम्पलेट्स में इलेक्ट्रोड, और समाधान में नैनोवायर्स की रिहाई.
किसी भी अन्य नैनोसामग्री उत्पादन में के रूप में, उच्च गुणवत्ता वाले समाधान और सामग्री इस प्रोटोकॉल में आवश्यक हैं। इलेक्ट्रोपॉलिशिंग और इलेक्ट्रोडिपॉजिटिंग समाधानों का कई बार पुन: उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, anodization समाधान केवल एक बार इस्तेमाल किया जाना चाहिए और ताजा बनाया जाना चाहिए. अल वापस हटाने के बाद, झिल्ली बहुत कमजोर हैं और अगर ध्यान से संभाला नहीं टूट सकता है. झिल्ली सुखाने जब एन2 सीधे लागू नहीं किया जाना चाहिए। anodization से पहले सभी प्रक्रियाओं छिद्र संरचनाओं के आत्म आदेश के लिए समान रूप से महत्वपूर्ण हैं. सतह दोष, गड्ढे, और खरोंच खराब आदेश नैनोपोरों के लिए नेतृत्व कर सकते हैं।
चरण 2 में उत्पन्न एल्यूमिना झिल्ली की मोटाई आमतौर पर लगभग 60 डिग्री सेल्सियस होती है, जिसकी आवश्यकता हमारे लिए नैनोवायर से अधिक है। यदि अब नैनोवायर्स की आवश्यकता है, तो इस प्रोटोकॉल को एनोडाइजेशन के समय में वृद्धि करके मोटा झिल्ली बनाने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। इन नैनोपोर्स को खड़े नैनोवायर्स की सरणियों के गठन के लिए टेम्पलेट्स के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है या एल्यूमिना संरचना के बाद रासायनिक हटाने के द्वारा जारी किया जा सकता है। इसके अलावा, विभिन्न धातुओं समाधान और लागू वर्तमान बदलकर, multisegmentedनैनोवायर्स 15सहित एक ही सेटअप का उपयोग कर विद्युतीकृत किया जा सकता है। दर जमा प्रत्येक धातु के लिए अलग होगा.
प्रस्तुत anodization विधि का मुख्य लाभ pores के उच्च गुणवत्ता है: micrometers के दसवें साथ लगातार व्यास, छोटे व्यास वितरण, और उच्च pores घनत्व. इसके अलावा, इस तकनीक कुशल, किफायती है, और अत्यधिक reprodduible. यह सामान्य प्रयोगशाला में परिवेश की स्थिति में सुरक्षित रूप से किया जा सकता है. Nanowires भविष्य ऊर्जा रूपांतरण उपकरणों में एक बहुत वादा करता हूँ ( फोटोवोल्टिक सहित, thermoelectrics, और betavoltaics16)और जैविक और चिकित्सा सेंसर के रूप में17. इन आवेदनों के सभी व्यापक सामग्री और डिवाइस के विकास की आवश्यकता होगी.
The authors have nothing to disclose.
इस प्रकाशन में रिपोर्ट अनुसंधान विज्ञान और प्रौद्योगिकी के शाह अब्दुल्ला विश्वविद्यालय (KAUST) द्वारा समर्थित था.
Acetone | Sigma Aldrich | CAS 67-64-1 | |
Aluminium Discs 99.999% | GoodFellow | AL000957 | Thickness: 0.50mm +/- 10%, Diameter 25.0mm +/- 0.5mm |
Big Beaker | 1000 mL | ||
Boric acid | Sigma Aldrich | 101942058 | 99% |
Cables | |||
Chromium (VI) oxide | fisher chemical | A98-212 | |
Cold plate | Thermo Scientific | Accel 500 LC | |
Computer | Used with LabView to control the Sourcemeter | ||
Copper (II) chloride | |||
Copper plate | Custom made | ||
DC Power Source | Agilent | E3646A | |
DI Water | |||
Dressing Forceps | fisher scientific | 12-460-164 | 30.5 cm length, serrated tips |
Ethanol | VWR International Ltd. (US) | 20823.327 | |
Fume hood | Flores valles | ||
Hydrochloric acid | VWR International Ltd. (US) | 20255.290 | |
Iron (II) sulfate | Merck | 1.03965.1000 | |
L-Ascorbic acid | MP biomedicals | 100769 | |
Magnetic rack | life technologies | DynaMag 2 | |
Magnetic stirrer and hot plate | IKA | RCT basic | |
Mechanical stirrer | Aslong | JGB37-520 | |
Mixer and heater | Eppendorf | ThermoMixer F1.5 | |
Nylon cell | Custum made | ||
Oxalic Acid | VWR International Ltd. (US) | 20063.365-5L | |
PDMS O-ring | Custom made | ||
Perchloric acid | VWR International Ltd. (US) | 20583.327 | 70-72 % |
Petri dish | Or any other container | ||
pH strip | Any pH strip | ||
Phosphoric acid | acros organics | 201140010 | 85%wt |
Platinum | Goodfellow | PT005115 | Diameter 0.05mm, 99.9% purity |
Platinum wire | Goodfellow | PT05120 | Diameter: 0.2 mm, Purity: 99.95% |
Power Supply | Rhode & Scharz | NGPX 35/10 | |
Retort stand (x2) | |||
Screws | |||
Small beaker | 50 mL | ||
Source meter | Keithley | 2400-C | |
Sputter | Quorum | Q300T D | |
Tape | Any temperature resistant tape | ||
Teflon propeller | |||
Ultrasonic cleaner |