This material is based upon work supported by the Department of&#160;Energy, National Nuclear Security Administration,&#160;under Award Number DE-NA0002377. Funding from the Defense Threat Reduction Agency (DTRA), Grant Number HDTRA1-10-1-0119. Counter-WMD basic research program, Dr. Suhithi M. Peiris, program director is gratefully acknowledged. This work was also supported by the Ministry of Education and Science and Education of the Russian Federation in the framework of Increase Competitiveness Program of NUST &#8220;MISIS&#8221; grant No. K2-2014-001.

1. عالية الطاقة الكرة طحن <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد 35 غرام من الأولي نسبة 1: 1 المولي ني + آل الخليط. في هذه الحالة، تزن 11.02 غرام من القاعدة و23.98 غرام من مساحيق ني. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام وعاء طحن الصلب لHEBM من هذا النظام. تأكد من أن جرة لديها صلابة أعلى من المساحيق التي يمكن ان تضاف، وإلا فإن مساحيق سيضر الجرة وسوف تنشأ التلوث. ملاحظة: تشمل الخيارات جرة النموذجية الصلب، وأكسيد الزركونيوم، أو كربيد التنغستن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام 5: 1 الكرة: مسحوق (نسبة تهمة) لهذا النظام، أي 175 غرام من كرات الصلب 10 ملم. تأكد من أن كرات مصنوعة من نفس مادة جرة خلاف ذلك إما الكرات أو جرة سوف تتضرر. ملاحظة: تحدد نسبة تهمة شدة التفاعل بين مسحوق وكلاء الطحن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة الكرات والمساحيق لالجرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ختم الجرة وضخ الغاز في الغلاف الجوي من جرة بواسطة مضخة ميكانيكية وتطهير من قبل الأرجون. إجراء أربع دورات من ملء وتطهير بالغاز AR(وهذا يضمن عدم وجود الأكسجين المتبقي في الجرة). وأخيرا، وملء جرة مع غاز الأرجون أعلى قليلا (0.13 ميجا باسكال) الضغط الجوي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل جرة في طاحونة الكرة الكواكب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار 650 الثورة في الدقيقة (دورة في الدقيقة) لمعدل ثورة جرة و1،400 دورة في الدقيقة لتناوب الداخلي (عجلة الشمس). ملاحظة: في بعض الحالات، قد تختلف نسبة دوران (ك) من عجلة مبلغ (1،400 دورة في الدقيقة) وجرة الطحن (من 700 إلى 1،300 دورة في الدقيقة) لتنظيم المجهرية من الجزيئات المركبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل الإجراء HEBM لمدة 15 دقيقة. ملاحظة: أنظمة لديها وقت حرج، والتي، لظروف وصفها، يساوي 17 دقيقة. هناك كمية محدودة من الطحن التي يمكن أن تتم على النظام قبل حدوث رد الفعل في جرة. إذا تم إجراء HEBM أطول من الوقت الحرج، وسوف يحدث رد فعل في جرة الكرة الطحن، وتخريب التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الانتهاء من الوقت الطحن، وتبريد جرة لRT، ثم نقل إلى جرة غطاء الدخان.<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيس جرة لإزالة ضغط الغاز الزائد من الضغط الأولي والغاز الممكن صدر خلال الطحن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الغطاء من جرة تحت غطاء الدخان. أخذ الحيطة والحذر عند فتح الجرة، ومسحوق المتكون هو رد الفعل للغاية. فتح جرة ارتداء قفازات مقاومة للحرارة ونظارات السلامة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل جمع مسحوق، وتعريضها للهواء لمدة 5 دقائق على الأقل ل &quot;التخميل&quot;. ملاحظة: هذا يمنع رد فعل عفوي التي قد تحدث أثناء التعامل مع الخليط. </li></ol></li></ol> 2. التفاعلية توصيف المواد الطاقوية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع المسحوق من الجرة. لا تستخدم ملعقة معدنية لهذا الإجراء. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كان المطلوب تصنيف وفصل الجسيمات، والاستفادة من المناخل. لضمان أن يتم الفصل السليم، استخدم شاكر غربال لفترة طويلة من الزمن (12+ ساعة). تصنيف مسحوق في صناديق حجم مختلف (تحت 10 ميكرون، 10-20 ميكرومتر، 20-53 ميكرومتر، وهوبوف 53 ميكرون). من هذه النقطة فصاعدا، استخدم 20-53 ميكرومتر الجسيمات الحجم. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على مساحيق منخول إلى بيليه باستخدام الصحافة ذو محورين المقرر أن 1،100 كلغ على بعد 5 ملم يموت الصحافة الفولاذ المقاوم للصدأ (1،360 ميجا باسكال) لمدة انتظار 2.0 دقيقة. تسجيل ارتفاع (ح) وقطر (د) من بيليه مع ميكرومتر. سجل وزن العينة (م) مع مقياس. من هنا، وتحديد كثافة بيليه. حساب الحد الأقصى النظري كثافة في المئة (TMD٪) من خلال المعادلة التالية: <img alt="المعادلة 1" src="/files/ftp_upload/52624/52624eq1.jpg" width="400" /> حيث A القاعدة، وني - وزن ذرة من القاعدة وني. ρ القاعدة وρ ني - كثافة القاعدة والنيكل. نفترض أن نسبة متكافئة من مساحيق تحتفظ نسبة من مساحيق الأولية المضافة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في حالة استخدام بيليه أسطواني لتحديد الاحتراق أمام انتشار سرعة ودرجة حرارة الشخصية في الجبهة رد فعل،ضمان أن يكون طويل القامة بما فيه الكفاية، والتي تحددها النسبة بين الطول والقطر التي ينبغي أن تكون ≥2 (على سبيل المثال، د = 5 مم؛ ح ≥ 10 مم). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في حالة استخدام بيليه لتعريف المعلمات الإشعال، استخدام قرص رقيق (على سبيل المثال، قطرها = 5 مم، سماكة = 1 ملم). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحديد خصائص الاحتراق، ضع العينة على لوحة الجرافيت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جعل سلك التنغستن ملفوف تعلق على محول متغير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع لفائف W مثل أن الجزء ملفوف من السلك تقع على الجزء العلوي من بيليه. إذا كان النظام هو رد الفعل الأوكسجين حساسة، القيام بذلك في دائرة رد الفعل خالية من الأكسجين، نفذ وإلا فإن رد الفعل في الهواء الطلق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من أجل تحديد سرعة موجة الاحتراق، استخدم تسجيل من كاميرا عالية السرعة. موقف وتركز الكاميرا الحرارية العالية السرعة على العينة المختبرة وبدء التسجيل. وهذا سيمكن درجة الحرارة والاحتراق سرعة معلومات دقيقة ليتم جمعها. </li><li&gt; تتحول ببطء محول متغير على، مما تسبب في سلك التنغستن لتسخين. فإن رد فعل بدء، ثم نشر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للحصول على المعلمات المرجوة من عملية الاحتراق، وإجراء تحليل الإطار من جانب الإطار من فيلم IR المسجلة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رسم موقف للاكثار أمام رد فعل مقابل الوقت. الحصول على متوسط ​​سرعة الاحتراق من المنحدر من هذه المؤامرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رسم التغيرات في درجات الحرارة في بقعة في منتصف العينة. استخدام الرسم البياني التي تم الحصول عليها للحصول على معلومات حول الملف الشخصى الوقت درجة حرارة موجة التفاعل. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحديد الخصائص الإشعال (اشتعال درجة الحرارة وتأخير الاشتعال الوقت) وضع قرص رقيق على طبق ساخن مسخن إلى درجة الحرارة المطلوبة (على سبيل المثال، 800 K). لاحظ أن القيم بالضبط تم الحصول عليها من هذه التجربة سوف تختلف بشكل كبير إذا تم تغيير أية معلمات، سواء كانوا من حجم بيليه، ودرجة الحرارة من موقد أو TMD. هذا التحليل هو مفيد لdeterminatأيون الاتجاهات. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من أجل تحديد استخدام المعلمات اشتعال الكاميرا عالية السرعة. موقف وتركز الكاميرا الحرارية عالية السرعة على المنطقة حيث سيتم وضع العينة على صفيحة ساخنة وبدء التسجيل. ملاحظة: وهذا سيمكن معلومات دقيقة لدرجات الحرارة خلال هذه العملية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كان رد الفعل هو الأكسجين حساسة، نفذ هذا في الأكسجين دائرة رد الفعل مجانا. هام: تشغيل هذه التجربة عدة مرات للحصول على مجموعة البيانات الإحصائية جيد. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع بيليه في منطقة التركيز. القيام بذلك في هذه الطريقة أن الجسيمات يمكن أن ينظر إليه على كل إطار - من المهم أن نرى الإطار الأول أن بيليه اللمسات طبق ساخن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للحصول على المعلمات اشتعال المطلوبة، وإجراء تحليل الإطار من جانب الإطار من فيلم IR المسجلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحديد الوقت تأخير الاشتعال، وتحديد الوقت بين الإطار الأول، عندما يلمس بيليه سطح موقد، لبدء التفاعل. </لى&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحديد درجة حرارة الاشتعال، رسم على أعلى بقعة درجة الحرارة على الجسيمات. عند تبديل الملف الشخصى الوقت درجات الحرارة عن ذلك من التشكيل الجانبي درجة حرارة التسخين إلى أن نظام ناسفة الحراري، نقطة انعطاف أن تصل درجة حرارة الاشتعال. </li></ol></li></ol> 3. تحليل المجهرية عن طريق حقل الانبعاث الضوئي المجهر الإلكتروني (FESEM) مجهزة من قبل التركيز ايون الشعاع (فيبوناتشي) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعليق 0.1 غرام من الجسيمات ملفقة في الإيثانول 10 مل وديعة قطرة واحدة من تعليق على سطح المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) صاحب العينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجفيف صاحب العينة على 90 درجة مئوية لمدة 5 دقائق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج العينة إلى شعاع الاكذوبه نظام / SEM المزدوج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء عينة التنظيف البلازما لمدة 5 دقائق. ملاحظة: هذا يقلل من مقدار الضرر الذي العينة سوف تشهد من التعرض لشعاع الالكترون (شعاع E). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على شعاع E (5 كيلو فولت، 3.5 غ) والتركيز على جسيم واحد. رابط رانه ض الارتفاع إلى مسافة العمل، ثم رفع العينة إلى ارتفاع eucentric. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام شعاع E مع إبرة حقن الغاز، إيداع طبقة أولية من البلاتين (70 نانومتر) على عينة للحماية من التدهور من استخدام الغاليوم الأيوني شعاع (I-شعاع). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إمالة العينة إلى 52 درجة مئوية، ثم تتحول على I-شعاع. باستخدام I-شعاع (5 كيلو فولت، 0.28 غ)، ومرة ​​أخرى مع إبرة حقن الغاز، إيداع طبقة إضافية من البلاتين (0.5 ميكرون) على عينة للحماية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع علامات الائتمانية على العينة. مطحنة الجسيم في شكل مستطيل. وهذا يزيد بشكل كبير من احتمال أن يكون هناك الائتمانية الكافية، حيث سيكون هناك تخفيضات وزوايا للاستخدام متعددة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع المعونة من البرنامج، شريحة الجسيمات مع I-شعاع. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد &quot;ملف&quot; ثم &quot;صورة حفظ الموقع&quot; لاختيار دليل حيث سيتم تخزين الصور. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اعتمادا على الجسيمات الفردية، حدد العرض المناسب، ليونGTH، وعمق. اختيار هذه إلى طاحونة تماما من خلال وحدة التخزين بالكامل من الجسيمات. بالإضافة إلى ذلك، حدد عدد من شرائح، فضلا عن عدد من شرائح لكل صورة. هذه الخيارات يمكن العثور عليها في &quot;شريحة&quot; علامة التبويب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين شعاع الحالية عن طريق اختيار &quot;المرافق&quot; ثم &quot;اقتراح التيارات&quot;. ملاحظة: سيسمح هذا البرنامج لتحديد شعاع التيار المناسب لطاحونة العينة في فترة زمنية معقولة بينما يحرس ضد الضرر العينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انقر فوق &quot;إظهار&quot; ويقوم البرنامج بتوفير شبكة الطحن البصرية التي تظهر ما سيتم المضروب جزء من الجسيمات. ضمان أن يتم وضع شبكة الطحن بدقة على مدى الجسيمات في الجزء الذي سيتم المضروب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد كل شريحة اتخاذ عالية الجودة صورة البريد شعاع لإعادة الإعمار في وقت لاحق. لتحديد المعلمات البريد شعاع المناسبة، حدد القائمة &quot;الإعداد&quot; واختيار &quot;EBeam صورة المسح معلمات&quot;. ملاحظة: هذا سيعطي شبكةلتحديد القرار، ويسكن الوقت. وكلما زاد زمن السكون، والمزيد من الوقت الذي يستغرقه لجمع الصور. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام حزمة برامج إعادة الإعمار 3D، وإعادة بناء مجموعة من الصور التي تم جمعها من الاكذوبه / SEM كما هو موضح سابقا 25. ملاحظة: هذا ينتج نسخة افتراضية 3D كاملة من الجسيمات، التي يمكن استخدامها بعد ذلك لحساب مساحة سطح الاتصال، والمسامية من الجزيئات الفردية، وسمك طبقة ناشر، فضلا عن عدد لا يحصى من المعالم الأخرى المفيدة. </li></ol>

<ol>
	<li>Fried, L. E., Manaa, M. R., Pagoria, P. F., Simpson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Synthesis+of+Energetic+Materials.">Design and Synthesis of Energetic Materials.</a> Annual Review of Materials Research. 31, 291-321 (2001).</li><li>Dlott, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thinking+Big+(and+Small)+about+Energetic+Materials.">Thinking Big (and Small) about Energetic Materials.</a> Materials Science and Technology. 22 (4), 463-473 (2006).</li><li>Dreizin, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-Based+Reactive+Nanomaterials.">Metal-Based Reactive Nanomaterials.</a> Progress in Energy and Combustion Science. 35 (2), 141-167 (2009).</li><li>Yetter, R. A., Risha, G. A., Son, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+Particle+Combustion+and+Nanotechnology.">Metal Particle Combustion and Nanotechnology.</a> Proceedings of the Combustion Institute. 32 (2), 1819-1838 (2009).</li><li>Zhou, X., Torabi, M., Lu, J., Shen, R., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+Energetic+Composites:+Synthesis,+Ignition/Combustion+Modeling,+and+Applications.">Nanostructured Energetic Composites: Synthesis, Ignition/Combustion Modeling, and Applications.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (5), 3058-3074 (2014).</li><li>Mann, A. B., 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=Modeling+and+Characterizing+the+Propagation+Velocity+of+Exothermic+Reactions+in+Multilayer+Foils.">Modeling and Characterizing the Propagation Velocity of Exothermic Reactions in Multilayer Foils.</a> Journal of Applied Physics. 82 (3), 1178 (1997).</li><li>Jayaraman, S., Mann, A. B., Reiss, M., Weihs, T. P., Knio, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+Study+of+the+Effect+of+Heat+Losses+on+Self-Propagating+Reactions+in+Multilayer+Foils.">Numerical Study of the Effect of Heat Losses on Self-Propagating Reactions in Multilayer Foils.</a> Combustion and Flame. 124 (1-2), 178-194 (2001).</li><li>Rogachev, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exothermic+Reaction+Waves+in+Multilayer+Nanofilms.">Exothermic Reaction Waves in Multilayer Nanofilms.</a> Russian Chemical Reviews. 77 (1), 21-37 (2008).</li><li>White, J. D. E., Reeves, R. V., Son, S. F., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+Explosion+in+Al-Ni+System:+Influence+of+Mechanical+Activation.">Thermal Explosion in Al-Ni System: Influence of Mechanical Activation.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 113 (48), 13541-13547 (2009).</li><li>Shteinberg, A. S., Lin, Y. -. C., Son, S. F., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+High+Temperature+Reaction+in+Ni-Al+System:+Influence+of+Mechanical+Activation.">Kinetics of High Temperature Reaction in Ni-Al System: Influence of Mechanical Activation.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 114 (20), 6111-6116 (2010).</li><li>Manukyan, K. V., Lin, Y. L., Rouvimov, S., McGinn, P. J., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructure-reactivity+relationship+of+Ti+reactive+nanomaterials.">Microstructure-reactivity relationship of Ti reactive nanomaterials.</a> Journal of Applied Physics. 113 (2), 024302 (2013).</li><li>Mukasyan, A. S., Lin, Y. C., Rogachev, A. S., Moskovskikh, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Combustion+Synthesis+of+Silicon+Carbide+Nanopowder+from+the+Elements.">Direct Combustion Synthesis of Silicon Carbide Nanopowder from the Elements.</a> Journal of the American Ceramic Society. 96 (1), 111-117 (2013).</li><li>Lin, Y. C., Nepapushev, A. A., McGinn, P. J., Rogachev, A. S., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+joining+of+carbon/carbon+composites+by+a+reactive+mixture+of+titanium+and+mechanically+activated+nickel/aluminum+powders.">Combustion joining of carbon/carbon composites by a reactive mixture of titanium and mechanically activated nickel/aluminum powders.</a> Ceramics International. 39 (7), 7499-7505 (2013).</li><li>Manukyan, K. V., 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=Tailored+Reactivity+of+Ni+AlNanocomposites:+Microstructural+Correlations.">Tailored Reactivity of Ni+AlNanocomposites: Microstructural Correlations.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 116 (39), 21027-21038 (2012).</li><li>Qiu, X., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bonding+Silicon+Wafers+with+Reactive+Multilayer+Foils.">Bonding Silicon Wafers with Reactive Multilayer Foils.</a> Sensors and Actuators A. 141 (2), 476-481 (2008).</li><li>Wang, J., 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=Joining+of+Stainless-Steel+Specimens+with+Nanostructured+Al/Ni+Foils.">Joining of Stainless-Steel Specimens with Nanostructured Al/Ni Foils.</a> Journal of Applied Physics. 95 (1), 248-256 (2004).</li><li>Rogachev, A. S., Mukasyan, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+of+Heterogeneous+Nanostructural+Systems+(Review).">Combustion of Heterogeneous Nanostructural Systems (Review).</a> Combustion, Explosion, and Shock Waves. (Engl. Transl). 46 (3), 243-266 (2010).</li><li>Granier, J. J., Pantoya, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+Ignition+of+Nanocomposite+Thermites).">Laser Ignition of Nanocomposite Thermites).</a> Combustion and Flame. 138 (4), 373-383 (2004).</li><li>Bockmon, B. S., Pantoya, M. L., Son, S. F., Asay, B. W., Mang, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+Velocities+and+Propagation+Mechanisms+of+Metastable+Interstitial+Composites.">Combustion Velocities and Propagation Mechanisms of Metastable Interstitial Composites.</a> Journal of Applied Physics. 98 (6), 064903-064907 (2005).</li><li>Tillotson, T. M., 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=Nanostructured+Energetic+Materials+Using+Sol&#8722;Gel+Methodologies.">Nanostructured Energetic Materials Using Sol&#8722;Gel Methodologies.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 285 (1-3), 338-345 (2001).</li><li>Cervantes, O. G., Kuntz, J. D., Gash, A. E., Munir, Z. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+of+Combustion+of+Tantalum&#8722;Tungsten+Oxide+Thermite+Composites.">Heat of Combustion of Tantalum&#8722;Tungsten Oxide Thermite Composites.</a> Combustion and Flame. 157 (12), 2326-2332 (2010).</li><li>Leventis, N., Chandrasekaran, N., Sadekar, A. G., Sotiriou-Leventis, C., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-Pot+Synthesis+of+Interpenetrating+Inorganic/Organic+Networks+of+CuO/Resorcinol-Formaldehyde+Aerogels:+Nanostructured+Energetic+Materials.">One-Pot Synthesis of Interpenetrating Inorganic/Organic Networks of CuO/Resorcinol-Formaldehyde Aerogels: Nanostructured Energetic Materials.</a> Journal of the American Chemical Society. 131 (13), 4576-4577 (2009).</li><li>Zhang, K., Rossi, C., Ardila Rodriguez, G. A., Tenailleau, C., Alphonse, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+Nano-Al/CuO+Based+Energetic+Material+on+Silicon+Substrate.">Development of a Nano-Al/CuO Based Energetic Material on Silicon Substrate.</a> Applied Physics Letters. 91 (11), 113117-113113 (2007).</li><li>Xu, D., Yang, Y., Cheng, H., Li, Y. Y., Zhang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+Nano-Al+with+Co3O4Nanorods+to+Realize+High-Exothermic+Core-Shell+Nanoenergetic+Materials+on+a+Silicon+Substrate.">Integration of Nano-Al with Co3O4Nanorods to Realize High-Exothermic Core-Shell Nanoenergetic Materials on a Silicon Substrate.</a> Combustion and Flame. 159 (6), 2202-2209 (2012).</li><li>Shearing, P. R., 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=Exploring+Microstructural+Changes+Assicuated+with+Oxidation+in+Ni-YSZ+SOFC+Electrodes+Using+High+Resolution+X-ray+Computed+Tomography.">Exploring Microstructural Changes Assicuated with Oxidation in Ni-YSZ SOFC Electrodes Using High Resolution X-ray Computed Tomography.</a> Solid State Ionics. 216 (28), 69-72 (2012).</li><li>Bacciochini, A., Bourdon-Lafleur, S., Poupart, C., Radulescu, M., Ni-Al, J. o. d. o. i. n. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+Energetic+Materials:+Phenomena+Involved+During+the+Manufacturing+of+Bulk+Samples+by+Cold+Spray.">Nanoscale Energetic Materials: Phenomena Involved During the Manufacturing of Bulk Samples by Cold Spray.</a> Journal of Thermal Spray Technology. In press, (2014).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

وينص البروتوكول على وصف مفصل لإعداد رد الفعل حيوية (تي + C، C + تا، ني + آل) nanocomposites مع المجهرية مصممة باستخدام أسلوب HEBM على المدى القصير. HEBM مخاليط متجانسة gasless إشراك معالجتها في عالية السرعة طاحونة الكرة الكواكب، حيث تتعرض الجزيئات من الخليط إلى تأثير الميكانيكية مع قو?...

المواد النشيطة الكلاسيكية، أي المتفجرات، والدواسر والألعاب النارية هي فئة من المواد مع كمية عالية من الطاقة الكيميائية المخزنة التي يمكن أن تنطلق خلال تفاعل طارد للحرارة السريع 1-5. على سبيل المثال، يتم إنشاؤها عادة المتفجرات عن طريق الجمع بين مجموعة الوقود والمؤكسد إلى جزيء واحد. كثافة الطاقة من هذه المواد مرتفعة جدا. على سبيل المثال، عند التحلل التراينيتروتولوين (TNT) يطلق 7.22 كج / سم 3 وتشكل 8.36 مولات الغازات لكل 100 غرام (الجدول 1) في فترة قصيرة جدا من الزمن. وتتكون هذه المواد من الأنواع ميكرومتر نطاق العضوية وغير العضوية (الوقود والمؤكسدات). أنظمة الثيرمايت، حيث تأخذ ردود الفعل في الفترة ما بين مجمع غير العضوية، أي خفض المعادن (على سبيل المثال، آل) وأكاسيد (الحديد 2 O 3، CUO، بي 2 O 3)، تنتمي إلى نوع آخر من المواد النشيطة. كثافة الطاقة(15-21 كج / سم 3) من هذه النظم يفوق من مادة تي ان تي، ولكن كمية من منتجات الغاز (0،15-،6 الشامات لكل 100 غرام) هو عادة أقل بكثير من المتفجرات (الجدول 1). أيضا، يمكن للنانو thermites تظهر سرعة عالية للغاية من موجة احتراق الانتشار (&gt; 1،000 متر / ثانية) 2 -5. وقد تبين مؤخرا 6-12 أن عددا من gasless النظم التفاعلية غير متجانسة (ني + القاعدة، تي + C، تي + B) التي تشكل مركبات السبائك أو صهر ويمكن أيضا أن تعتبر مواد حيوية. كثافة الطاقة (كيلو جول / سم 3) من هذه النظم هي أقرب أو أعلى من مادة تي ان تي (الجدول 1). وفي الوقت نفسه، عدم وجود منتجات الغاز خلال رد فعل يجعل هذه المواد المرشحين ممتازة لمجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك تركيب المواد النانوية، والترابط رد الفعل من صهر وأجزاء متباينة، gasless مولدات الكهرباء الصغيرة، الخ 11-17. ومع ذلك، فإن يختلطدرجة حرارة الاشتعال عالية atively من تلك النظم (900-3،000 K، انظر الجدول 1) مقارنة thermites (~ 1،000 K) يعرقل تطبيقاتها. إعداد المركبة ذات البنية النانومترية هندسيا يمكن أن يعزز بشكل كبير من الاشتعال والاحتراق خصائص الأنظمة غير المتجانسة gasless 12-14، 17. وقد تم تطوير العديد من الطرق لافتعال nanocomposites حيوية هندسيا، مثل الموجات فوق الصوتية خلط 18،19 والنهج التجميع الذاتي 5، سول-جل 20-22، وتقنيات ترسب البخار 16،17،23،24، فضلا عن الطاقة العالية طحن الكرة (HEBM) 1،5. وعيب خلط بالموجات فوق الصوتية من نانو مسحوق هو أن سميكة (5-10 نانومتر) أكسيد قذيفة على الجسيمات النانوية المعدنية يقلل كثافة الطاقة ويحط أداء احتراق خليط من رد الفعل. أيضا، وتوزيع الوقود والمؤكسد ليست موحدة، والاتصال البيني بين الكواشف ليست حميمة. سول-جل ووقد وضعت استراتيجيات التجميع الذاتي التطوير لإعداد nanocomposites الثيرمايت محددة. على الرغم من كونها تقنيات منخفضة التكلفة، وهذه الاستراتيجيات ليست خضراء من وجهة النظر البيئية. وعلاوة على ذلك، يتم إدخال كميات كبيرة من الشوائب في إعداد المواد المركبة. يستخدم ترسب البخار أو المغنطرون الاخرق لإعداد رد الفعل رقائق متعددة الطبقات والأساسية قذيفة المواد النشيطة. وهو يوفر الهندسة واضحة المعالم خالية من المسام من المواد المركبة التي تبسط النمذجة النظرية ويعزز دقة. ومع ذلك، هذه التقنية مكلفة وصعبة لرفع مستوى. وعلاوة على ذلك، فإن الطبقات nanocomposites أعد غير مستقرة في ظروف معينة. عالية الطاقة الكرة طحن (HEBM) هو نهج صديقة للبيئة، قابلة بسهولة أن يسمح تلفيق الفعال للذات البنية النانومترية المركبة حيوية 5، 9 -14. HEBM غير مكلفة، ويمكن استخدامها مع مختلف مكونات المواد المتفاعلة (على سبيل المثال،rmites، وردود الفعل التي تشكل intermetallics، كربيد، borides، وما إلى ذلك). وينص البروتوكول على وصف مفصل لإعداد رد الفعل حيوية (ني + القاعدة، تي + C، C + تا) nanocomposites مع المجهرية مصممة باستخدام أسلوب HEBM على المدى القصير. كما يصف عالية السرعة تقنية التصوير الحراري لتحديد خصائص اشتعال / احتراق المواد النشيطة كما التجهيز. وأخيرا فإنه يدل على تحليل البنية المجهرية للnanocomposites باستخدام حقل الانبعاث الضوئي المجهر الإلكتروني (FESEM) مجهزة من قبل المركزة ايون الشعاع (فيبوناتشي). بروتوكول هو دليل مهم لإعداد المواد النانوية مختلفة حيوية (gasless وأنظمة الثيرمايت) التي يمكن استخدامها كمصادر الكثافة إما عالية الطاقة أو لتخليق وتجهيز المواد النانوية المتقدمة التي كتبها النهج القائم على الاحتراق.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Titanium</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>42624</td>
			<td>Particle size: -325 mesh</td>
			<td>Purity, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphite</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>46304</td>
			<td>Particle size: 7-11 micron</td>
			<td>Purity, 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>10256</td>
			<td>Particle size: 3-7 micron</td>
			<td>Purity, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>11067</td>
			<td>Particle size: -325 mesh</td>
			<td>Purity, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tantalum</td>
			<td>Materion advanced chemicals</td>
			<td>T-2017</td>
			<td>Particle size: 325 mesh</td>
			<td>Purity, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon lampblack</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td>C198-500</td>
			<td>Particle size: 0.1 micron</td>
			<td>Purity, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten wire</td>
			<td>Mcmaster Carr</td>
			<td>n/a</td>
			<td>0.032&#34; diameter</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Planetary Ball Mill</td>
			<td>Retsch GmbH, Germany</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uniaxial press</td>
			<td>Carver Hydraulic</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sieve shaker</td>
			<td>Gilson performer</td>
			<td>n/a</td>
			<td>5mm diameter</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylindrical stainless steel press die</td>
			<td>Action Machine</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel sieves</td>
			<td>Mcmaster Carr</td>
			<td>Type 304</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-speed thermal camera (SC6000)</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helios NanoLab 600, Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) Equipped by Focus Ion Beam (FIB)</td>
			<td>FEI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylindrical reactor with a vacuum pomp</td>
			<td>Action Machine</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoslice and View (S&#38;V)</td>
			<td>FEI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avizo Fire</td>
			<td>FEI</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and reactivity of gasless nanostructured energetic materials

عالية الطاقة الكرة طحن (HEBM) هو عملية الطحن الكرة حيث يخضع خليط بودرة توضع في مطحنة الكرة لالاصطدامات عالية الطاقة من الكرات. ومن بين التطبيقات الأخرى، بل هو تقنية متعددة الاستعمالات التي تسمح للإعداد الفعال للgasless المواد ذات البنية النانومترية رد الفعل مع ارتفاع كثافة الطاقة لكل وحدة التخزين (ني + القاعدة، تا + C، C + تي). التحولات الهيكلية وسائل الإعلام التفاعلية، التي تجري خلال HEBM، تحدد آلية رد الفعل في المركبة حيوية المنتجة. متفاوتة ظروف التصنيع يسمح ضبط من المجهرية التي يسببها الطحن من الجزيئات المركبة ملفقة. في المقابل، فإن التفاعل، أي درجة حرارة الاشتعال الذاتي، والوقت تأخير الإشعال، وكذلك حركية التفاعل، مواد ارتفاع كثافة الطاقة تعتمد على المجهرية لها. تحليل المجهرية التي يسببها الطحن تشير إلى أن تشكيل الحميمة اتصالات منطقة جديدة خالية من الأكسجين سطح عال بين الكواشف طليالي مسؤولة عن تعزيز التفاعل بهم. هذا يتجلى في الحد من درجة حرارة الاشتعال وتأخير الوقت، زيادة معدل التفاعل الكيميائي، وانخفاض عام للطاقة التنشيط فعالة للتفاعل. وينص البروتوكول على وصف مفصل لإعداد nanocomposites رد الفعل مع المجهرية مصممة باستخدام طريقة HEBM على المدى القصير. كما يصف عالية السرعة تقنية التصوير الحراري لتحديد خصائص اشتعال / احتراق المواد النشطة. بروتوكول يمكن تكييفها لإعداد وتوصيف مجموعة متنوعة من المركبات النشطة ذات البنية النانومترية.

لإعداد المركبة حيوية ذات البنية النانومترية، يتم التعامل خليط من مكونات مسحوق المطلوب (عادة-ميكرومتر الحجم) ميكانيكيا في ظل ظروف طحن مسبقا. زمن التحميل (دقيقة عادة) يتم التحكم بدقة لتوليد الجسيمات بمركب متناهي في الصغر متجانسة بشكل إنشائي ولكن لا يسمح التفاعل الكيمي...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials at JoVE.com

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

يصف هذا البروتوكول إعداد gasless ذات البنية النانومترية المواد النشيطة (ني + القاعدة، تا + C، C + تي) باستخدام الكرة قصيرة الأجل عالية الطاقة طحن (HEBM) تقنية. كما يصف عالية السرعة طريقة التصوير الحراري لدراسة التفاعل من nanocomposites ملفقة ميكانيكيا. هذه البروتوكولات يمكن أن تمتد إلى أخرى ذات البنية النانومترية رد الفعل مواد حيوية.

إعداد والتفاعلية من Gasless ذات البنية النانومترية المواد الطاقوية

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

preparation-reactivity-gasless-nanostructured-energetic

Research

JoVE Journal

Engineering

10.1K Views.  University of Notre Dame.  يصف هذا البروتوكول إعداد gasless ذات البنية النانومترية المواد النشيطة (ني + القاعدة، تا + C، C + تي) باستخدام الكرة قصيرة الأجل عالية الطاقة طحن (HEBM) تقنية. كما يصف عالية السرعة طريقة التصوير الحراري لدراسة التفاعل من nanocomposites ملفقة ميكانيكيا. هذه...

Video: Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding combined with layer transfer enables the replication of arbitrary surface patterns from a master structure onto the functional material. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes. In particular we demonstrate the fabrication of patterned transparent zinc oxide electrodes for light trapping applications in solar cells.

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes.

Nanomoulding من مواد وظيفية، تنوعا النسخ المتماثل خطة التكميلية طريقة لNanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. Thus, understanding of spatial variations in composition as well as electrical properties of OPV materials is of paramount importance for moving PV technology forward.1,2 In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution. Currently, materials properties measurements performed using commercially available AFM-based techniques (PeakForce, conductive AFM) generally provide only qualitative information. The values for resistance as well as Young's modulus measured using our method on the prototypical ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM system correspond well with literature data. The P3HT:PC61BM blend separates onto PC61BM-rich and P3HT-rich domains. Mechanical properties of PC61BM-rich and P3HT-rich domains are different, which allows for domain attribution on the surface of the film. Importantly, combining mechanical and electrical data allows for correlation of the domain structure on the surface of the film with electrical properties variation measured through the thickness of the film.

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution.

الكمية التوصيل المتزامن والخصائص الميكانيكية للمواد القياسات الضوئية العضوية باستخدام AFM

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Characterization of Thermal Transport in One-dimensional Solid Materials

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including conductive, semi-conductive or nonconductive one-dimensional structures. This technique broadens the measurement scope of materials (conductive and nonconductive) and improves the accuracy and stability. If the sample (especially biomaterials, such as human head hair, spider silk, and silkworm silk) is not conductive, it will be coated with a gold layer to make it electronically conductive. The effect of parasitic conduction and radiative losses on the thermal diffusivity can be subtracted during data processing. Then the real thermal conductivity can be calculated with the given value of volume-based specific heat (&#961;cp), which can be obtained from calibration, noncontact photo-thermal technique or measuring the density and specific heat separately. In this work, human head hair samples are used to show how to set up the experiment, process the experimental data, and subtract the effect of parasitic conduction and radiative losses.

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials.

توصيف النقل الحراري في المواد الصلبة ذات بعد واحد

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including ...

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low friction at the interface. Nevertheless, these systems can be sensitive to wear due to interdigitation of the opposing brushes. In a recent publication, we have shown via molecular dynamics simulations and atomic force microscopy experiments, that using an immiscible polymer brush system terminating the substrate and the slider surfaces, respectively, can eliminate such interdigitation. As a consequence, wear in the contacts is reduced. Moreover, the friction force is two orders of magnitude lower compared to traditional miscible polymer brush systems. This newly proposed system therefore holds great potential for application in industry. Here, the methodology to construct an immiscible polymer brush system of two different brushes each solvated by their own preferred solvent is presented. The procedure how to graft poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) from a flat surface and poly(methyl methacrylate) (PMMA) from an atomic force microscopy (AFM) colloidal probe is described. PNIPAM is solvated in water and PMMA in acetophenone. Via friction force AFM measurements, it is shown that the friction for this system is indeed reduced by two orders of magnitude compared to the miscible system of PMMA on PMMA solvated in acetophenone.

The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

إعداد والاحتكاك قوة المجهر قياسات للامتزاج، معارضة فرش بوليمر

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

سطح تعزيز رامان الطيفي كشف الجزيئات الحيوية عن طريق EBL مصنعة ذات البنية النانومترية ركائز

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. Additionally, most reported graphene assemblies are held together through physical interactions (e.g., van der Waals forces) rather than chemical bonds, which limit their mechanical strength and conductivity. This video method details recently developed strategies to fabricate mass-producible, graphene-based bulk materials derived from either polymer foams or single layer graphene oxide. These materials consist primarily of individual graphene sheets connected through covalently bound carbon linkers. They maintain the favorable properties of graphene such as high surface area and high electrical and thermal conductivity, combined with tunable pore morphology and exceptional mechanical strength and elasticity. This flexible synthetic method can be extended to the fabrication of polymer/carbon nanotube (CNT) and polymer/graphene oxide (GO) composite materials. Furthermore, additional post-synthetic functionalization with anthraquinone is described, which enables a dramatic increase in charge storage performance in supercapacitor applications.

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

التوليف وFunctionalization من 3D مواد النانو الجرافين: الجرافين Aerogels والجرافين جمعيات الكلية

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

طرق التجريبية المتقدمة لدرجات الحرارة المنخفضة Magnetotransport قياس المواد الجديدة

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

المركبات ذات البنية النانومترية حج-الزيوليت كما مجسات الرطوبة أساس التلألؤ،

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

تصنيع درجة الحرارة عالية من ذات البنية النانومترية اليتريا-استقرت-زركونيا (YSZ) السقالات من قبل<em&gt; في الموقع</em&gt; الكربون النموذجيه Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.