Burada, 3D grafen tabanlı polyhedrons origami gibi kendi kendine yolu ile katlama imalat için bir iletişim kuralı mevcut.
Yöntem makalesi
Burada, 3D grafen tabanlı polyhedrons origami gibi kendi kendine yolu ile katlama imalat için bir iletişim kuralı mevcut.
İki boyutlu (2D) grafen Meclisi üç boyutlu (3D) yüzlü yapılarına grafen'ın mükemmel doğal özellikleri koruyarak süre roman cihaz uygulamalarının geliştirilmesi için büyük ilgi olmuştur. Burada, 3D, microscale, imalatı polyhedrons (küpleri) 2D grafen veya bir origami gibi kendi kendine katlama işlemi açıklanmıştır grafen oksit sayfaları üzerinden bir kaç kat oluşan içi boş. 2D ağlar 3D küp küp dönüştürülür zaman bu yöntem polimer çerçeve ve menteşeler ve azaltmak çekme dayanımı, mekansal alüminyum oksit/krom koruma katmanları ve yüzey gerilimi gerilmeler Grafin-esaslı membranlar üzerinde kullanımı içerir. Süreç Denetim boyutu ve şekli yapıları hem de paralel üretim sunmaktadır. Buna ek olarak, bu yaklaşım 3D küpleri her yüzünde biçimlenme metal tarafından yüzey modifikasyonlar oluşturulmasını sağlar. Raman spektroskopisi çalışmalar yöntemi bizim Yöntem sağlamlık gösteren Grafin-esaslı membranlar içsel özelliklerini koruma sağlar gösterir.
İki boyutlu (2D) grafen yaprak yapım onları sistemler için yeni nesil elektronik, Optoelektronik, elektrokimyasal roman kuantum olayların gözlem için model olağanüstü optik, elektronik ve mekanik özelliklere sahip, Elektromekanik ve Biyomedikal uygulamaları1,2,3,4,5,6. Olarak üretilen 2D katmanlı yapısı grafen dışında son zamanlarda, çeşitli değişiklik yaklaşımlar yeni functionalities-in grafen gözlemlemek ve yeni uygulama fırsatları aramak araştırdı. Örneğin, oransal (veya ayarlama) şekilleri terzilik veya 2D biçimlenme fiziksel özellikleri (Yani, doping düzeyine ve/veya grup boşluk gibi) bir tek boyutlu (1 D) veya sıfır boyutlu (0 D) yapısı (Örn., Grafin kuantum nokta) nanoribbon veya grafen kuantum doğumdan etkileri, yerelleştirilmiş Plazmonik modları, yerelleştirilmiş elektron dağılımı ve spin polarize kenar Birleşik7,8 de dahil olmak üzere yeni fiziksel olaylar elde etmek için eğitimi ,9,10,11,12. Buna ek olarak, 2D grafen dokusuna (kirigami adı da verilir) görevlisinideponun, delaminasyon, çökertme, büküm, veya çoklu katmanlar yığınlama veya 2D grafen üstünde tepe-in 3D özelliği (substrat) aktarma tarafından grafen yüzey şekli olmuştur değiştirerek değişen grafen'ın wettability, mekanik özellikleri ve optik özellikleri13,14değiştirmek için gösterilen.
Yüzey morfolojisi ve 2D grafen katmanlı yapısı değişen ötesinde, 2D grafen derleme functionalized, iyi tanımlanmış, üç boyutlu (3D) polyhedrons içine son zamanlarda grafen toplumda yeni fizik elde etmek büyük ilgi olmuştur ve kimyasal olayları15. Teori, elastik, elektrostatik ve van der Waals 2D grafen alan yapıları enerjileri çeşitli 3D Grafin-origami yapılandırmaları16,172D grafen dönüştürmek amacıyla. Bu kavram üzerinde bağlı olarak, teorik modelleme çalışmaları 3D grafen yapı tasarımları, nano 2D grafen membranlar, ilaç dağıtım ve genel moleküler depolama16,17olası kullandığı ile oluşmuştur araştırdı. Henüz, hala bu uygulamaları fark çok uzak bu yaklaşımın deneysel devam ediyorum. Öte yandan, birkaç kimyasal sentetik Yöntem derleme ve Açıkorur büyüme yöntemleri18,19 mayalanma 3D yapılar üzerinden şablon destekli derleme, derleme, akış yönetmen elde etmek için geliştirilmiştir , 20 , 21 , 22. grafen sayfaları içsel özelliklerini kaybetmeden bir 3D, içi boş, kapalı yapısı üretemez ancak, bu yöntemler şu anda sınırlı bulunmaktadır.
