Name: Alçak Basınç Taramalı Elektron Mikroskobu kullanılarak Karbon Nanotüp Ormanlar Hassas freze (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 10 s
Description: Keşfedin, düşük basınçlı taramalı elektron mikroskobu ile karbon nanotüp ormanlarını hassas frezeleme yöntemini. Bu teknik, karmaşık 3D yapılar oluşturarak iç morfolojiyi ortaya çıkarır ve malzeme bilimi araştırmalarında yenilikçi uygulamalar sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi hibesi FA9550-16-1-0011 ve Missouri Üniversitesi başlangıç fonları tarafından desteklenmiştir. Yazarlar, SEM görüntüleme ve modelleme ekipmanı ve yazılımının kullanımı konusunda yardım için Missouri Üniversitesi Elektron Mikroskobu Çekirdek tesisine teşekkür eder.

Freze için CNT Orman 1. Numunenin hazırlanması <ol><li> CNT sentezi <ol><li> Atomik tabaka birikmesini 13 veya diğer fiziksel buhar biriktirme yöntemleri kullanarak bir termal oksitlenmiş silikon gofret alüminyum oksit (alümina) 10 nm yatırın. </li><li> Depozito 14 veya diğer fiziksel buhar biriktirme yöntemi püskürtülmesi suretiyle alümina destek tabakası üzerinde demir 1 nm. </li><li> Böyle termal kimyasal buhar biriktirme 15 olarak kurulmuş bir işlem kullanılarak CNT sentez. <ol><li> helyum ve 100 SCCM hidrojen akışı 400 standart kübik santimetre (sccm) &#39;de 750 ° C&#39;ye kadar bir 20 mm çaplı tüp fırın ısıtın. yaklaşık 50 mm / dakikalık bir büyüme hızı için bir hidrokarbon besleme gazı olarak 100 SCCM etilen tanıtılması. </li></ol></li></ol></li><li> SEM Hazırlık <ol><li> Standart 1/2 &quot;çap SEM saplama karbon bant yapıştırıp. evre i devirme iseGerekli s CNT orman numunenin bölge saplama kenarına öğütülmüş olması örtüşmektedir. yazılım kontrollü elektron ışını rasterleme öğütme prosedürü kullanılacak ise, bir elektron ışını litografi CNT örnek olarak güvenceye benzer bir şekilde monte edilir. </li><li> CNT kesiti freze ise, bir ayar vidası ile 45 ° saplama sahibine saplama sabitleyin. </li><li> ESEM kontrol yazılımından &quot;Vent&quot; simgesini seçerek Esem Vent. </li><li> ESEM sahne kapağını açın ve bir ayar vidası ile SEM sahneye saplama sabitleyin. </li><li> SEM odasına kapatın ve ESEM kontrol yazılımı &quot;Yüksek Vakum&quot; seçeneğini seçin. </li><li> ESEM odası pompalama edilirken, kontrol yazılımı içinde Işın Kontrol sekmesini kullanarak 3.0 5 kV ve spot büyüklüğü elektron ışını parametreleri seçin. </li><li> Dedektörler seçerek ikincil elektron dedektörü Seçin | ESEM kontrol yazılımı ETD (SE). </li><li> kontrol yazılımı &quot;Işın On&quot; simgesini seçin.Odacıklı vakum az 10 -4 Torr bir kez ışın sadece aktif edilebilir. örnek odaklanmak için manuel SEM odak kumanda düğmelerini kullanın. </li><li> manuel tilt sahne kontrol düğmesi kullanılarak 45 ° veya ESEM yazılımının &quot;Koordinatları&quot; sekmesinde &quot;Tilt&quot; alanında 45 ° girerek örnek eğin. En yüksek numune odaklanın. Sahne seçerek çalışma mesafesi odak mesafesini bağlamak | Bağlantı Z ESEM yazılım menüsünde İleri için. kontrol yazılımı içinde &quot;Koordinatları&quot; sekmesinde &quot;Z&quot; alanına girdi 7 mm. </li><li> Odak, stigmation, parlaklığı ayarlayın ve iyi odaklanmış bir görüntü çözmek için manuel kontrol düğmeleri kullanarak kontrast. </li></ol></li><li> Yüksek Vakum Modunda Işın Ayarı <ol><li> Gezinme denetimlerini kullanarak freze için bir bölge bulun. SEM görüntüsü görünümünde ya da manuel olarak gezinmek için SEM sahne kontrolü x ve y kontrol düğmeleri çevirerek çift tıklayın. </li><li> bitişik l gidinonumu yaklaşık 100 mikron uzaklıkta freze bölgeden. </li><li> Gerilim fonksiyonu, hızlanma voltajı, piksel başına bekleme süresi ve ışın akımı olarak CNT orman kazıma tahmin etmek Şekil 1 danışın. </li><li> ESEM kontrol yazılımı kullanarak 5.0 30 kV ve nokta boyutuna ivme gerilimini ayarlamak. ESEM kontrol düğmeleri kullanarak görüntü odak, parlaklık ve kontrastı ayarlayın. tek tek veya birkaç CNTs nanometre ölçekli öğütme için, 3.0 5 kV ve spot boyutunu seçin. </li><li> manuel diyafram ayarı ile 1 mm açıklığı seçin. Daha önce açıklandığı gibi, iyi çözülmüş görüntü elde etmek için odak, stigmation, parlaklık ve kontrastı ayarlayın. </li><li> &lt;1,000X büyütme azaltın. </li></ol></li><li> Düşük Basınçlı Su Vapor SEM Kurulumu <ol><li> kontrol yazılımı açılır kutusunda 11 Pa basınç seçin. </li><li> ESEM softwa içinde &quot;Vakum&quot; ayarlarında &quot;Alçak Basınç&quot; modunu seçinsu buharı tanıtmak yeniden. </li><li> Basınç stabilizasyonu üzerine kontrol yazılımı &quot;Işın On&quot; seçeneğini seçin. &lt;10 ms bir bekleme süresi ve kontrol yazılımı açılan kutularda 1024 x 884 çözünürlük seçin. </li><li> Daha önce açıklandığı gibi görüntü parlaklığı, kontrast, odak ve stigmation ayarlayın. </li><li> İstenen freze bölgeye gidin. Tara seçerek görüntü yönünü döndürmek | Gerekirse, kontrol yazılımı Rotasyon tarayın. SEM yerli dikey ve yatay tarama yönlendirme ile aynı hizada uygun bir dönme açısı seçin. </li><li> 1 mikron mertebesinde özelliği boyutları freze için 40,000X bir büyütme seçin. 