Diese Arbeit wurde von NSF Grant No DMR-1207243, der NSF MRSEC Programm unterstützt (DMR-0820414), DOE Grant No DE-FG02-03ER46054 und der OSU-Anstalt für Materialforschung. Die Autoren danken der Nanosystems Laboratory an der Ohio State University, und technische Unterstützung von CY Kao und CY Chen.

1. Synthese und Herstellung von Vorstufen <ol><li> Herstellung von [Et &amp; sub4; N] [V (CO) 6] 23 <ol><li> In einer Stickstoffhandschuhfach, geschnitten 1,88 g Natriummetall in ~ 40 Stücke und mischen mit 14,84 g Anthracen in 320 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran (THF) in einem 1 l-Dreihalsrundkolben. ACHTUNG: Sowohl Natriummetall und Tetrahydrofuran sind leicht entflammbar. </li><li> Man rührt die Lösung während 4,5 h bei RT unter einer Stickstoffatmosphäre bis zu einer tiefblauen Lösung von NaC 14 H 10 gebildet wird. </li><li> Die Lösung wird auf 0 ° C. </li><li> In einer Stickstoffhandschuhfach, bereiten eine rosarote Lösung von VCL 3 (THF) 3 durch Zugabe von 400 ml wasserfreiem THF in 7,48 g VCl 3 (THF) 3 in einem 500 ml-Rundkolben gegeben und bei RT für 1 h. </li><li> Entfernen Sie die rosarote Lösung VCl 3 (THF) 3 aus dem Handschuhfach und auf 0 ° C für 20 min. Transfer zum vorherigen Lösungention von NaCl 14 H 10 über eine Kanüle unter Stickstoffatmosphäre. Eine homogene deep purple Lösung bildet sich sofort, nachdem die Zugabe beendet ist. </li><li> Aus dem Stickstoff und dem Rühren für 15 Stunden. Langsam auf RT indem Flasche im Eiskübel ermöglicht das Eis zu schmelzen O / N. </li><li> Die Lösung wird wieder auf 0 ° C und der Reaktionskolben mit Kohlenmonoxid zu füllen. Die Lösung wird von Deep Purple bis gelb-braun in einer Angelegenheit von Minuten ändern. ACHTUNG: Kohlenmonoxid ist hochgiftig. Dieser Schritt sollte nicht allein durchgeführt werden, und ein Kohlenmonoxid-Alarm sollte im Labor eingesetzt werden. </li><li> Man rührt die Lösung unter einer Kohlenmonoxid-Atmosphäre bei 0 ° C für 15 h und dann langsam auf RT erwärmen. </li><li> Entfernen Sie alle, aber 200 ml THF unter Vakuum. In 500 ml O 2 freies Wasser unter Rühren der Lösung. V (CO) 6 leicht oxidiert wird und das Vorhandensein von O 2 wird in einer geringen Ausbeute führen. </li><li> Filtern Sie die resultierendegelbe Aufschlämmung in eine Lösung von 20,8 g Tetraethylammoniumbromid zusammensetzt (Et 4 NBr) in 200 ml H 2 O. </li><li> Waschen des Filterkuchens mit O 2 freies Wasser, bis sie farblos ist. </li><li> Filtern der resultierenden Aufschlämmung aus [Et &amp; sub4; N] [V (CO) 6] wird durch Vakuumfiltration und trockene unter Vakuum. </li><li> Shop [Et 4 N] [V (CO) 6] in einem Handschuhfach Gefrierschrank für die zukünftige Verwendung. </li></ol></li><li> Herstellung von V (CO) 6 23 <ol><li> Fetten Sie die Anschlusspunkte für einen Vakuumadapter mit Hahn, Glas Zweiwege-Verbindungsrohr und Kühlfinger. Legen Sie einen kalten Finger in der Mitte Nacken und einen Vakuumadapter mit Hahn in der dritten Öffnung. </li><li> In einer Argon Glovebox mischen 100 mg [Et &amp; sub4; N] [V (CO) 6] mit 1 g Phosphorsäure in einem Rundkolben mit einem magnetischen Rührstab. </li><li> Schließen Sie den Rundkolben zu einem Dreihalsrundkolben, über Glas Zwei-Wege-Anschluss Badewannee in der Argon-Glovebox. </li><li> Entfernen Sie den verschlossenen Kolben-System aus dem Handschuhfach und in chemischen Abzugshaube eingestellt. </li><li> In Methanol zu dem kalten Finger und rühren Sie mit einem Spachtel-unter Zugabe von flüssigem Stickstoff, bis Methanol wird eingefroren. Pumpen Sie das System durch Öffnen des Absperrhahns an eine Vakuumleitung bis der Druck 5 x 10 -2 Torr. </li><li> Tauchen Sie den Rundkolben in ein Ölbad Satz bis 45 ° C und schalten Sie den Magnetrührstab. Sobald die Reaktion beginnt, wird der Phosphorsäureschmelze und ein schwarzblaues Pulver kondensiert auf dem kalten Finger. </li><li> Öffnen Sie die Unterdruckleitung, wenn ein schwarzes Pulver kondensiert an der Rundkolben anstelle des kalten Finger, weil der Druck zu hoch ist. Pumpen Sie das System wieder auf 5 x 10 -2 Torr, bevor sie wieder zu schließen. </li><li> Drehen Sie den Reaktionskolben wie nötig, um alle Reaktanten zu mischen. </li><li> Die Reaktion kann sich fortsetzen, bis der verbleibende Rückstand in Rundkolben ist weiß-grau und nicht mehr sprudeln.</li><li> Gießen Kupferpellets in eine kalte sichere Behälter und kühlen mit Flüssigstickstoff. </li><li> Entfernen des Methanols aus dem Kühlfinger mit einer Mikropipette. Gießen gekühlt Kupfer Pellets in den kalten Finger, um es während der Übertragung zu Glovebox kalt zu halten. </li><li> Wischen Sie Öl und Kondenswasser aus dem Kolben-System vor der Übertragung in einer Argon-Handschuhfach. </li><li> Im Inneren des Handschuhfach, entfernen Sie den Kühlfinger aus dem Kolben-System und verwenden Sie einen Spachtel, um die schwarze V (CO) 6-Pulver auf ein Stück Papier mit einem Gewicht von kratzen. </li><li> Shop V (CO) 6 in einer Flasche unter einer Argonatmosphäre und hält unterhalb RT. </li></ol></li><li> Reinigung von TCNE durch Sublimation <ol><li> Bestellen Sie im Handel erhältlich Tetracyanoethylen (TCNE) und an einem chemischen Kühlschrank. </li><li> Mischen Sie ~ 5 g TCNE mit ~ 0,5 g Aktivkohle und mahlen mit einem Mörser und Stößel. </li><li> Zeigen TCNE / Kohle-Mischung in einen Glasboot oder wickeln in heikle Aufgabe Tüchern und in der Unterseite des setzeneinen Kolben, der mit einer Vakuumleitung. </li><li> Platzieren eines kalten Finger in die Oberseite der Form und Abdichtung der beiden Teile mit einer Klammer. </li><li> In Methanol zu dem kalten Finger und rühren Sie mit einem Spachtel-unter Zugabe von flüssigem Stickstoff, bis Methanol wird eingefroren. Platzieren Sie den Boden des Kolbens, der die TCNE in einem Ölbad auf 70 ° C erwärmt. </li><li> Öffnen Sie die Unterdruckleitung, um einen Druck von 10 -4 Torr erreichen und schließen Sie die Unterdruckleitung. </li><li> Gelegentlich öffnen Sie die Unterdruckleitung, um den Druck aufrecht zu erhalten. TCNE kondensiert an der kalten Finger als Sublimation beginnt. Sobald keine TCNE mehr sammelt sich auf dem kalten Finger die Sublimation ist beendet. </li><li> Entfernen des Methanols aus dem Kühlfinger mit einer Mikropipette. </li><li> Wischen Sie Öl und Kondenswasser aus dem Kolben-System vor der Übertragung in einer Argon-Handschuhfach. </li><li> Im Inneren des Handschuhfach, entfernen Sie den Kühlfinger aus dem Kolben-System und verwenden Sie einen Spachtel, um die TCNE-Pulver auf ein Stück Papier mit einem Gewicht von kratzen. </li><li> Stoerneut gereinigt TCNE im Kühlschrank unter RT unter einer inerten Atmosphäre. </li></ol></li></ol> 2. bis Deposition-System innerhalb einer Argon Glovebox Set <ol><li> Montieren Sie den Reaktor innerhalb einer Argon-Handschuhfach, wie in 1A gezeigt. <ol><li> Einrichten einer Verbindung zu einer Vakuumpumpe. </li><li> Einrichten der Gasstrom-Verbindungen durch den Anschluss eines 3-Wege-Hahn zwischen einem Durchflussmesser und zwei Leitungen zu den Ventilen Mikrometer. </li><li> Schieben Sie die Glas Heizwendel um den Reaktor (Teil A, 1B). </li><li> Wickeln Sie ein Glasobjektträger mit Polytetrafluorethylen (PTFE) Gewindedichtband. </li><li> Schieben Sie die Glasobjektträger etwa 10 cm von der rechten Seite des Reaktors, Teil A. </li><li> Ein O-Ring für Teil B und schieben Sie in die rechte Seite des Reaktors. Begleiten Sie die beiden Stücke zusammen mit einer Klemme. </li><li> Befestigen Sie eine Unterdruckleitung an den Anschluss unten auf Teil A und befestigen Sie den Sensor an die Spitze Verbindung. </li><li> Legen Sie ein Boot filled mit gereinigtem TCNE in Teil C in der Nähe von Ende, so dass der TCNE wird in der heißesten Teil des Reaktors zu sitzen. </li><li> Fetten Sie die Verbindung von Teil C und schieben Sie sie in die linke Seite des Reaktors. </li><li> Schmieren Sie beide Seiten des T-Boot mit V (CO) 6 und Schieber gefüllt in das rechte Ende des Teils B. </li><li> Schließen Sie jeden Mikrometerventil. Man sollte sich an der rechten Seite der T-Boot und die andere an der linken Seite des Teils C angeschlossen werden und klemmen beide vorhanden. </li><li> Einen Test durch Abscheidung zu bestimmen, wo sich die Reaktionszone befindet. </li></ol></li><li> Kaution V [TCNE] x ~ 2 auf Substrate <ol><li> Eingestellt, die Temperatur des Reaktions Heizwendel, so daß die Reaktionszone auf einen Wert nahe 46 ° C eingestellt wird, wenn gemessen auf dem Boden des Reaktors und dem Bereich des TCNE Boot nahe 75ºC. Eingestellt, die Temperatur eines Siliconölbades auf 10 ° C. Ermöglichen, dass die Temperaturen für mindestens 30 Minuten stabilisieren. </li><li> Schieben Sie die Scheibenheizung coil um den Reaktor (Teil A, 1A). </li><li> Wickeln Sie ein Glasobjektträger mit Polytetrafluorethylen (PTFE) Gewindedichtband. Vereinbaren Proben überdachte Rutschbahn innerhalb eines Zwei-Zoll-Raum. </li><li> Schieben Sie den Objektträger in den Reaktor, so werden die Proben in der Reaktionszone entfernt. Abwechselnd Proben können direkt auf dem Boden des Reaktors angeordnet werden, wobei die Reaktionszone ohne einen Glasträger verschoben werden. </li><li> Ein O-Ring für Teil B und schieben Sie in die rechte Seite des Reaktors. Begleiten Sie die beiden Stücke zusammen mit einer Klemme. </li><li> Befestigen Sie eine Unterdruckleitung an den Anschluss unten auf Teil A und befestigen Sie den Sensor an die Spitze Verbindung. </li><li> Setzen Sie 50 mg von TCNE TCNE in die Boot und 5 mg V (CO) 6 in die T-Boot (diese Mengen für eine 75-90 min Abscheidung geeignet sind). </li><li> Schieben Sie die TCNE Boot in Teil C am Ende, so dass der TCNE wird in der heißesten Teil des Reaktors, die etwa 75 ° C sein sollte sitzen. </li><li<html> &gt; Fetten Sie die Verbindung von Teil C und schieben Sie sie in die linke Seite des Reaktors. </li><li> Schmieren Sie beide Seiten des T-Boot und gleiten in das rechte Ende des Teils B. </li><li> Schieben Sie die Stromleitung an der rechten Seite des T-Boot und linken Seite des Teils C und klemmen vorhanden. Die zusammengebaute Set-up sollte 1A ähneln. </li><li> Heben Sie das Ölbad, um die gesamte Unterseite des T-Persenning. </li><li> Öffnen Sie die Unterdruckleitung, um einen Druck von 30-35 mmHg zu erreichen. </li><li> Stellen Sie die Flussrate auf 56 sccm für die V (CO) 6 und 84 sccm für die TCNE. Die Reaktion sollte sofort mit einem grünlichen Material Kondensation an der Wand der Reaktionszone zu beginnen. </li><li> Ermöglichen Reaktion für die gewünschte Zeitdauer ablaufen. Die Dicke des Dünnfilms wird auf die Reaktionszeit und die Lage im Inneren des Reaktors basiert, wie in 2 gezeigt. </li><li> Um die Reaktion, in der Nähe Vakuumleitung zu stoppen und schalten Sie die Heizung und Ölbad. </li></ol></li></ol>ove_title &quot;&gt; 3. Clean up <ol><li> Auseinander nehmen das System in beliebiger Reihenfolge. </li><li> Einweichen alle Glaswaren mit Ausnahme der Heizwendel in einer Basis Badlösung für mindestens 1-2 Stunden. </li><li> Spülen Sie Gläser mit Wasser und trocken in einem Ofen. </li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52891/52891fig1.jpg" /> 1. (A) Komplett montiert individuelle chemische Gasphasenabscheidung (CVD) System. (B) Erweiterte Ansicht der Komponenten für das CVD-System. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52891/52891fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52891/52891fig2.jpg" /> Abbildung 2 (a) eine Draufsicht auf den Substraten in dem Reaktor, die ihre Lage. (B) UngefähreSchichtdicke als Funktion der Position innerhalb des Reaktorrohr, Teil A aus 1B für eine Ablagerung von 75 Min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52891/52891fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Die wesentlichen Parameter für V [TCNE] x ~ 2 Abscheidung gehören Temperatur, Trägergasstrom, Druck und Verhältnis der Ausgangsstoffe. Da die chemische Dampfabscheidungsaufbau ist nicht im Handel erhältlich sind diese Parameter müssen für jedes System optimiert werden. In einer früheren Studie von Shima et al. Zeigten, dass die Temperatur hat den größten Einfluss auf die Sublimationsrate des TCNE Vorläufers 26. Die Temperatur kann auch durch den Wert des Temperaturregle...

Die organische Halbleiterbasis ferri Vanadium Tetracyanoethylen (V [TCNE] x, x ~ 2) zeigt Raumtemperatur magnetische Ordnung und verspricht die Vorteile organischer Materialien für magnetoelektronischen Anwendungen, wie zB Flexibilität, niedrige Kosten der Produktion und der chemischen Abstimmbarkeit. Frühere Studien haben Funktionalität in Spintronik-Geräte, einschließlich Hybrid organisch / anorganische 1,2 und all-Bio-Spin-Ventile 3 gezeigt, und als Spin-Polarisator in einem aktiven organisch / anorganische Halbleiter-Heterostruktur 4. Darüber hinaus hat V [TCNE] x ~ 2 Versprechen für die Aufnahme in Hochfrequenz-Elektronik aufgrund seiner extrem schmalen ferromagnetische Resonanzlinienbreite 5 demonstriert. Es gibt vier verschiedene Verfahren, die zur Synthese von V [TCNE] x ~ Februar 06-09 hergestellt wurden. V [TCNE] x ~ 2 wurde zuerst als powde synthetisiertr in Dichlormethan mittels Reaktion von TCNE und V (C 6 H 6) 6. Diese Pulver zeigte die zunächst in einem organischen Material auf Raumtemperatur beobachtet magnetische Ordnung. Jedoch ist die Pulverform dieses Materials extrem luftempfindliche, der ihre Anwendung in Dünnschichtvorrichtungen. In 2000 wurde eine chemische Dampfabscheidung (CVD-Verfahren) wurde zur Erstellung V [TCNE] x ~ 2 Dünnfilme 7 etabliert. Jüngerer physikalische Dampfabscheidung (PVD) 8 und Molekularlagenabscheidung (MLD) 9 wurden ebenfalls verwendet, um dünne Filme herzustellen. Das PVD-Verfahren erfordert eine Systemultrahochvakuum (UHV) und gleich PVD und mLD Verfahren erfordern extrem lange Zeiten zu Folien wachsen dicker als 100 nm, während die CVD-Filme können leicht in Dicken von 30 nm bis zu einigen Mikrometern aufgebracht werden. Neben der Vielzahl von Dicken mit dem CVD-Verfahren, haben umfangreiche Untersuchungen ergab optimiert Filme, die zeigen durchweg hohen quality magnetischen Eigenschaften einschließlich: schmale ferromagnetische Resonanz (FMR) Linienbreite (1,5 g), hohe Curie-Temperatur (600 K) und scharfe magnetische Schalt 5. Magnetische Ordnung in V [TCNE] x ~ 2 dünne Filme geht über einen unkonventionellen Weg. SQUID-Magnetometrie Messungen zeigen starke lokale magnetische Ordnung, aber das Fehlen von Röntgenbeugungsspitzen und strukturTransmissionsElektronenmikroskopie (TEM) 10 Morphologie zeigen einen Mangel an langfristigen strukturellen Ordnung. Allerdings verlängert Röntgenabsorptionsfeinstruktur (EXAFS) studiert 11 zeigen, dass jedes Vanadiumionen oktaedrisch mit sechs verschiedenen TCNE Moleküle koordiniert, was auf eine robuste lokalen strukturellen Ordnung mit einem Vanadium-Stickstoff-Bindungslänge von 2.084 (5) Å. Magnetismus entsteht aus einem antiferromagnetischen Austauschkopplung zwischen den ungepaarten Spins der TCNE - Radikalanionen, die über die gesamte TCNE verteilt sind -Molekül und die Spins an den V 2+ -Ionen, was zu einem lokalen ferri Ordnung mit T C ~ 600 K für optimierte Filme 5. Neben den ausstellenden Raumtemperatur magnetische Ordnung, V [TCNE] x ~ 2 Filme werden mit 0,5 eV Bandlücke 12 halbleitend. Andere Eigenschaften der Anmerkung schließen möglich sperimagnetism unterhalb einer Gefriertemperatur von ~ 150 K 13,14, anomale positive Magneto 12,15,16 und photoinduzierte Magnetismus 13,17,18. Das CVD-Verfahren zur Synthese von V [TCNE] x ~ 2 Dünnschichten mit einer Vielzahl von Substraten kompatibel aufgrund der niedrigen Temperatur (&lt;60 ° C) und die konforme Abscheidung. Frühere Studien haben erfolgreiche Abscheidung von V [TCNE] x ~ 2 auf beiden starren und flexiblen Substraten 7 gezeigt. Ferner eignet sich diese Abscheidungstechnik, durch Modifikation der Ausgangsstoffe und Tuning growth Parameter. 19-22 Während die hier gezeigten Protokoll liefert die meisten optimierten Filmen bis heute hat erhebliche Fortschritte bei der seit der Entdeckung dieser Methode verbessert einige der Filmeigenschaften gemacht und weitere Gewinne möglich.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen Glovebox</td>
			<td>Vacuum Atmospheres</td>
			<td>Omni</td>
			<td>steps done in nitrogen glovebox can also be done in an argon glovebox</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 L three-neck round bottom flask</td>
			<td>Corning</td>
			<td>4965A-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL round bottom flask</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>64678</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Turbo vacuum pumping station</td>
			<td>Agilent Varian</td>
			<td>G8701A-011-037</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Stopcock</td>
			<td>Kontes</td>
			<td>185000-2440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass two way connecting tube</td>
			<td>Corning</td>
			<td>8940-24</td>
			<td>Corning Pyrex(R) 105 degree Angled Tube Adapter with Two-Way 24/40 Standard Taper Joint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coldfinger</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom part made by OSU chemistry glass shop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon Glovebox</td>
			<td>Vacuum Atmospheres</td>
			<td>Nexus I</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot plate stirrer</td>
			<td>Corning</td>
			<td>6795</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoeletric cooler</td>
			<td>Advanced Thermoelectric</td>
			<td>TCP-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>Advanced Thermoelectric</td>
			<td>TLZ10</td>
			<td>for TE cooler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Advanced Thermoelectric</td>
			<td>PS-145W-12V&#160;</td>
			<td>for TE cooler and temperature controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>J-Kem&#160; Scientific</td>
			<td>Model 150</td>
			<td>For heating coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating wire</td>
			<td>Pelican Wire Company</td>
			<td>Nichrome 60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom glassware pieces</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Made by OSU Chemistry glass shop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>BOC Edwards</td>
			<td>XDS-5</td>
			<td>Connected to the CVD set-up</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow meter</td>
			<td>Gilmont</td>
			<td>GF-2260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micrometer valve</td>
			<td>Gilmont</td>
			<td>7300</td>
			<td>Controls flow of argon over TCNE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micrometer valve</td>
			<td>Gilmont</td>
			<td>7100</td>
			<td>Controls flow of argon over&#160; V(CO)6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Tygon</td>
			<td>R3603</td>
			<td>1/8 in walls, connected between valves and meter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-way Stopcock</td>
			<td>Nalgene</td>
			<td>6470</td>
			<td>used to adjust the flow rates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>Matheson</td>
			<td>63-4105</td>
			<td>connects to the top of Figure 1 part A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SQUID magnetometer</td>
			<td>Quantum Design</td>
			<td>MPMS-XL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPR</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Elexsys</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PPMS</td>
			<td>Quantum Design</td>
			<td>14T PPMS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sourcemeter</td>
			<td>Keithely&#160;</td>
			<td>2400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Materials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium metal</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>262714</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anthracene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>141062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous tetrahydrofuran</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>186562</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium(III) chloride tetrahydrofuran complex</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>395382</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon monoxide gas</td>
			<td>OSU stores</td>
			<td>98610</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetraethylammonium bromide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>241059</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphoric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>79622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>14262</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silcone oil</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>146153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper pellets</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Cut from spare copper wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetracyanoethylene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T8809</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass slides</td>
			<td>Gold Seal</td>
			<td>3010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Activated Charcoal</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>242276</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

chemical vapor deposition of an organic magnet, vanadium tetracyanoethylene

Jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der organischen Materialien hat Geräte wie organische Leuchtdioden (OLEDs), die Vorteile nicht in traditionellen Materialien, einschließlich niedrigen Kosten und mechanische Flexibilität gefunden haben nachgegeben. In ähnlicher Weise wäre es vorteilhaft, die Verwendung von organischen Stoffen in die Hochfrequenzelektronik und Spinelektronik erweitern. Diese Arbeit stellt ein Syntheseverfahren für das Wachstum von dünnen Filmen aus der Raumtemperatur organischen Ferrimagnet, Vanadium Tetracyanoethylen (V [TCNE] x, x ~ 2) durch Niedertemperatur-Gasphasenabscheidung (CVD). Der dünne Film wird auf &lt;60 ° C gezüchtet, und kann eine breite Vielfalt von Substraten, einschließlich, allerdings nicht für den, Silizium, Glas, Teflon und flexible Substrate beschränkt. Die konforme Abscheidung ist förderlich vorstrukturierte und dreidimensionale Strukturen sowie. Zusätzlich kann diese Technik mit Dicken im Bereich von 30 nm bis zu einigen Mikrometern zu ergeben. Die jüngsten Fortschrittein die Optimierung der Schichtwachstum erzeugt einen Film, dessen Eigenschaften, wie höhere Curie-Temperatur (600 K), verbesserte magnetische Homogenität und schmale ferromagnetische Resonanzlinienbreite (1,5 g) vielversprechend für eine Vielzahl von Anwendungen in der Spintronik und Mikrowellenelektronik.

Die erste und einfachste Verfahren zur Bestimmung, ob eine Ablagerung erfolgreich ist, um eine visuelle Inspektion der Schichten zu tun. Der Film sollte dunkellila mit einem Spiegelende, die gleichmäßig über den Substraten angezeigt. Wenn es Punkte auf der Oberfläche des Substrats, wo kein V [TCNE] x ~ 2, oder es ist in der Farbe heller ist, dann ist dies wahrscheinlich auf die Anwesenheit von Lösemitteln oder anderen Verunreinigungen auf der Substratoberfläche. Zusätzlich sollte die Folie opa...

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Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Wir stellen die Synthese von organisch-basierten Ferri Vanadium Tetracyanoethylen (V [TCNE] x, x ~ 2) über den Niedertemperatur chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Diese optimierte Rezeptur ergibt eine Erhöhung der Curie-Temperatur von 400 K bis über 600 K und eine dramatische Verbesserung der magnetischen Resonanzeigenschaften.

Chemical Vapor Deposition eines Organic Magnet, Vanadium Tetracyanethylen

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

chemical-vapor-deposition-an-organic-magnet-vanadium

Research

JoVE Journal

Chemistry

11.4K Aufrufe.  The Ohio State University.  Wir stellen die Synthese von organisch-basierten Ferri Vanadium Tetracyanoethylen (V [TCNE] x, x ~ 2) über den Niedertemperatur chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Diese optimierte Rezeptur ergibt eine Erhöhung der Curie-Temperatur von 400 K bis über 600 K und eine dramatische Verbesserung der magnetischen Resonanzeigenschaften. 

Serie: Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high surface area microporous materials, such as metal-organic frameworks (MOFs), unique challenges present themselves for PECVD treatments. Herein the protocol for development of a MOF that was previously unstable to humid conditions is presented. The protocol describes the synthesis of Cu-BTC (also known as HKUST-1), the treatment of Cu-BTC with PECVD of perfluoroalkanes, the aging of materials under humid conditions, and the subsequent ammonia microbreakthrough experiments on milligram quantities of microporous materials. Cu-BTC has an extremely high surface area (~1,800 m2/g) when compared to most materials or surfaces that have been previously treated by PECVD methods. Parameters such as chamber pressure and treatment time are extremely important to ensure the perfluoroalkane plasma penetrates to and reacts with the inner MOF surfaces. Furthermore, the protocol for ammonia microbreakthrough experiments set forth here can be utilized for a variety of test gases and microporous materials.

Herein the procedures for plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes on microporous materials such as metal-organic frameworks to enhance their stability and hydrophobicity are described. Furthermore, breakthrough testing of milligram quantities of samples is described in detail.

Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Forschung

Chemie

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. Specifically, the sapphire cell enables visual data collection from multiple loadings to solve a set of material balances to precisely determine phase composition. Ternary phase diagrams can then be established to determine the proportion of each component in each phase at a given condition. In principle, any ternary system can be studied although ternary systems (gas-liquid-liquid) are the specific examples discussed herein. For instance, the ternary THF-Water-CO2 system was studied at 25 and 40&#160;&#176;C and is described herein. Of key importance, this technique does not require sampling. Circumventing the possible disturbance of the system equilibrium upon sampling, inherent measurement errors, and technical difficulties of physically sampling under pressure is a significant benefit of this technique. Perhaps as important, the sapphire cell also enables the direct visual observation of the phase behavior. In fact, as the CO2 pressure is increased, the homogeneous THF-Water solution phase splits at about 2 MPa. With this technique, it was possible to easily and clearly observe the cloud point and determine the composition of the newly formed phases as a function of pressure.
The data acquired with the sapphire cell technique can be used for many applications. In our case, we measured swelling and composition for tunable solvents, like gas-expanded liquids, gas-expanded ionic liquids and Organic Aqueous Tunable Systems (OATS)1-4. For the latest system, OATS, the high-pressure sapphire cell enabled the study of (1) phase behavior as a function of pressure and temperature, (2) composition of each phase (gas-liquid-liquid) as a function of pressure and temperature and (3) catalyst partitioning in the two liquid phases as a function of pressure and composition. Finally, the sapphire cell is an especially effective tool to gather accurate and reproducible measurements in a timely fashion.

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus is a unique tool to study, without sampling, phase behavior under a wide range of pressures. Using a cathetometer, very precise volume measurements can be recorded to measure liquid expansion and phase composition. Thus, this synthetic method enables the study of (1) phase equilibria of multi-component mixtures and (2) the partition behavior of catalyst or model compounds as a function of pressure.

Hochdruck-Sapphire-Zelle für Phasengleichgewichte Messungen der CO<sub&gt; 2</sub&gt; / Bio-/ Wasser-Systeme

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. ...

Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The analysis of volatile and oxidation sensitive compounds by mass spectrometry is not easily achieved, as all state-of-the-art mass spectrometric methods require at least one sample preparation step, e.g., dissolution and dilution of the analyte (electrospray ionization), co-crystallization of the analyte with a matrix compound (matrix-assisted laser desorption/ionization), or transfer of the prepared samples into the ionization source of the mass spectrometer, to be conducted under atmospheric conditions. Here, the use of a sample inlet system is described which enables the analysis of volatile metal organyls, silanes, and phosphanes using a sector field mass spectrometer equipped with an electron impact ionization source. All sample preparation steps and the sample introduction into the ion source of the mass spectrometer take place either under air-free conditions or under vacuum, enabling the analysis of compounds highly susceptible to oxidation. The presented technique is especially of interest for inorganic chemists, working with metal organyls, silanes, or phosphanes, which have to be handled using inert conditions, such as the Schlenk technique. The principle of operation is presented in this video.

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The presented technique is especially of interest for inorganic chemists, working with metal organyls, silanes, or phosphanes which have to be handled using inert conditions, such as the Schlenk technique.

Analyse flüchtiger und oxidationsempfindlichen Verbindungen mit einem kalten Einlasssystem und Elektronenstoß-Massenspektrometrie

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step process based on the preparation of a sol in a one-pot synthesis which is followed by the deposition of a gel film on Si(100) substrates by evaporation induced self-assembly using the dip-coating technique and ends with a thermal treatment of the material to induce the gel crystallization and the growth of the quartz film. The formation of a silica gel is based on the reaction of a tetraethyl orthosilicate and water, catalyzed by HCl, in ethanol. However, the solution contains two additional components that are essential for preparing mesoporous epitaxial quartz films from these silica gels dip-coated on Si. Alkaline earth ions, like Sr2+ act as glass melting agents that facilitate the crystallization of silica and in combination with cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) amphiphilic template form a phase separation responsible of the macroporosity of the films. The good matching between the quartz and silicon cell parameters is also essential in the stabilization of quartz over other SiO2 polymorphs and is at the origin of the epitaxial growth.

A protocol is presented for the preparation of piezoelectric macroporous epitaxial films of quartz on silicon by solution chemistry using dip-coating and thermal treatments in air.

Herstellung von makroporösen Epitaxial-Quarz-Films auf Silizium durch Chemical Solution Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Synthese und Charakterisierung von supramolekularen Kolloid-

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and conformality by taking advantage of self-limiting reactions between vapor-phase precursors and the growing film. Perovskite oxides present potential for next-generation electronic materials, but to-date have mostly been deposited by physical methods. This work outlines a method for depositing SrTiO3 (STO) on germanium using ALD. Germanium has higher carrier mobilities than silicon and therefore offers an alternative semiconductor material with faster device operation. This method takes advantage of the instability of germanium's native oxide by using thermal deoxidation to clean and reconstruct the Ge (001) surface to the 2&#215;1 structure. 2-nm thick, amorphous STO is then deposited by ALD. The STO film is annealed under ultra-high vacuum and crystallizes on the reconstructed Ge surface. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) is used during this annealing step to monitor the STO crystallization. The thin, crystalline layer of STO acts as a template for subsequent growth of STO that is crystalline as-grown, as confirmed by RHEED. In situ X-ray photoelectron spectroscopy is used to verify film stoichiometry before and after the annealing step, as well as after subsequent STO growth. This procedure provides framework for additional perovskite oxides to be deposited on semiconductors via chemical methods in addition to the integration of more sophisticated heterostructures already achievable by physical methods.

This work details the procedures for the growth and characterization of crystalline SrTiO3 directly on germanium substrates by atomic layer deposition. The procedure illustrates the ability of an all-chemical growth method to integrate oxides monolithically onto semiconductors for metal-oxide semiconductor devices.

Epitaxie Perowskit Strontiumtitanat auf Germanium über Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to the gas phase, and efficiently transferred to a detection system. Fizzy extraction takes advantage of the effervescence phenomenon. First, a carrier gas (here, carbon dioxide) is dissolved in the sample by applying overpressure and stirring the sample. Second, the sample chamber is decompressed abruptly. Decompression leads to the formation of numerous carrier gas bubbles in the sample liquid. These bubbles assist the release of the dissolved analyte species from the liquid to the gas phase. The released analytes are immediately transferred to the atmospheric pressure chemical ionization interface of a triple quadrupole mass spectrometer. The ionizable analyte species give rise to mass spectrometric signals in the time domain. Because the release of the analyte species occurs over short periods of time (a few seconds), the temporal signals have high amplitudes and high signal-to-noise ratios. The amplitudes and areas of the temporal peaks can then be correlated with concentrations of the analytes in the liquid samples subjected to fizzy extraction, which enables quantitative analysis. The advantages of fizzy extraction include: simplicity, speed, and limited use of chemicals (solvents).

Fizzy extraction is a new laboratory technique for analysis of volatile and semivolatile compounds. A carrier gas is dissolved in the liquid sample by applying overpressure and stirring the sample. The sample chamber is then decompressed. The analyte species are liberated to the gas phase due to effervescence.

Fizzy Extraktion von flüchtigen organischen Verbindungen kombiniert mit atmosphärischem Druck Chemische Ionisation Quadrupol Massenspektrometrie

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, their high cost production and/or incompatibility with microfabrication technologies, due to the use of pre-deposited catalyst-seeds and/or high processing temperatures exceeding 900 &#176;C, represent a drawback for a widespread use of these methods. Here, however, we report the synthesis of ZnO rods via a non-catalyzed vapor-solid mechanism enabled by using an aerosol-assisted chemical vapor deposition (CVD) method at 400 &#176;C with zinc chloride (ZnCl2) as the precursor and ethanol as the carrier solvent. This method provides both single-step formation of ZnO rods and the possibility of their direct integration with various substrate types, including silicon, silicon-based micromachined platforms, quartz, or high heat resistant polymers. This potentially facilitates the use of this method at a large-scale, due to its compatibility with state-of-the-art microfabrication processes for device manufacture. This report also describes the properties of these structures (e.g., morphology, crystalline phase, optical band gap, chemical composition, electrical resistance) and validates its gas sensing functionality towards carbon monoxide.

Columnar zinc oxide structures in the form of rods are synthesized via aerosol-assisted chemical vapor deposition without the use of pre-deposited catalyst-seed particles. This method is scalable and compatible with various substrates based on either silicon, quartz or polymers.

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition von Metall-Oxid-Strukturen: Zinkoxid-Stangen

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

Here, we describe an effective protocol that combines photoredox Ni/Ir catalysis with the use of a Zn-alkoxide for efficient ring-opening polymerization, allowing for the synthesis of isotactic poly(&#945;-hydroxy acids) with expected molecular weights (&#62;140 kDa) and narrow molecular weight distributions (Mw/Mn &#60; 1.1). This ring-opening polymerization is mediated by Ni and Zn complexes in the presence of an alcohol initiator and a photoredox Ir catalyst, irradiated by a blue LED (400 - 500 nm). The polymerization is performed at a low temperature (-15 &#176;C) to avoid undesired side reactions. The complete monomer consumption can be achieved within 4 - 8 hours, providing a polymer close to the expected molecular weight with narrow molecular weight distribution. The resulted number-average molecular weight shows a linear correlation with the degree of polymerization up to 1000. The homodecoupling 1H NMR study confirms that the obtained polymer is isotactic without epimerization. This polymerization reported herein offers a strategy for achieving rapid, controlled O-carboxyanhydrides polymerization to prepare stereoregular poly(&#945;-hydroxy acids) and its copolymers bearing various functional side-chain groups.

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

A protocol for the controlled photoredox ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides mediated by Ni/Zn complexes is presented.

Kontrollierte Photoredox ringöffnende Polymerisation von O- Carboxyanhydrides vermittelt durch Ni/Zn-komplexe

Here, we describe an effective protocol that combines photoredox Ni/Ir catalysis with the use of a Zn-alkoxide for efficient ring-opening polymerization, ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.