Burada, origami gibi kendi kendine katlanır kullanarak 3D, içi boş, grafin tabanlı microcubes (genel boyutunu ~ 200 µm) oluşturmak için bir strateji özetlenen; Müstakil, içi boş, 3D, yüzlü, grafin-esaslı malzeme yapımında en önemli zorlukların üstesinden. Origami gibi yakışıklı-özgür kendi kendine katlama teknikleri, 2D lithographically desenli düzlemsel özellikleri (Yani, Grafin-esaslı membranlar) ile menteşe (Yani, termal duyarlı polimer, fotorezist) çeşitli eklemleri de böylece bağlı 2D şekillendirme sıcaklığı23,24,25,26erime için menteşeler ısıtıldığında hangi katlayın için ağlar. Grafin tabanlı küpleri grafen veya grafen oksit (GO) membranlar yetiştirilen bir kaç kat kimyasal buhar biriktirme (CVD) oluşan pencere membran bileşenleri ile gerçekleştirilmektedir; Polimer çerçeve ve menteşeler kullanımı ile her ikisi de. 3D grafen tabanlı küpleri imalatı içerir: (i) koruma katmanları, (ii) Grafin-membran transferi ve desenlendirme, (iii) metal yüzeylere grafen membranlar, (IV) çerçeve ve biçimlenme menteşeleri ve biriktirme, biçimlenme hazırlanması (v). kendi kendine katlanır ve koruma katmanları (Şekil 1) kaldırılması (VI). Bu makalede çoğunlukla kendi kendine katlanır 3D grafen tabanlı küpleri uydurma yönleri üzerinde duruluyor. 3D grafen tabanlı küpleri fiziksel ve optik özellikleri hakkında ayrıntılı bilgi bizim diğer son yayınlar27,28içinde bulunabilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Dikkat: Bu immobilizasyonu kullanılan kimyasalların çeşitli toksik ve tahriş ve dokundu veya inhale şiddetli organ hasarına neden olabilir. Lütfen uygun güvenlik ekipmanları kullanın ve kimyasal işleme kişisel koruyucu ekipman giyerler.
1. Alüminyum oksit ve krom koruma katmanları bir bakır kurban katmandaki hazırlanması
2. grafen ve Graphene oksit membranlar hazırlanması
Not: Bu çalışmada, iki tür Grafin-esaslı malzemeler kullanılır: (i) kimyasal buhar biriktirme (CVD) grafen ve graphene (II) oksit (GO) büyüdü.
3. metal yüzey desenlendirme Grafin-esaslı membranlar üzerinde
Not: Yüzey desenlendirme bir UV kişi maske aligner ve elektron ışını evaporatör (bkz: 1.2-1.4) kullanarak elde etmek için ortak bir fotolitografi işlem yapılmıştır.
4. imalat Polimer çerçeve ve menteşeler
5. kendi kendine DI suda katlama
Not: PR-2 menteşeler erimiş (veya yeniden akışı), yüzey gerilimi kuvvet oluşturulur; Bu nedenle, 2D yapıları 3D yapılarına (kendi kendine katlama işlemi) dönüştürmek.