5 mikron kadar boyutları ile değirmen özellikleri 20,000X bir büyütme seçin. </li><li> &#39; &quot;&#39; Simgesini seçerek elektron ışınını Pause. CNT orman bir görüntü görüntülenir ve ışın duraklatılmışken azaltılmış alan freze bölgeleri seçmek için kullanılabilir. &lt;/ Li&gt; </ol></li></ol> 2. CNT Orman Freze <ol><li> Dikdörtgen seçilmiş alanını kullanarak CNT orman frezeleme için talimatlar <ol><li> kontrol yazılımı &#39;Azaltılmış Alanı&#39; aracını seçin ya da yazılım menüden Scan-Azaltılmış Alan&#39;ı seçin. alana azaltılmış alan dikdörtgen uzatmak öğütülmüş edilecek. </li><li> 2.048 x 1.768 görüntü çözünürlüğünü ayarlayın. 2 ms bekleme süresini artırın. 2 ms mevcut değilse, Tarama gidin | Tercihler ve &quot;Tarama&quot; sekmesini seçin. Varolan tarama zamanı seçin ve &quot;Bekleme Süresi&quot; alanına &quot;2,0 ms&quot; yazın. Menüyü kapatmak için &quot;Tamam&quot; düğmesine tıklayın. </li><li> Elektron ışını etkinleştirmek için kontrol yazılımı &#39;&#39; &quot;simgesini seçin. </li><li> Seçilen alanda bir kez üzerinde kiriş rastermiş. Adım 2.1.3 hemen sonra simgesini seçin, böylece &#39;&#39; &quot;simgesini seçin. Tarama süresi seçilen boyutuna bağlıdırAlan, çözünürlük ve bekleme süresini ve tarama alanı ve piksel başına bekleme süresi içinde piksel sayısı çarpılarak yaklaşık olarak yapılabilir. </li><li> kiriş Seçilen alanı rastering tamamlandıktan sonra &lt;1,000X büyütme azaltın. Yüksek Vakum dahil adımda 1.3, kullanılan parametreler döner. ışını meşgul &quot;Işın On&quot; seçeneğini seçin. </li></ol></li><li> Yatay bir çizgi boyunca CNT orman frezeleme için talimatlar <ol><li> Tarama giderek çizgi tarama özelliği seçin | kontrol yazılımı Line. çizgi genişliği elektron ışını kendisinin boyutu tarafından belirlenir. kontrol yazılımı açılır kutudan 2.048 x 1.768 görüntü çözünürlüğünü ayarlayın. Adım 2.1.2&#39;de ayrıntılı olarak 2 ms bekleme süresini artırın. </li><li> elektron ışını duraklatma önce iktisap hareketsiz görüntü kullanılarak alana çizgi öğütülmüş olması yerleştirin. </li><li> Videoscope simgesini seçin veya Tarama menüsüne gidin ve &quot;Videoscope.&quot; v kullanmaideoscope aracı çizgi tarama tamamen tamamlandığında geri bildirim göreli sağlar. </li><li> Hat genişliği boyunca elektron ışını tarama &#39;&#39; &quot;simgesini seçin. </li><li> Boş elektron ışını için &#39;&#39; &quot;simgesini seçin. </li></ol></li><li> Yazılım kontrollü elektron ışını rastering kullanarak CNT Orman freze için talimatlar <ol><li> Kalıp Üretimi <ol><li> AutoCAD gibi bir CAD yazılımı paketi kullanarak ilgi freze desen tasarlayın. </li><li> &quot;Nanometre Desen Üretim Sistemi&quot; (NPGS) yazılımını kullanarak, CAD desen dosyasını almak. </li><li> NPGS yazılımında seçilen &quot;Dolu Çokgenler&quot; katı özelliklere şekiller dönüştürün. </li><li> NPGS, belirli bir proje klasöründe &#39;.dc2&#39; dosyası olarak çizim kaydedin. </li><li> NPGS kullanarak, &quot;.dc2&quot; dosyasını içeren proje klasörüne gidin. Sağ &quot;.dc2&quot; dosyasını seçin ve Edit Çalıştır Dosya &quot;seçeneğiniya da &quot;NPGS kod çizim dönüştürmek için aşağıda listelenmiştir olarak verilen koşullarda desen CNT ormanları için kullanılan tipik parametreleri.: Merkez-merkez mesafesi = 5 mil Satır Aralığı = 5 nm Büyütme = 10,000X İstenilen Işın Akım = 26 Hat Doz = 100 NC / cm </li></ol></li><li> NPGS Litografi Yazılımı kullanarak Elektron Işın Freze </li><li> NPGS için SEM kontrol sağlamak için NPGS yazılım düğmesi &quot;NPGS Mode&quot; seçeneğini seçin. </li><li> desen dosyasını vurgulayın ve freze başlatmak için NPGS içinde &quot;Süreç Çalıştır Dosyası&quot; seçeneğini seçin. </li><li> desenlendirme bittiğinde NPGS yazılımı &quot;SEM Mode&quot; seçeneğini seçin. ESEM kontrol yazılımı &quot;Yüksek Vakum&quot; seçeneğini seçin. </li><li> öğütülmüş bölgeyi incelemek için &quot;Işın On&quot; seçeneğini seçin. Adım 1.3&#39;te koşulları kullanın. </li></ol></li></ol> 3. Numune Alma <ol><li> ESEM kontrol yazılımı &quot;Vent&quot; ı seçerek odasına havalandırın. </li><li> ESEM kapısını açın. ayar vidasını gevşeterek saplama çıkarın. </li><li> kamara kapağını kapatın. kontrol yazılımı &quot;Yüksek Vakum&quot; seçeneğini seçin. </li></ol>

<ol><li>Labunov, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+laser+modification+of+an+array+of+vertically+aligned+carbon+nanotubes+intercalated+with+Fe+phase+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Res+Lett%22%5BJournal%5D)">Femtosecond laser modification of an array of vertically aligned carbon nanotubes intercalated with Fe phase nanoparticles.</a> Nanoscale Res Lett. 8 (1), 375-375 (2013).</li>
<li>Lim, K. Y., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200390072/abstract">Laser Pruning of Carbon Nanotubes as a Route to Static and Movable Structures.</a> Adv Mater. 15 (4), 300-303 (2003).</li>
<li>Raghuveer, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1756191">Nanomachining carbon nanotubes with ion beams.</a> Appl Phys Lett. 84 (22), 4484-4486 (2004).</li>
<li>Sears, K., Skourtis, C., Atkinson, K., Finn, N., Humphries, W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622310005671">Focused ion beam milling of carbon nanotube yarns to study the relationship between structure and strength.</a> Carbon. 48 (15), 4450-4456 (2010).</li>
<li>Smith, B. W., Luzzi, D. E. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1383020">Electron irradiation effects in single wall carbon nanotubes.</a> J Appl Phys. 90 (7), 3509-3515 (2001).</li>
<li>Banhart, F., Li, J., Terrones, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cutting+Single-Walled+Carbon+Nanotubes+with+an+Electron+Beam%3A+Evidence+for+Atom+Migration+Inside+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Cutting Single-Walled Carbon Nanotubes with an Electron Beam: Evidence for Atom Migration Inside Nanotubes.</a> Small. 1 (10), 953-956 (2005).</li>
<li>Krasheninnikov, A. V., Banhart, F., Li, J. X., Foster, A. S., Nieminen, R. M. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.72.125428">Stability of carbon nanotubes under electron irradiation: Role of tube diameter and chirality.</a> Phys Rev B. 72 (12), 125428(2005).</li>
<li>Royall, C. P., Thiel, B. L., Donald, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiation+damage+of+water+in+environmental+scanning+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Microsc%22%5BJournal%5D)">Radiation damage of water in environmental scanning electron microscopy.</a> J Microsc. 204 (3), 185-195 (2001).</li>
<li>Yuzvinsky, T. D., Fennimore, A. M., Mickelson, W., Esquivias, C., Zettl, A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1857081?journalCode=apl">Precision cutting of nanotubes with a low-energy electron beam.</a> Appl Phys Lett. 86 (5), 053109(2005).</li>
<li>Liu, P., Arai, F., Fukuda, T. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2348779?journalCode=apl">Cutting of carbon nanotubes assisted with oxygen gas inside a scanning electron microscope.</a> Appl Phys Lett. 89 (11), (2006).</li>
<li>Rajabifar, B., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4932522?journalCode=apl">Three-dimensional machining of carbon nanotube forests using water-assisted scanning electron microscope processing.</a> Appl Phys Lett. 107 (14), 143102(2015).</li>
<li>Lassiter, M. G., Rack, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+electron+beam+induced+etching%3A+a+continuum+model+that+correlates+the+etch+profile+to+the+experimental+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Nanoscale electron beam induced etching: a continuum model that correlates the etch profile to the experimental parameters.</a> Nanotechnology. 19 (45), 455306(2008).</li>
<li>Amama, P. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Alumina+Type+on+the+Evolution+and+Activity+of+Alumina-Supported+Fe+Catalysts+in+Single-Walled+Carbon+Nanotube+Carpet+Growth%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Influence of Alumina Type on the Evolution and Activity of Alumina-Supported Fe Catalysts in Single-Walled Carbon Nanotube Carpet Growth.</a> ACS Nano. 4 (2), 895-904 (2010).</li>
<li>Almkhelfe, H., Carpena-Nunez, J., Back, T. C., Amama, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaseous+product+mixture+from+Fischer-Tropsch+synthesis+as+an+efficient+carbon+feedstock+for+low+temperature+CVD+growth+of+carbon+nanotube+carpets%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Gaseous product mixture from Fischer-Tropsch synthesis as an efficient carbon feedstock for low temperature CVD growth of carbon nanotube carpets.</a> Nanoscale. , (2016).</li>
<li>Maschmann, M. R., Ehlert, G. J., Tawfick, S., Hart, A. J., Baur, J. W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862231300852X">Continuum analysis of carbon nanotube array buckling enabled by anisotropic elastic measurements and modeling.</a> Carbon. 66 (0), 377-386 (2014).</li>
<li>Maschmann, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201200676/full">Visualizing Strain Evolution and Coordinated Buckling within CNT Arrays by In Situ Digital Image Correlation.</a> Adv Funct Mater. 22 (22), 4686-4695 (2012).</li>
<li>Abadi, P. P. S. S., Maschmann, M. R., Baur, J. W., Graham, S., Cola, B. A. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24192522">Deformation response of conformally coated carbon nanotube forests.</a> Nanotechnology. 24 (47), 475707(2013).</li>
<li>Brieland-Shoultz, A., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201400851/abstract">Scaling the Stiffness, Strength, and Toughness of Ceramic-Coated Nanotube Foams into the Structural Regime.</a> Adv Funct Mater. 24 (36), 5728-5735 (2014).</li>
<li>Maschmann, M. R., Dickinson, B., Ehlert, G. J., Baur, J. W. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0964-1726/21/9/094024">Force sensitive carbon nanotube arrays for biologically inspired airflow sensing.</a> Smart Mater Struct. 21 (9), 094024(2012).</li>
<li>Maschmann, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+SEM+Observation+of+Column-like+and+Foam-like+CNT+Array+Nanoindentation%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Inter%22%5BJournal%5D)">In situ SEM Observation of Column-like and Foam-like CNT Array Nanoindentation.</a> ACS Appl Mater Inter. 3 (3), 648-653 (2011).</li>
<li>Pathak, S., Raney, J. R., Daraio, C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622313006088">Effect of morphology on the strain recovery of vertically aligned carbon nanotube arrays: An in situ study.</a> Carbon. 63, 303-316 (2013).</li>
<li>Pour Shahid Saeed Abadi, P., Hutchens, S. B., Greer, J. R., Cola, B. A., Graham, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+morphology+on+the+micro-compression+response+of+carbon+nanotube+forests%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Effects of morphology on the micro-compression response of carbon nanotube forests.</a> Nanoscale. 4 (11), 3373-3380 (2012).</li>
<li>Maschmann, M. R. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622315000305">Integrated simulation of active carbon nanotube forest growth and mechanical compression.</a> Carbon. 86 (0), 26-37 (2015).</li>
</ol>

Yazarlar, rekabet eden hiçbir finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

protokol CNT ormanlarında özellikleri nispeten büyük (mikron ölçekli) freze için en iyi uygulamaları göstermektedir. Genel olarak, kazıma hızlanma voltajı, spot büyüklüğü, ve açıklık çapı azaltarak azaltılabilir. Bir orman içinde belirli bir CNT trim, koşullar 5 kV, 3 spot büyüklüğü ve çapı 50 mikron ya da daha az bir açıklık bulunmaktadır önerilir. elektron ışını kapalı bölgeyi yalnızca bir kez rasterları azaltılmış alan dikdörtgenler kullanarak freze tekniği gibi ayrıntılı unutmayın. Ek kesim derinliği isteniyorsa aza...

Karbon nanotüpler (CNT) ve grafen nedeniyle üstün kuvvet, dayanıklılık, termal ve elektriksel özellikleri büyük ilgi çekmiştir karbon bazlı nano malzemeler bulunmaktadır. Karbon Nanomalzemelerin hassas işleme araştırma gelişmekte olan bir konu haline ve mühendis ve mühendislik uygulamalarında çeşitli yönelik bu malzemeleri işlemek için potansiyel sunmaktadır gelmiştir. İşleme CNT ve grafen ilk ilgi nano alanını bulmak ve daha sonra seçici ilgi alanı içinde sadece malzemeyi kaldırmak için nano mekansal hassasiyet gerektirir. Bir örnek olarak, (aynı zamanda CNT dizi olarak da bilinir), dikey olarak yönlendirilmiş CNT ormanların işleme düşünün. CNT ormanların kesiti tam olarak katalizör filmlerin litografik desen ile tanımlanabilir. dikey olarak yönlendirilmiş orman üst yüzeyi, ancak, genellikle zayıf eşit olmayan yüksekliği sıralanır. Bu tür termal arabirim malzemesi olarak yüzey-duyarlı uygulamaları, to düzensiz yüzey optimal yüzey temasını engelleyen ve cihaz performansını düşürebilir. düzgün bir düz bir yüzey oluşturmak için düzensiz yüzey Hassas kırpma potansiyel mevcut temas alanını arttırarak daha iyi, daha tekrarlanabilir performans sunabilir. Nanomalzemelerin için hassas işleme teknikleri sıklıkla sertleştirilmiş takım vasıtasıyla delme, freze ve parlatma gibi geleneksel macroscale mekanik işleme teknolojilerini benzemez. Bugüne kadar, enerjik kirişler kullanılarak teknikleri karbon nanomateryallerin site seçici freze en başarılı olmuştur. Bu teknikler lazer, elektron ışını içerir ve iyon demeti (FIB) radyasyon duruldu. Bunlardan, lazer işleme teknikleri en hızlı kazıma 1, 2 sağlamak; Ancak, lazer sistemlerinin spot büyüklüğü birçok mikron mertebesinde ve böyle tek bir karbon n olarak nanometre ölçekli varlıkları izole etmek çok büyükyoğun nüfuslu orman içinde anotube segmenti. Buna karşılık, elektron ve iyon ışın sistemleri birkaç nanometre veya daha küçük çaplı bir noktaya odaklanmış olabilir bir ışın üretirler. FIB sistemler, nano öğütme ve malzemelerin depolanması için tasarlanmıştır. Bu sistemler seçilen bir alandan malzemenin püskürtülmesi için gaz halinde, metal iyonlarının enerjik ışın (tipik olarak galyum) kullanmaktadır. CNTs FIB öğütme elde ama genellikle orman 3, 4 bölgeleri çevresinde galyum ve C-yeniden tortulaşmayı önleme de dahil olmak üzere istenmeyen yan ürünler ile. teknik CNT ormanlar için yeniden çökelmiş malzeme maskeleri kullanılan ve / veya CNT orman yerli görünümünü ve davranışını değiştiren, seçilen freze bölgenin morfolojisi değiştirir zaman. galyum ayrıca elektronik doping sağlayan CNT içinde implante edilebilir. Bu tür sonuçları sık sık CNT ormanlar için FIB tabanlı freze engelleyici olun. <p class=&quot;Jove_content&quot;&gt; Transmisyon elektron mikroskopları (lerinin) Malzemelerin iç yapısını yoklamak için bir elektron ince odaklanmış ışın kullanmaktadır. TEM çalışması için ivme gerilimleri genellikle 80-300 kV arasında değişir. CNTs knock-enerji 86.4 keV 5 olduğu için, TEM ile üretilen elektron enerjisi ile doğrudan CNT kafesten atomuna çıkarın ve yüksek derecede lokalize edilen freze indüklemek için yeterli olur. Potansiyel alt nanometre hassasiyetle 5, 6, 7 teknik fabrikaları CNT; Ancak, süreç çok yavaş - çoğunlukla değirmen tek CNT dakika gerektirir. Önemli olarak, TEM-bazlı öğütme yaklaşımlar CNT ilk büyüme alt-tabaka çıkarıldı ve işleme için bir TEM ızgara üzerine dağılmış olması gerekir. Bunun bir sonucu olarak, TEM dayalı yöntemler, genel olarak CNTs katı bir substrat üzerinde kalması gereken CNT orman öğütme ile uyumlu değildir. CN Freze<html> taranması elektron mikroskopları (SEM) ile T ormanlar da dikkat çekmiştir. aksine teknikleri TEM-bazlı SEM cihazlar doğrudan C-atomuna bertaraf edilmesi için gereken zincirleme enerji vermek için yeterli bir enerjiye sahip elektronların hızlandırılması için genellikle mümkün değildir. Daha ziyade, SEM-tabanlı teknikler düşük basınçlı gaz oksitleyici varlığında bir elektron ışını kullanır. Elektron ışını seçici zarar CNT kafes ve H 2 O 2 ve hidroksil radikali gibi daha reaktif türler içine gaz ortam ayrıştırmaları olabilir. Su buharı ve oksijen seçici alan aşındırma elde etmek için en sık bildirilen gazlardır. SEM-tabanlı teknikler bir çok adımlı kimyasal süreci güveniyor, çünkü çok sayıda işlem değişkenleri sürecinin freze oranı ve hassasiyeti etkileyebilir. Daha önce beklendiği gibi artan bir ivme gerilimi ve ışın akımı doğrudan için daha fazla enerji akışının öğütme oranını arttırdığı gözlenmiştir&quot;xref&quot;&gt; 11. odasının basıncının etkisi daha az açıktır. Çok düşük olan bir basınç öğütme oranının azaltılması, oksitleyici madde bir eksikliğinden muzdariptir. Bundan başka, gaz halindeki türlerinin aşırı miktardaki elektron ışını saçar ve kazıma azaltılması, öğütme bölgede elektron akışı azalır. Lassiter&#39;la tarafından kullanılana benzer karbon çıkarma oranına, bir yaklaşım tahmin ve elektronlar alt-tabaka yüzeyini aşındırma reaktif türlerin üretilmesi için yüzeye yakın haberci moleküller ile etkileşime böylece 12 kullanılmıştır rafa. Bu model, aşındırma oranı olarak tahmin edilmektedir <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55149/55149eq1.jpg" /> K bir çözücüyle türlerin yüzey konsantrasyonu olduğu, Z&#39;nin mevcut Reaksiyon sitelerinin yüzey konsantrasyonu, X, uçucu aşındırma ile ilgili bir stoikiometri faktörüdürreaktanlar göre üretilen ürünler, bir σ bir elektron su buharı çarpışma istenen gravür türler ürettikleri olasılığını temsil eder ve Γe yüzeyi elektron akıdır. Z, hemen hemen sabit ve NA önemli ölçüde daha büyük olduğu varsayılır ise, X ve A σ faktörleri, birlik olduğu varsayılır. Daha fazla ayrıntı önceki çalışmalarında bulunabilir. 11 Bu makalede, bir prosedür bireysel CNTs büyük hacimli (kübik mikrometre onlarca) kazıma arasında değişen değirmen bölgelere bir SEM içinde düşük basınçlı su buharı kullanan incelenmektedir. Burada düşük alanı dikdörtgen, yatay çizgi tarama ve elektron ışınının yazılım kontrollü taramasının kullanılmasıyla bir Esem&#39;ler kullanılarak üretici CNT orman için kullanılan bir teknik göstermektedir. Malzeme Listesinde belirtildiği gibi ek yazılım ve donanım, desen üretimi için gereklidir. Vurgu göreli kaldırılması üzerine yerleştirilirly büyük (kübik mikron 100) &#39;ın bir CNT ormandan malzeme hacmi, bu nedenle aşağıdaki işlem koşulları nispeten agresif. örnek ve örnek saplama tutarken, tek kullanımlık nitril eldiven giymek önemlidir. Bu saplama veya numune aktarılır ve dolayısıyla pompaların etkinliğini kötüleşen olmaktan yağlar önleyecektir.

<table><tbody><tr><td>1 mikron termal oksit ile 100 mm çapında silikon gofret</td><td>Üniversite Gofret</td><td></td><td>Başlangıç substratı</td></tr><tr><td>Demir püskürtme hedefi</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>EJTFEXX351A2</td><td>Püskürtme hedefi&nbsp;</td></tr><tr><td>Savannah 200</td><td>Cambridge</td><td></td><td>Alüminanın atomik katman biriktirmesi için</td></tr><tr><td>Quanta 600F Çevresel SEM</td><td>FEI</td><td></td><td>CNT orman öğütme için düşük basınçlı su buharı ortam ortamını desteklemek için kullanılan çevresel taramalı elektron mikroskobu</td></tr><tr><td>xT Mikroskop Kontrol yazılımı</td><td>FEI</td><td>4.1.7</td><td>Quanta 600F ESEM</td></tr><tr><td>Nanometre Desen Oluşturma Sisteminde kullanılan kontrol yazılımı - Yazılım</td><td>JC Nabity Litografi Sistemleri</td><td>Sürüm 9</td><td>Elektron ışını litografisi için kullanılan yazılım</td></tr><tr><td>PCI516 litografi kartına</td><td></td><td></td> sahip özel bilgisayar <td>Elektron ışını litografisi için kullanılan ekipman</td></tr><tr><td>DesignCAD yazılımı</td><td></td><td>V 21.2</td><td>Elektron ışını litografisi için desenler oluşturmak için kullanılan isteğe bağlı ekipman</td></tr><tr><td>E-ışınlı litografi montajı</td><td>Ted Pella</td><td>16405</td><td>Elektron ışını litografisi, bir Faraday kabı ve karbon bant üzerine altın nanopartiküller ile monte</td></tr> edilir: <tr><td>Picoammeter</td><td>Keithley</td><td>6485</td><td>Işın akımını ölçmek için Faraday kabı ile birlikte kullanılır</td></tr><tr><td>12,7 mm çapında SEM saplaması</td><td>Ted Pella</td><td>16111</td><td>SEM saplaması</td></tr><tr><td>45 derece pim saplama tutucusu</td><td>Ted Pella</td><td>15329</td><td>Bir CNT ormanının enine kesitini öğütmek için kullanılan isteğe bağlı ekipman</td></tr></tbody></table>

alçak basınç taramalı elektron mikroskobu kullanılarak karbon nanotüp ormanlar hassas freze

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

Karbon nanotüp (CNT) ormanlarının öğütülmesi için uygun nano ölçekli bir üretim tekniği tanımlanmıştır. Teknik, düşük basınçlı su buharı ortamıyla çalışan bir çevresel taramalı elektron mikroskobu (ESEM) kullanır. Bu teknikte, elektron demetinin bir kısmı, CNT numunesinin yakınındaki su buharı ile etkileşime girer ve su moleküllerini radyoliz yoluyla hidroksil radikallerine ve diğer türlere ayırır. Elektron demetinin geri kalanı, CNT orman numunesi ile etkileşime girer ve bu da onu radyolizin kimyasal ürünlerinden oksidasyona duyarlı hale getirir. Bu teknik, tek bir CNT'nin seçilen bir bölgesini kırpmak için kullanılabilir veya ESEM parametrelerini ayarlayarak yüzlerce kübik mikron malzemeyi çıkarmak için kullanılabilir. İşleme çözünürlüğü, ESEM'in kendisinin görüntüleme çözünürlüğüne benzer. Bu teknik, kesme bölgesinin sınırları boyunca sadece küçük miktarlarda karbon kalıntısı üretir ve CNT ormanının doğal yapısal morfolojisi üzerinde minimum etkiye sahiptir.

ESEM tekniği CNT orman ısı CVD 15, 16 kullanılarak sentezlenebilir değirmen için kullanılmıştır. Bir orman içinde birkaç CNTs seçilen alan çıkarılması Şekil 2&#39;de 11 gösterilmiştir. Bu gösteri için, parametreler 5 kV, 3 nokta boyutunu 11 Pa, 170,000X büyütme dahil, 2 ms zaman durmak ve 30 mikron bir açıklık. daha büyük ölçekl...

Su buharı ortamında düşük basınçlı taramalı elektron mikroskobu, karbon nanotüp ormanlarında nano ölçekten mikro ölçekli özelliklere işlemek için kullanılır.

Alçak Basınç Taramalı Elektron Mikroskobu kullanılarak Karbon Nanotüp Ormanlar Hassas freze

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

Bu ölçeklenebilir tekniğin genel amacı, karbon nanotüpler gibi karbon nano malzemeleri, tek bir nanotüpü seçici olarak işlemek için yeterli hassasiyetle frezelemektir. Bu yöntem, karbon nanotüp ormanlarının iç yapısal morfolojisini ortaya çıkarmaya ve karbon nanotüp mikro yapılarına karmaşık 3D özellikler eklemeye yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, hem tek tek karbon nanotüpleri hem de ilgili tekniklere göre daha az malzeme yeniden biriktirme ile kübik mikron malzeme tenekelerini öğütmek için kullanılabilmesidir.Bu yöntem karbon nanotüp sistemleri hakkında bilgi sağlayabilse de, grafen, elmas ve biyolojik hücreler gibi diğer karbon bazlı malzemelere de uygulanabilir. Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi kritik öneme sahiptir, çünkü karbon nanotüp frezeleme adımları geleneksel SEM tabanlı görüntüleme tekniklerinden oldukça farklıdır. Bu prosedüre başlamadan önce, alümina ve demir ile kaplanmış termal olarak oksitlenmiş silikon gofretlerde nanotüp ormanları büyütün.Numune hazırlamaya başlamak için, bir CNT orman numunesini karbon bant kullanarak standart 5 inçlik bir SEM saplamasına sabitleyin. Numunenin SEM saplama kenarının üzerinde olduğundan emin olun. Alternatif olarak, numuneyi bir elektron ışını litografi yuvasına takın.CNT kesitinin frezeleneceği numuneler için, saplamayı 45 derecelik bir saplama tutucusuna monte edin. Ardından, ESEM'i havalandırın, SEM odasını açın ve saplamayı numune aşamasına sabitleyin. Hazneyi kapatın ve ESEM'in tahliyesine başlayın.Basınç azalırken, elektron ışını hızlanma voltajını beş kilovolta ve nokta boyutunu 3.0'a ayarlayın. İkincil elektron dedektörünü seçin. SEM odası basıncı 1.5 çarpı 10 üzeri eksi iki pascal'ın altına düştüğünde, elektron ışınını etkinleştirin.Örnek görüntüyü manuel SEM odak kontrol düğmeleriyle odaklayın, ardından örneği 45 dereceye kadar eğin. Görüntüyü en yüksek örneğe odaklayın. Odak mesafesini çalışma mesafesine bağlayın ve z koordinatını yedi milimetreye ayarlayın.Odak, damgalama, parlaklık ve kontrast düğmelerini kullanarak görüntüyü iyileştirin. Ardından, manuel kontrol düğmelerini veya cihazın yazılımını kullanarak bir frezeleme bölgesi seçin. Ardından, öğütme bölgesinden yaklaşık 100 mikron uzakta bir konuma gidin.Amaçlanan basınç, hızlanma, voltaj, piksel başına bekleme süresi ve ışın akımı için daha önce elde edilen verilerden malzeme kaldırma oranını tahmin edin. Frezeleme mikrometre ölçeğinde olacaksa, elektron ışını hızlanma voltajını 30 kilovolta ve nokta boyutunu 5.0'a yükseltin. Görüntü odağını, parlaklığı ve kontrastı ayarlamak için manuel kontrol düğmelerini kullanın.Diyaframı manuel olarak bir milimetreye ayarlayın ve görüntüyü yeniden çözün. Ardından, büyütmeyi bin x'in altına düşürün. Cihaz yazılımında 10 paskal'lık bir basınç ayarlayın.Numune haznesine su buharı vermek için düşük basınç modunu seçin. En kritik adım, tanımlanan bölgelerde CNT'leri aşındıracak reaktif bir tür oluşturacak olan su buharının tanıtılmasıdır. Basınç stabilize olduğunda, elektron ışınını yeniden etkinleştirin.Bekleme süresini 10 mikrosaniyenin altına ve çözünürlüğü 1024x884 piksele ayarlayın. Görüntü odağını, rengini, parlaklığını ve kontrastını gerektiği gibi ayarlayın. Frezeleme bölgesine gidin ve gerekirse görüntüyü, SEM'in yerel dikey ve yatay tarama yönüyle hizalamak için döndürün.Büyütmeyi bir mikron mertebesindeki frezeleme unsurları için 40 bin x veya 5 mikron mertebesindeki frezeleme unsurları için 20 bin x olarak ayarlayın. Elektron demetini duraklatın ve istenen azaltılmış alan frezeleme bölgelerini belirleyin. Dikdörtgen alanımız için frezeleme prosedürüne başlamak için, küçültülmüş alan aracını seçin ve küçültülmüş alan dikdörtgenini istenen frezeleme bölgesi üzerine uzatın.Bekleme süresini iki milisaniyeye çıkarın. Görüntü çözünürlüğünü 2048x1768 olarak ayarlayın. Elektron demetinin duraklatmasını kaldırın ve ışın seçilen alanı yalnızca bir kez rastere edecek şekilde ışını hemen yeniden duraklatın.Rasterleştirme bittiğinde, büyütmeyi bin x'in altına düşürün. Litografi yazılımı aracılığıyla önceden tasarlanmış bir deseni frezelemek için deseni içe aktarın ve ESEM cihazının kontrolünü litografi yazılımına atayın. Desen dosyasını seçin ve frezeleme işlemini başlatın.Frezeleme bittiğinde ESEM'i SEM moduna döndürün. Her iki yöntemle de frezeledikten sonra, ESEM'i tekrar yüksek vakum durumuna getirin ve gerekirse ışın parametrelerini beş kilovolt ve 3.0 nokta boyutuna geri döndürün. Elektron demetini etkinleştirin ve öğütülmüş numunenin bir görüntüsünü elde edin.Bittiğinde, ESEM haznesini havalandırın ve s'yi çıkarınample ve saplama veya montaj. Odayı kapatın ve boşaltın. CNT ormanlarının hem büyük hem de küçük alanları bu teknikle öğütüldü.Burada, 10 mikrometre genişliğinde bir CNT orman mikro sütununun üst kısmı, küçültülmüş bir alan kutusu ile seçilmiştir. Kiriş rasterleştirildikten sonra, sütunun üst kısmı hassas bir şekilde frezelendi. Daha küçük bir ölçekte, bireysel CNT'ler küçültülmüş bir alan kutusu ile seçildi ve çapı 50 mikrometreden daha az bir açıklık kullanıldı.Işın rasterleştirildikten sonra, tek tek CNT'ler ormanın içinden frezelendi. Yazılım kontrollü elektron ışını rasterleme kullanılarak, dikdörtgen olmayan desenler bir CNT ormanına frezelenebilir. Burada orman, büyüme yönüne paralel olarak, alttaki silikon alt tabakaya tamamen öğütüldü.Bu prosedürü denerken, farklı karbon bazlı malzemelerin farklı oranlarda frezeleneceğini ve optimum frezeleme hızını belirlemek için deneylerin gerekli olabileceğini unutmamak önemlidir.

precision-milling-carbon-nanotube-forests-using-low-pressure-scanning

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Anodik ark deşarjı çeşitli karbon nanoyapıların sentezlemek için en pratik ve verimli yöntemlerden biridir. Ark kontrol edilebilirlik ve esnekliğini artırmak için, homojen olmayan bir manyetik alan, büyük ölçekli grafen gevreği ve yüksek saflıkta tek duvarlı karbon nanotüpler, tek adımlı bir sentez süreci ile tanıştı.

Tek duvarlı Karbon Nanotüpler Eşzamanlı Sentezi ve Manyetik geliştirilmiş Arc Plazma Grafen

Biz dikey hizalanmış karbon nanotüp (CNT), ve organize nano ölçekli yüzey dokusu ile polimer mikro üretimi için ana kalıp olarak kullanımı mikro desenli imalatı için yöntemler sunuyoruz. CNT ormanları önemli ölçüde ambalaj yoğunluğu artar ve 3D şekillerin kendi kendini yöneten oluşumunu sağlayan yüzey, üzerine çözücü yoğunlaşması ile yoğunlaştırılmış edilir.

3D Karbon Nanotube mikroyapılar, Üretimi, Yoğunlaştırma ve Replica Kalıp

Biz cihaz imalat ve karbon nanotüp tabanlı yüksek frekans biyosensörler için ölçü protokol açıklar. Yüksek frekans algılama tekniği temel iyonik (Debye) tarama etkisi azaltır ve geleneksel elektronik biyosensörler başarısız yüksek iyonik gücü çözümleri ameliyat olmak için nanotüp biyosensör sağlar. Teknolojimiz noktası bakım (POC) fizyolojik gerekli koşulların faaliyet gösteren elektronik biyosensör için benzersiz bir platform sağlar.

Yüksek İyonik Güç Çözümleri Algılama için karbon Nanotube Yüksek Frekans nanoelektronik Biyosensör Fabrikasyon

Bu çalışmada temel amaç, karbon nanotüplerin (CNT'ler) hücresel alımını ve nihai ekzositozunu izlemekti. Bu perspektiften bakıldığında, burada multispektral görüntüleme akış sitometrisini kullanan, istatistiksel olarak anlamlı sayıda hücrede CNT'lerin nicelleştirilmesine ve lokalizasyonuna izin veren benzersiz bir yöntem önerdik.

Çokspektrumlu Görüntüleme Sitometrisi ile Hücreleri yerelleştirme ve Karbon nanotüpler Bağıl Kantitasyonu

Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanarak bir protein fotoreseptörünün yapısını araştırmak için bir yöntem bu yazıda açıklanmıştır. PeakForce Kantitatif Nanomekanik Özellik Haritalama (PF-QNM), mika yüzeyindeki bozulmamış protein dimerlerini ortaya çıkarır.

PeakForce Kantitatif Nanomekanik Gayrimenkul Eşleme Kullanma Kırmızı Işık fotoreseptör Atomik Kuvvet Mikroskobu

Düşük sıcaklıkta dikey olarak hizalanmış karbon nanotüplerin büyümesi ve ardından yarı iletken fabrikasyonu kullanılarak dikey ara bağlantı elektrik test yapılarının imalatı için bir yöntem sunulmaktadır.

Yarıiletken Teknolojisi ile uyumlu Düşük Sıcaklık Karbon Nanotüp Dikey Bağlantıları Fabrikasyon

Karbon nanotüplerin yapısı ayarlanabilir polimerik kapsülleme katmanları ile işlevselleştirilmesi ve küçük açılı nötron saçılımı kullanılarak yapısal karakterizasyonu için bir yöntem sunulmuştur.

Küçük açılı Nötron Saçılma tarafından Thermo-geri dönüşümlü Blok Kopolimer ve Karakterizasyonu Tek duvarlı Karbon Nanotüpler işlevselleştirilmesi

Kriyojenik Odaklı İyon Işını (FIB) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) teknikleri, bozulmamış katı-sıvı arayüzlerinin kimyası ve morfolojisi hakkında önemli bilgiler sağlayabilir. Bu tür arayüzlerin yüksek kaliteli Enerji Dağıtıcı X-ışını (EDX) spektroskopik haritalarını hazırlama yöntemleri, enerji depolama cihazlarına odaklanarak detaylandırılmıştır.

Kriyo-Odaklı İyon Işını Frezelemeyi Taramalı Elektron Mikroskobu ve Spektroskopi ile Birleştirerek Sıvı-Katı Arayüzlerinin Nano Ölçekli Karakterizasyonu

Çözelti ve yüzey destekli sentezin bir kombinasyonu, nanoyapıların atomik olarak hassas sentezinde yeni yönler açar. Temassız atomik kuvvet mikroskobu (nc-AFM) ile desteklenen taramalı tünelleme mikroskobu (STM), yeni tasarlanan ve üretilen karbon bazlı nano nesnelerin ayrıntılı karakterizasyonunu sağlar.

Çözelti ve Yüzey Kimyası Kombinasyonu ile Sentezlenen Gözenekli Nanografenlerin Mikroskobik Görüntülenmesi

Bir atomik kuvvet mikroskobu (AFM) prob ucu tarafından bir numune yüzeyine uygulanan temas alanının ve kuvvetin ölçülmesi, nano ölçekli mekanik özellik belirlemeyi mümkün kılar. Elastik modülü veya diğer nanomekanik özellikleri ölçmek için yumuşak ve sert numunelerde havada veya sıvıda AFM konsol bazlı nanogirinti uygulamak için en iyi uygulamalar tartışılmaktadır.

Atomik Kuvvet Mikroskobu Konsol Tabanlı Nanogirinti: Hava ve Sıvıda Nanoölçekte Mekanik Özellik Ölçümleri

Bu iş akışı, kriyojenik üç tesadüfi görüntüleme platformu kullanarak küçük (eksenel kapsamda &lt;1 μm) ve nadir (hücre başına 1 kopya) floresan etiketli biyolojik yapıları hedefleyen lamel üretimini mümkün kılar. Bu platform, floresan mikroskobu, odaklanmış iyon ışını frezeleme ve taramalı elektron mikroskobunu tek bir odak konumunda birleştirir ve frezeleme sırasında eş zamanlı floresan mikroskobuna olanak tanır.

Hücrelerin Hedeflenen Frezelenmesi için Kriyojenik Tesadüfi Floresan, Elektron ve İyon Işını Mikroskobu Kullanan İş Akışı

Keşfedin, düşük basınçlı taramalı elektron mikroskobu ile karbon nanotüp ormanlarını hassas frezeleme yöntemini. Bu teknik, karmaşık 3D yapılar oluşturarak iç morfolojiyi ortaya çıkarır ve malzeme bilimi araştırmalarında yenilikçi uygulamalar sunar.

Alçak Basınç Taramalı Elektron Mikroskobu kullanılarak Karbon Nanotüp Ormanlar Hassas freze

Daha fazla video keşfet