Este trabajo fue apoyado por la Beca No. CBET-0651283 de los EE.UU. National Science Foundation y la Beca No. 117041PO9621 de la avanzada tecnología de frío.

1. Preparación de nanopartículas de silicio para la deposición <ol><li> A partir de polvo de sílice seca, preparar la muestra para el revestimiento por primera eliminación de grandes agregados. </li><li> Lávese las partículas de sílice (diámetro de 200 nm, adquirido de Gel-Tec Corp) con etanol (190 prueba de pureza) y dejar la muestra bajo una campana de extracción hasta que todo se evapore la humedad con etanol. </li><li> Tamizar las partículas a través de una serie de mallas metálicas (EE.UU. # 100-400) con el fin de romper las aglomeraciones restantes. </li><li> Colocar las partículas y una pequeña barra agitadora magnética en el reactor tubular, como se muestra en la Figura 1. Las partículas deben ser colocados dentro de la zona de plasma. </li><li> Sellar el reactor de vidrio mediante la colocación de una junta tórica entre dos bridas, una en el extremo del tubo de vidrio y una en el extremo de la tubería conectada a la bomba. </li><li> Instale el anillo de acero inoxidable alrededor de sujeción de las bridas y apriete el tornillo alrededor de la abrazadera. </li></ol> 2.Preparación del sistema de vacío <ol><li> Llenar el sifón de nitrógeno líquido, a continuación, permita que la superficie de la trampa de convertirse en frío. Esperar 5 min. </li><li> Añadir isopropanol en el burbujeador y conectarse al reactor de plasma. </li><li> Sellar el burbujeador mediante la colocación de un anillo de goma alrededor de la tubería de metal y apriete la tuerca hasta el lugar de la tubería de la conexión se convierte en burbujeador sellado. </li></ol> 3. Proceso de deposición de plasma <ol><li> Coloque el burbujeador en un baño de agua con la temperatura de 34 ± 2 ° C. </li><li> Encienda el controlador de flujo de gas argón y entre 6,00 cm ³ como punto de referencia. </li><li> Gradualmente abrir la válvula de compuerta que conecta el tubo de vidrio a la bomba mientras la bomba está funcionando. Realice este paso con cuidado, ya la disminución brusca de la presión puede causar que las partículas sean arrastrados por la corriente. Espere hasta que la presión llega a 200 mTorr, a continuación, salir de la válvula de compuerta totalmente abierta. </li><li> Coloque el agitador magnético en el tubo de vidrio y establecer la velocidad a 100 rpm. </li><li> Conectar el anillo de aluminio alrededor del reactor tubular de vidrio a la frecuencia de radio, RF, generador y conectar la abrazadera de acero inoxidable al suelo. </li><li> Encienda la red de adaptación (ENI MW-5D) primero y luego cambiar la línea de CA y el poder generador de RF en el. Ajuste la potencia a 30 W para todo el proceso. </li><li> Después de un período específico de tiempo (10, 20 o 40 minutos) desactivar la red de adaptación, generador de RF, y el de alimentación de CA, respectivamente. </li><li> Cierre la válvula de retención y luego apague el controlador de flujo de argón. Desconectar el burbujeador de la válvula y aumentar gradualmente la presión del reactor a la atmosférica. </li><li> Abrir la pinza y transferir las partículas del tubo en un plato de plástico con una espátula metálica. </li></ol> 4. Preparación de partículas huecas por disolución del material del núcleo <ol><li> Colocar la muestra bajo una campana de humos para todo el proceso de adición de ácido fluorhídrico. </li><li> El ácido fluorhídrico es un muy coácido rrosive y la exposición de los ojos y la piel puede causar daños permanentes. Utilice gafas con una careta y usar una bata de laboratorio al manipular la IC. </li><li> Se mezclan 10 ml de ácido fluorhídrico (Aldrich 49%) con 10 ml de agua desionizada y añadir a la fuente de plástico que contiene las partículas recubiertas. </li><li> Coloque el plato de plástico sobre un agitador magnético y permitir que el núcleo para disolver durante 24 horas. </li><li> Después de un día diluir la muestra con 50 ml de agua desionizada y centrifugar la muestra durante 1 hora. Eliminar la capa de líquido en la parte superior en un recipiente de plástico y transferir la capa inferior que contiene las partículas en una placa Petri de plástico. </li><li> Añadir 50 ml de agua desionizada y agitar la muestra y centrifugar de nuevo. Deshágase de la capa superior y transferir la capa de partículas en una placa de Petri limpia. </li><li> Lavar las partículas con etanol, el aire seco de la muestra, y transferir las partículas huecas en un vial con tapón y mantener las partículas en un desecador. </li></ol> 5. Characterization de la permeabilidad (velocidad de liberación del núcleo) Materiales: cloruro de potasio para materiales de núcleo <ol><li> Preparar 0,001 molar de cloruro de potasio (KCl) por mezcla de 0.0745 gramos KCl con 1 litro de agua desionizada. </li><li> Llenar la botella de vidrio de modelo constante de salida del atomizador 3076 e instalar la tapa de la botella. </li><li> Conectar la manguera de aire comprimido a un secador de membrana, que está conectada a la entrada de gas del atomizador. A continuación, conecte un filtro a la manguera de salida con el fin de recoger las nanopartículas de KCl. </li><li> Poco a poco, abrir la válvula de aire comprimido y dejar que el flujo de aire a través del secador de membrana. Permitir que las partículas se acumulan en el filtro durante 5 horas. </li><li> Cierre la válvula de aire comprimido y retirar con cuidado el filtro y recoger las partículas. Colocar las partículas en un desecador antes del proceso de recubrimiento. </li><li> Siga el protocolo 2 y 3 con el fin de obtener partículas KCl uniformemente recubiertos. </li><li> Mezclar KCl recubierto con 10 ml de WA desionizadater en un vial de vidrio. Para mezclar completamente la muestra, deje caer un agitador magnético en la solución y se deja en un agitador magnético. Incubar la muestra a 25 ° C. </li><li> Introducir el medidor de conductividad de la sonda (Thermo Orion modelo 105) en el vial y registrar la conductividad más de 30 días. </li></ol> 6. Los resultados representativos Hemos aplicado este proceso a una variedad de materiales de núcleo, incluyendo óxidos (sílice), sales (KCl) y metales (Al), como se muestra en la Figura 2. Microscopio electrónico de transmisión se ha utilizado para confirmar la uniformidad radial de las películas y para medir su espesor. Tenemos con éxito partículas recubiertas que van desde 37 nm a 200 nm de diámetro (Figura 2), pero no hay ninguna limitación fundamental en el tamaño de las partículas que pueden ser tratados por este método. La tasa de deposición cáscara es de aproximadamente 1 nm / min. Esta tasa más lenta hace que sea posible controlar el espesor de las películas bastanteprecisión a través del tiempo de deposición. La cáscara de plasma polimerizado es una barrera permeable, como se demuestra por el hecho de que el material del núcleo puede eliminar por ataque químico o disolución. La Figura 3 muestra las conchas huecas que permanecen después el núcleo de sílice se elimina. La eliminación del núcleo es completa y la uniformidad radial y espesor de las películas son bastante altos. A los efectos de evaluar la permeabilidad a través de estas películas, se cambió a KCl como el material del núcleo desde la disolución de KCl puede controlarse muy fácilmente a través de la conductividad iónica de la solución. Figura 4 muestra la liberación de KCl desde el núcleo de cuatro muestras con diferentes espesores, 20 nm, 40 nm, 75 nm, y 95 nm, respectivamente. Revestir partículas KCl se suspendieron en agua y la conductividad de la solución fue seguido por un período de 30 días. Además de las cuatro muestras, un control que consta de partículas sin revestir KCl se controló también. Sin recubrir partículas de KCl Dissolve dentro de un tiempo muy corto de aproximadamente 1 min. Por el contrario, KCl recubierto muestra una velocidad de liberación significativamente más lenta. El perfil de liberación de las partículas recubiertas se caracteriza por estallido inicial que tiene lugar dentro de la primera hora, seguido por una liberación mucho más lenta que tarda varios días en completarse, dependiendo del grosor de la película. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig1.jpg" /> Figura 1. Representación esquemática de la preparación de nanopartículas, deposición de plasma, y la formación de partículas huecas. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig2.jpg" /> Figura 2. TEM imágenes de recubrimiento (a), (b) partículas de sílice con d = 200 nm, (c) de partículas de sílice con d = 37 nm, (d) de aluminio con d ~ 100 nm, y (e) de partículas de KCl con d = 100 nm <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig3.jpg" /> Figura 3. TEM imágenes de partículas huecas después del grabado del (a), (b) núcleo de sílice con un diámetro de 200 nm, y (c) núcleo KCl. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig4.jpg" /> Figura 4. Efecto del espesor de la cáscara en el perfil de liberación. El gráfico muestra el recuadro de la liberación durante la primera hora.

<ol>
	<li>Xu, X., Asher, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Utilization+of+Monodisperse+Hollow+Polymeric+Particles+in+Photonic+Crystals.">Synthesis and Utilization of Monodisperse Hollow Polymeric Particles in Photonic Crystals.</a> Journal of the American Chemical Society. 126, 7940-7945 (2004).</li><li>Lou, X., Archer, L., Yang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hollow+Micro-/nanostructures:+Synthesis+and+Applications.">Hollow Micro-/nanostructures: Synthesis and Applications.</a> Advanced Material. 20, (2008).</li><li>Kim, D. J., Kang, J. Y., Kim, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coating+of+TiO2+Thin+Films+on+Particles+by+a+Plasma+Chemical+Vapor+Deposition+Process.">Coating of TiO2 Thin Films on Particles by a Plasma Chemical Vapor Deposition Process.</a> Advanced Powder Technology. 21, 136-140 (2010).</li><li>Marino, E., Huijser, T., Creyghton, Y., van der Heijden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Coating+of+Copper+Oxide+Nanoparticles+Using+Atmospheric+Pressure+Plasmas.">Synthesis and Coating of Copper Oxide Nanoparticles Using Atmospheric Pressure Plasmas.</a> Surface and Coatings Technology. 201, 9205-9208 (2007).</li><li>Hakim, L., King, D., Zhou, Y., Gump, C., George, S., Weimer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+Coating+for+Advanced+Optical,+Mechanical+and+Rheological+Properties.">Nanoparticle Coating for Advanced Optical, Mechanical and Rheological Properties.</a> Advanced Functional Materials. 17, 3175-3181 (2007).</li><li>Kim, S. H., Kim, J., Kang, B., Uhm, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+CFx+Coating+via+In-Line+Atmospheric+RF+Plasma+of+He-CF4-H2.">Superhydrophobic CFx Coating via In-Line Atmospheric RF Plasma of He-CF4-H2.</a> Langmuir. 21, 12213-12217 (2005).</li></ol>