6. koruma katmanları kaldırılması
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Şekil 2 optik görüntüleri 2D grafen ve gitmek net yapıları tekniğinde süreçleri ve sonraki kendi kendine katlama işlemi görüntüler. Kendi kendine katlama işlemi gerçek zamanlı üzerinden izlenir yüksek çözünürlüklü mikroskop. Her iki tür 3D küp grafen tabanlı ~ 80 ° C'de katlanır Şekil 3 3D küp grafen tabanlı paralel bir şekilde kendi kendine katlanır gösterilen video yakalanan dizileri ortaya konuyor. En iyi duruma getir...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
CVD grafen ile fabrikasyon küpleri için her yüz çünkü verilen bir küp müstakil grafen ~ 160 × 160 µm2 alanı çevreleyen bir dış çerçeve ile tasarlanmıştır, monolayer grafen tek bir sayfaya izin vermek için gerekli gücü yok paralel işleme küp. Bu nedenle, birden çok PMMA kaplama/kaldırma adımları kullanarak üzerinden üç ayrı grafen aktarımları CVD grafen monolayer çarşaflar üç katmandan oluşan grafen membranlar üretti. Öte yandan, GO membran hazırlık için tek tek git yaprak kullandığımız suya, değiştiri...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Bu malzeme Minnesota Üniversitesi, Kardes sehirleri ve bir NSF Kariyer Ödülü (CMMI-1454293) bir başlangıç Fonu tarafından desteklenen çalışma üzerine kuruludur. Bu eser bölümlerini karakterizasyonu tesisinde Minnesota Üniversitesi, NSF tarafından finanse edilen malzeme araştırma imkanları Network (yolu ile MRSEC programı. üyesi yapılmıştır Bu eser bölümlerini Ulusal Bilim Vakfı aracılığıyla Ulusal Nano koordine altyapı ağı (NNCI) ödül numarası ECCS-1542202 altında tarafından desteklenen Minnesota Nano merkezi yapılmıştır. C. ö. 3 M bilim ve Teknoloji Bursu destek kabul eder.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Aseton | Fisher Kimyasal | A18P-4 | Yok |
| Alüminyum oksit | Kurt J. Lesker Company | EVMALO-1-2.5 | %99,99 Saf |
| APS Bakır Etchant 100 | Transene Company, Inc. | N/A | N/A |
| Kamera (3D görüntü için) | Nikon | D5100 | 1080p Full HD, Efektif pikseller: 16,2 milyon, Sensör boyutu: 23,6 mm x 15,6 mm |
| CE-5 M Krom Maske Etchant | Transene Company, Inc. | N/A | N/A |
| Kimyasal biriktirme büyüme (CVD) sistemi | Özelleştirilmiş | N/A | Lindberg/Mavi Tüp Fırın |
| Krom | Kurt J. Lesker Company | EVMCR35J | %99,95 saf |
| Krom Etchant 473 | Transene Company, Inc. | N/A | N/A |
| Copper | Kurt J. Lesker Company | EVMCU40QXQJ | %99.99 saf |
| Geliştirici-1 (MF319 geliştirici) | Microposit | 10018042 | N/A |
| Geliştirici-2 (AZ geliştirici) | Merck performans Malzemeleri A.Ş. | 1005422496 | N/A |
| Developer-3 (SU-8 geliştirici) | MicroChem | NC9901158 | N/A |
| Dijital Sıcak Plaka | Thermo Scientific | HP131725 | Super-Nuvoa serisi, maksimum sıcaklık: 370 &�; C |
| E-Beam Evaporatör Sistemi | Rocky Mountain Vakum Teknolojisi | N/A | RME-2000 |
| Grafen oksit | Goografen | N/A | Saflık: ~% 99; Tek katman oranı: ~% 99; 0.7-1.2 nm kalınlığında. |
| İzopropil Alkol Fisher | Chemical | A416-4 | N / A |
| Maske Hizalayıcı | Midas | MDA-400LJ | N / A |
| Mikroskop | Omax | NJF-120A | N / A |
| çoklu polimetil metakrilat (PMMA) | MicroChem | 950 PMMA A9 | Yok |
| Oksijen plazması | Teknik A.Ş. | SERİ 800 | Mikro ölçekli reaktif iyon aşındırma (RIE) |
| Fotorezist-1 (S1813 Fotorezist) | Mikropozit | 10018348 | N/A |
| Fotorezist-2 (SPR220 Fotorezist) | MicroChem | SPR00220-7G | N/A |
| Fotorezist-3 (SU-8 Fotorezist) | MicroChem | SU-8-2010 | N/A |
| Profilometre | Tencor Instruments | N/A | Alpha-Step 200 |
| Raman | WITec Instruments A.Ş. | Alpha300R | Konfokal Raman Mikroskobu |
| Silikon Gofret | Siltronic AG | N/A | 100mm çap, N tipi, tek taraflı cila, direnç: 560-840 & Omega; &boğa; cm |
| Spinner | En İyi Araçlar | S0114031123 | AKILLI KAPLAMA 100 |
| Titanyum | Kurt J. Lesker Company | EVMTI45QXQA | 99,99% Saf |
| Ultrasonik Temizleyici | Crest Ultrasonik | N / A | Powersonic serisi |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste