وأيد هذا الجهد بالكامل من قبل وزارة الطاقة الأمريكية، مكتب العلوم الأساسية للطاقة، مواد العلوم والهندسة شعبة.

1. عينة تلفيق النمو <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف 5 مم × 5 مم × 0.5 مم واحد الركيزة الكريستال وجود زاوية miscut &lt;0.1 درجة مثل SrTiO 3 أو 3 LaAlO مع الأسيتون ثم الماء في نظافة بالموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقيقة لكل منهما. للحصول على تيو 2 الإنهاء على SrTiO 3، حفر الركيزة في 10٪ فلوريد الهيدروجين لمدة 30 ثانية وشطف في الماء لمدة 1 دقيقة، تليها يصلب عند 1،100 درجة مئوية لمدة 10 ساعة. بعد التنظيف، وتركيب الركيزة على سخان مناسبة لظروف خواء تام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيب سخان في غرفة فراغ PLD وفتح مصدر الأكسجين غرفة لملء الغرفة مع 2 × الأكسجين 10E-5 عربة. رفع درجة حرارة سخان إلى 800 درجة مئوية واتركه ليصلب لمدة 20 دقيقة. درجة الحرارة يمكن رصدها باستخدام البيرومتر الكمبيوتر التي تسيطر عليها أو الحرارية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لبدء ترسب الفيلم، بدء الهيجان نابض ليزر باستخدام فلوينس الليزر من 1-2 J / سم 2 وتردد الليزر من 1أو 2 هرتز. سوف نبضات الليزر ضرب المواد المستهدفة وتوليد تدفق ريشة. فإن تدفق تخترق من خلال بيئة الأوكسجين ودائع على الركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انعكاس عالية الطاقة حيود الإلكترونات (RHEED) يمكن استخدامها لمراقبة نمو الخلايا وحدة وتأكيد جودة السطح 7. هذا الأسلوب يسمح للرصد سماكة واضحة جدا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما الفيلم هو من سمك المطلوب، إيقاف تشغيل الليزر وتقلل من درجة حرارة سخان في 5 ° C / دقيقة. مرة واحدة يتم تبريد سخان لدرجة حرارة الغرفة، وإيقاف مصدر الأوكسجين وإزالة عينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خارج الموضع الصلب يمكن استخدامها على مواد أكسيد لإزالة أوجه القصور الأكسجين التي قد تكون موجودة بعد النمو أو بعد فترات طويلة في فراغ. وضع العينة في فرن أنبوب تحت 1 الصراف الآلي من تدفق الأكسجين. رفع درجة الحرارة من 20 درجة مئوية إلى 700 درجة مئوية في 5 ° C / دقيقة، ويصلب لمدة 2 ساعة، ثم تنخفض درجة الحرارة من 700 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية في 2 ° C / دقيقة. على أي مهمةالشركة المصرية للاتصالات هو أبدا ما بعد يصلب في درجات حرارة أعلى من تلك المستخدمة خلال النمو الفيلم عند ملء الشواغر الأكسجين وهذا يمكن أن يؤثر سلبا على نوعية المياه السطحية وربما تؤثر سلبا على جودة وضوح الشمس. </li></ol> 2. تلفيق ضوئيه <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بالموجات فوق الصوتية تنظيف العينة في الأسيتون وثم الماء لمدة 10 دقيقة لكل منهما. المجهر الضوئي يمكن استخدامها للتأكد من أن سطح العينة نظيفة من الجسيمات الكبيرة. (الشكل 2A) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور معطف طبقة من 1 ميكرون سميكة مقاومة للضوء. نموذجية سرعة الدوران ومدة حوالي 6،000 دورة في الدقيقة و 80 ثانية على الرغم من هذه الأرقام تعتمد على مقاومة للضوء المحددة المستخدمة. ضع العينة على لوحة الحرارة عند 115 درجة مئوية لمدة 2 دقيقة لعلاج مقاومة للضوء. تحقق من جودة مقاومة للضوء تحت المجهر الضوئي. يجب أن تظهر طلاء موحد مع عدم وجود فقاعات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام اليجنر قناع لفضح العينة تحت قناع الطباعة الحجرية محددة مسبقا مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة 9 ثوانى مع جرعة التعرضحوالي 90 ميغا جول / سم 2. مرة أخرى هذه الأرقام سوف تكون محددة لمقاومة للضوء المستخدم. عندما يتم استخدام مقاومة للضوء إيجابي، فإن جزءا من مقاومة للضوء التي تغطيها القناع لا تغيير الخاصية الكيميائية في حين أن جزءا من العلاقات العامة الذي كشفت عنه القناع ستتغير بممتلكاتها ويمكن حله في المطور الكيميائية. تسخين مقاومة للضوء وعينة على 110 درجة مئوية لمدة 80 ثانية لمواصلة علاج مقاومة للضوء المكشوفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف العينة في حل المطور ل25-35 ثانية. اخراج عينة فورا وشطف في الماء لمدة 30 ثانية. إذا تم استخدام مقاومة للضوء إيجابي، وسوف يتم غسلها جزء من مقاومة للضوء والذي كشفت عنه القناع بعيدا في حين أن الجزء الذي يتم تغطية ستبقى. لاحظ أن مدة الخطوة النامية أمر حاسم للسيطرة بدقة الأبعاد مقاومة للضوء وجودة (الشكل 2B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يعد حل من يوديد البوتاسيوم، وحمض الهيدروكلوريك والماء من نسبة 01:01:01. استخدام ملاقط بلاستيكية لشطف رانه نموذج في حامض لحوالي 10 ثانية. ستحفر الجزء غير محمية من فيلم رقيقة بعيدا. شطف على الفور العينة في الماء النقي لمدة 60 ثانية. تحقق مع المجهر الضوئي لمعرفة ما إذا كانت رقيقة وقد حفرت تماما. إن لم يكن، إضافة 2-3 المزيد من الثواني من حمض حفر وشطف فورا بالماء النقي، ثم تحقق مرة أخرى مع المجهر الضوئي. كرر هذا الإجراء حتى يتم محفورا كل فيلم غير المحمية بعيدا. ويحكم هذه العملية من خلال قوة ضوئي وسماكة الفيلم. معدلات حفر نموذجية لكثير من manganites هي حوالي 1-4 نانومتر / ثانية لنسبة حل 01:01:01 الموصوفة أعلاه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف العينة في الأسيتون لمدة 20 ثانية لإزالة مقاوم الضوء المتبقية. التحقق من جودة عينة مع المجهر (الشكل 2C و 2D). </li></ol> 3. اتصال أسلاك الربط، <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام قناع الصورة، كرر الخطوات 2،1-2،3 أعلاه باستخدام قناع الطباعة الحجرية التي سوف أترك المناطق المفتوحة على الأسلاك مناسبة للاتصالمنصات. تتبخر 5 نانومتر و 100 نانومتر تي الاتحاد الافريقي على العينة وشطف في الأسيتون. سيؤدي ذلك إلى إزالة مقاومة للضوء وترك فقط الاتصال سادة الهندسة المطلوب (الشكل 3A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام GE الورنيش لتركيب العينة على عينة عفريت. سماح 15 دقيقة لعلاج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد موقف العينة على مرحلة سلك بوندر واستخدام بوندر أسلاك لربط الأسلاك آل من عفريت عينة لتي / الاتحاد الافريقي اتصالات (الشكل 3B). قم بإجراء القياسات الكهربائية. </li></ol>

<ol>
	<li>Ahn, C. H., Triscone, J. -. M., Mannhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field+effect+in+correlated+oxide+systems.">Electric field effect in correlated oxide systems.</a> Nature. 424, 1015-1018 (2003).</li><li>Basov, D. N., Averitt, R. D., Van der Marel, D., Dressel, M., Haule, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodynamics+of+correlated+electron+materials.">Electrodynamics of correlated electron materials.</a> Reviews of Modern Physics. 83, 471-541 (2011).</li><li>Waser, R., Aono, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoionics-based+resistive+switching+memories.">Nanoionics-based resistive switching memories.</a> Nat. Mater. 6, 833-840 (2007).</li><li>Willmott, P. R., Huber, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+laser+vaporization+and+deposition.">Pulsed laser vaporization and deposition.</a> Rev. Mod. Phys. 72, 315-328 (2000).</li><li>Eres, H. M. C., G, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+pulsed-laser+deposition+of+complex+oxides.">Recent advances in pulsed-laser deposition of complex oxides.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 20, 264005 (2008).</li><li>Ding, J. F., Jin, K. X., Zhang, Z., Wu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dependence+of+negative+differential+resistance+on+electronic+phase+separation+in+unpatterned+manganite+films.">Dependence of negative differential resistance on electronic phase separation in unpatterned manganite films.</a> Applied Physics Letters. 100, 62402-62404 (2012).</li><li>Ichimiya, A., I, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Reflection High Energy Electron Diffraction. , (2004).</li><li>Guo, H., Sun, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+diagram+of+La0.7Sr0.3MnO3+thin+films+using+pulsed+laser+deposition.">Growth diagram of La0.7Sr0.3MnO3 thin films using pulsed laser deposition.</a> arXiv. , 1210.5989 (2012).</li><li>Ward, T. Z., Gai, Z., Guo, H. W., Yin, L. F., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+a+first-order+electronic+phase+transition+in+manganites.">Dynamics of a first-order electronic phase transition in manganites.</a> Physical Review B. 83, 125125 (2011).</li><li>Ward, T. Z., Liang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reemergent+Metal-Insulator+Transitions+in+Manganites+Exposed+with+Spatial+Confinement.">Reemergent Metal-Insulator Transitions in Manganites Exposed with Spatial Confinement.</a> Physical Review Letters. 100, 247204 (2008).</li><li>Ward, T. Z., Zhang, X. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-Resolved+Electronic+Phase+Transitions+in+Manganites.">Time-Resolved Electronic Phase Transitions in Manganites.</a> Physical Review Letters. 102, 87201 (2009).</li><li>Zhai, H. -. Y., Ma, J. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+Discrete+Steps+in+Metal-Insulator+Transition+in+Perovskite+Manganite+Wires.">Giant Discrete Steps in Metal-Insulator Transition in Perovskite Manganite Wires.</a> Physical Review Letters. 97, 167201 (2006).</li><li>Wu, T., Mitchell, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creation+and+annihilation+of+conducting+filaments+in+mesoscopic+manganite+structures.">Creation and annihilation of conducting filaments in mesoscopic manganite structures.</a> Physical Review B. 74, 214423 (2006).</li><li>Altissimo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=E-beam+lithography+for+micro-/nanofabrication.">E-beam lithography for micro-/nanofabrication.</a> Biomicrofluidics. 4, 26503-26506 (2010).</li><li>Watt, F., Bettiol, A. A., Van Kan, J. A., Teo, E. J., Breese, M. B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+Beam+Lithography+and+Nanofabrication:+A+Review.">Ion Beam Lithography and Nanofabrication: A Review.</a> International Journal of Nanoscience. 4, 269-286 (2005).</li><li>Urban, J. J., Yun, W. S., Gu, Q., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+single-crystalline+perovskite+nanorods+composed+of+barium+titanate+and+strontium+titanate.">Synthesis of single-crystalline perovskite nanorods composed of barium titanate and strontium titanate.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 1186-1187 (2002).</li><li>Wang, Y., Fan, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+different+magnetic+properties+in+nanosized+Ca0.82La0.18MnO3:+Wires+versus+particles.">The origin of different magnetic properties in nanosized Ca0.82La0.18MnO3: Wires versus particles.</a> Applied Physics Letters. 98, 142502 (2011).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

بعكس المواد شبه الموصلة عنصر واحد مثل سي، يمكن للتصنيع المواد المعقدة يكون أكثر صعوبة يرجع ذلك إلى حقيقة أن بنية معقدة ومتعددة العناصر يجب أن تؤخذ جميعها بعين الاعتبار. استخدام ضوئيه لصنع أجهزة أكسيد معقدة من حيث التكلفة المنخفضة نسبيا وسريعة لالنموذج الأولي بدلا م?...

أول واحدة من أهم الخطوات نحو الأجهزة ذات جودة عالية هو نمو الأغشية الرقيقة أكسيد الفوقي. يستخدم ركيزة الكريستال واحد بأنه &quot;قالب&quot; لإيداع المواد المستهدفة. بين أساليب مختلفة ترسب وترسب الليزر النبضي (الملعوبة) هي واحدة من أفضل الطرق للحصول على نوعية جيدة الأغشية الرقيقة 4،5. تنطوي على عمليات النمو تسخين الركيزة إلى نحو 800 درجة مئوية في بيئة الأوكسجين وباستخدام نبضات الليزر لضرب المواد المستهدفة وتوليد تدفق لتودع على الركيزة. يظهر نظام نموذجي في الشكل 1. في حين تم عرض أفلام unpatterned لتكشف عن فيزياء جديدة غريبة 6، والحد من البعد فيلم يوفر المزيد من الفرص لاستكشاف الظواهر الجديدة وتصنيع الجهاز. ضوئيه يمكن استخدامها لتقليص عينة البعد في الطائرة وصولا الى ترتيب من 1 ميكرون. وسيدخل بروتوكول مفصل لعملية ضوئيهستناقش أدناه. هذا الأسلوب هو متوافق مع ركائز الأكثر استخداما على نطاق واسع والذي يسمح للتحقيقات من آثار الحبس على الأفلام الفوقي الذي عقد في الولايات سلالة مختلفة. منذ العديد من أكاسيد معقدة لها خصائص مثيرة للاهتمام في درجات الحرارة المنخفضة و / أو المجالات المغناطيسية العالية، والربط الالكتروني بين الجهاز وأجهزة قياس مهم جدا. اتصالات عالية الجودة يمكن تشكيلها عن طريق تبخير منصات الاتصال الاتحاد الافريقي في الهندسة 4 مسبار ومع استخدام سلك بوندر لإجراء اتصالات بين منصات وجهاز قياس. عندما يوظف بشكل صحيح، يمكن لهذه الاتصالات بسهولة تحمل البيئات قياس درجة الحرارة القصوى ضمن نطاقات واسعة من 4 إلى 400 K K ويتراوح المجال المغناطيسي تصل إلى ± 9 T.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Reagent/Material</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>SrTiO3(001) &amp; LaAlO3(100) substrates</td>
 <td>CrysTec GmbH</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Microposit S1813 Photoresist</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>CD-26 Developer</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>38490</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>GE varnish</td>
 <td>Lakeshore</td>
 <td>VGE-7031</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Reflected High Energy Electron Diffraction (RHEED)</td>
 <td>Staib Instruments</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>35 kV TorrRHEED</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Mask Aligner</td>
 <td>ABM</td>
 <td>Model 85-3 (350 W) Lightsource</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Resistivity Puck</td>
 <td>Quantum Design</td>
 <td>P102</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Wire Bonder</td>
 <td>Kulicke &amp; Soffa</td>
 <td>04524-0XDA-000-00</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

fabrication of spatially confined complex oxides

المواد المعقدة مثل الموصلات الفائقة العالية والتعاون التقني، multiferroics، وmagnetoresistors هائلة لها خصائص الإلكترونية والمغناطيسية التي تنشأ عن المتأصلة الارتباطات الإلكترون قوية الموجودة داخلها. هذه المواد يمكن أن تمتلك أيضا مرحلة الانفصال الإلكترونية في المناطق التي من سلوك مقاوم والمغناطيسية مختلفة إلى حد كبير يمكن أن تتعايش داخل واحد مادة الكريستال سبائك. عن طريق الحد من حجم هذه المواد إلى جداول طول في وأدناه حجم المتأصلة في المجالات الإلكترونية، ويمكن أن يتعرض السلوكيات الرواية. وبسبب هذا، وحقيقة أن المعلمات النظام المداري تدور المسؤول شعرية تنطوي على كل أطوال الارتباط، والحد من مكانيا هذه المواد للمقاييس النقل هو خطوة حاسمة في فهم الفيزياء الأساسية التي تحرك السلوك المعقد. هذه المواد أيضا إمكانيات كبيرة ليصبح الجيل القادم من الأجهزة الإلكترونية 1-3. وهكذا، فإن تصنيع منخفضة الأبعاد النانو أوهياكل الصغيرة في غاية الأهمية لتحقيق وظائف جديدة. وهذا ينطوي على عمليات التحكم متعددة من جودة النمو المرتفع رقيقة إلى توصيف دقيق للملكية الإلكترونية. هنا، فإننا نقدم بروتوكولات تلفيق المجهرية ذات جودة عالية لمجمع الأجهزة المنجنيز أكسيد. وترد أوصاف مفصلة والمعدات اللازمة للنمو رقيقة، صور الطباعة الحجرية، وأسلاك الربط.

تركز هذه الورقة في الغالب على الجوانب ضوئيه وأسلاك الربط، من إعداد العينات. مزيد من التفاصيل بشأن إجراءات النمو فيلم يمكن العثور عليها في لدينا غيرها من المنشورات الأخيرة 8. ضوئيه هو وسيلة هامة للسيطرة بعدية في أكاسيد معقدة...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides at JoVE.com

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

نحن تصف استخدام ترسب نابض ليزر (الملعوبة)، ضوئيه وتقنيات أسلاك الربط، لخلق مقياس ميكرومتر أكاسيد مجمع الأجهزة. ويستخدم PLD أن ينمو الأغشية الرقيقة الفوقي. يتم إدخال تقنيات الطباعة التصويرية وأسلاك الربط، لخلق عملية الأجهزة لأغراض القياس.

تلفيق من أكاسيد مجمع المحصورة مكانيا

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

fabrication-of-spatially-confined-complex-oxides

Research

JoVE Journal

Engineering

9.4K Views.  Oak Ridge National Laboratory. نحن تصف استخدام ترسب نابض ليزر (الملعوبة)، ضوئيه وتقنيات أسلاك الربط، لخلق مقياس ميكرومتر أكاسيد مجمع الأجهزة. ويستخدم PLD أن ينمو الأغشية الرقيقة الفوقي. يتم إدخال تقنيات الطباعة التصويرية وأسلاك الربط، لخلق عملية الأجهزة لأغراض القياس.

Video: Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the milli-scale structure of barbs and barbules largely determines the directional pattern of reflected light; and through the macro-scale spatial structure of overlapping, curved feathers, these directional effects create the visual texture. Milli-scale and macro-scale effects determine where on the organism's body, and from what viewpoints and under what illumination, the iridescent colors are seen. Thus, the highly directional flash of brilliant color from the iridescent throat of a hummingbird is inadequately explained by its nano-scale structure alone and questions remain. From a given observation point, which milli-scale elements of the feather are oriented to reflect strongly? Do some species produce broader "windows" for observation of iridescence than others? These and similar questions may be asked about any organisms that have evolved a particular surface appearance for signaling, camouflage, or other reasons.
In order to study the directional patterns of light scattering from feathers, and their relationship to the bird's milli-scale morphology, we developed a protocol for measuring light scattered from biological materials using many high-resolution photographs taken with varying illumination and viewing directions. Since we measure scattered light as a function of direction, we can observe the characteristic features in the directional distribution of light scattered from that particular feather, and because barbs and barbules are resolved in our images, we can clearly attribute the directional features to these different milli-scale structures. Keeping the specimen intact preserves the gross-scale scattering behavior seen in nature. The method described here presents a generalized protocol for analyzing spatially- and directionally-varying light scattering from complex biological materials at multiple structural scales.

We present a non-destructive method for sampling spatial variation in the direction of light scattered from structurally complex materials. By keeping the material intact, we preserve gross-scale scattering behavior, while concurrently capturing fine-scale directional contributions with high-resolution imaging. Results are visualized in software at biologically-relevant positions and scales.

قياس مكانيا-وإتجاهي-متفاوتة تشتت الضوء من المادة البيولوجية

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

تلفيق نانو هندسيا إجراء أكاسيد شفافة من ترسب الليزر النبضي

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic (VES) fluids. The measurements are made for particles settling in unbounded fluids&#160;and fluids between parallel walls. VES fluids over a wide range of rheological properties are prepared and rheologically characterized. The rheological characterization involves steady shear-viscosity and dynamic oscillatory-shear measurements to quantify the viscous and elastic properties respectively. The settling velocities under unbounded conditions are measured in beakers having diameters at least 25x the diameter of particles. For measuring settling velocities between parallel walls, two experimental cells with different wall spacing are constructed. Spherical particles of varying sizes are gently dropped in the fluids and allowed to settle. The process is recorded with a high resolution video camera and the trajectory of the particle is recorded using image analysis software. Terminal settling velocities are calculated from the data.
The impact of elasticity on settling velocity in unbounded fluids is quantified by comparing the experimental settling velocity to the settling velocity calculated by the inelastic drag predictions of Renaud et al.1&#160;Results show that elasticity of fluids can increase or decrease the settling velocity. The magnitude of reduction/increase is a function of the rheological properties of the fluids and properties of particles. Confining walls are observed to cause a retardation effect on settling and the retardation is measured in terms of wall factors.

This paper demonstrates the experimental procedure to measure terminal settling velocities of spherical particles in surfactant-based shear thinning viscoelastic fluids. Fluids over a wide range of rheological properties are prepared and settling velocities are measured for a range of particle sizes in unbounded fluids and fluids between parallel walls.

القياس التجريبي لسرعة تسوية الجسيمات الكروية في السوائل اللزوجة غير المحصورة والمقيدة بالتخلص من السطحي

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

تصنيع واختبار ميكروفلويديك الميكانيكية المذبذبات

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

يمكن عزوها بالذرة البنية النانوية تلفيق

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

تصنيع وتوصيف الموصلية الرنين

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Simultaneous Multi-surface Anodizations and Stair-like Reverse Biases Detachment of Anodic Aluminum Oxides in Sulfuric and Oxalic Acid Electrolyte

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental sciences and industrial applications owing to their periodic arrangement of nanopores with relatively high aspect ratio. However, the techniques reported so far, which could be only valid for mono-surface anodization, show critical disadvantages, i.e., time-consuming as well as complicated procedures, requiring toxic chemicals, and wasting valuable natural resources. In this paper, we demonstrate a facile, efficient, and environmentally clean method to fabricate nanoporous AAOs in sulfuric and oxalic acid electrolytes, which can overcome the limitations that result from conventional AAO fabricating methods. First, plural AAOs are produced at one time through simultaneous multi-surfaces anodization (SMSA), indicating mass-producibility of the AAOs with comparable qualities. Second, those AAOs can be separated from the aluminum (Al) substrate by applying stair-like reverse biases (SRBs) in the same electrolyte used for the SMSAs, implying simplicity and green technological characteristics. Finally, a unit sequence consisting of the SMSAs sequentially combined with SRBs-based detachment can be applied repeatedly to the same Al substrate, which reinforces the advantages of this strategy and also guarantees the efficient usage of natural resources.

A protocol for fabricating nanoporous anodic aluminum oxides via simultaneous multi-surfaces anodization followed by stair-like reverse biases detachments is presented. It can be applied repeatedly to the same aluminum substrate, exhibiting a facile, high-yield, and environmentally clean strategy.

أنوديزيشنز السطحية المتعددة المتزامنة ومفرزة التحيزات عكس درج مثل أكاسيد الألومنيوم انوديك في الكبريتيك والمنحل بالكهرباء حمض الأكساليك

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

تصنيع سوبيرهيدروفوبيك الأسطح المعدنية لتطبيقات مضادة للتجمد

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

السائبة وتوليف رقيقة أكاسيد استقرت الانتروبيا شكل تركيبي البديل

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.