No hay conflictos de interés declarado.

Uno de los mayores retos de las nanopartículas de recubrimiento es proporcionar una química compatibles entre el recubrimiento y el sustrato de 1,2. La metodología descrita aquí tiene la ventaja de que no es específica del material. Polímeros de plasma muestran una excelente adhesión sobre una variedad de sustratos, incluyendo los metales duros (Figura 2 (c)), sílice (figura 2 (c)), silicio, o materiales blandos (por ejemplo, polímeros) sin la necesidad de ninguna mo...

<table border="1"><tbody><tr><td> Las partículas de sílice </td><td> Geltech Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> El cloruro de potasio (los cristales) </td><td> EMD Chemicals Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> El alcohol isopropílico (99,9%) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td><td></td></tr><tr><td> El ácido fluorhídrico (48-51%) </td><td> VWR </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Las tuberías y bridas </td><td> Swagelok </td><td></td><td> diámetro de ¼ y 1 pulgada </td></tr><tr><td> desbaste de la bomba </td><td> Edwards </td><td></td><td></td></tr><tr><td> trampa de nitrógeno líquido </td><td> A &amp; N Corporación </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

encapsulation and permeability characteristics of plasma polymerized hollow particles

En este protocolo, con núcleo y cubierta nanoestructuras son sintetizados por el plasma de deposición de vapor químico mejorada. Nos producir una barrera amorfa por el plasma de polimerización de isopropanol en diversos sustratos sólidos, incluyendo sílice y cloruro de potasio. Esta técnica versátil, se utiliza para tratar las nanopartículas y nanopolvos con tamaños desde 37 nm a 1 micra, mediante el depósito de películas cuyo espesor puede ser desde 1 nm hasta más de 100 nm. Disolución del núcleo nos permite estudiar la tasa de permeación a través de la película. En estos experimentos, se determina el coeficiente de difusión de KCl a través de la película de barrera por nanocristales KCL revestimiento y posteriormente el control de la conductividad iónica de las partículas recubiertas suspendidas en agua. El interés primordial en este proceso es la encapsulación y liberación retardada de solutos. El espesor de la cáscara es una de las variables independientes por el que controlan la velocidad de liberación. Tiene un fuerte efecto sobre la tasade la liberación, lo que aumenta de un comunicado de seis horas (grosor de la cáscara es de 20 nm) con un comunicado de largo plazo de más de 30 días (grosor de la cáscara es de 95 nm). El perfil de liberación muestra un comportamiento característico: una liberación rápida (35% de los materiales finales) durante los primeros cinco minutos después del comienzo de la disolución, y una liberación más lenta hasta que todos los materiales del núcleo salir.

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Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

Hemos utilizado reforzada por plasma deposición de vapor químico para depositar películas delgadas que van desde un pocos nm a 100 nm en varios tamaño nano-partículas de diferentes materiales. Hemos posteriormente grabar el material del núcleo para producir nanocápsulas huecas cuya permeabilidad es controlada por el espesor de la cáscara. Nos caracterizar la permeabilidad de estos revestimientos a los solutos pequeños y demostrar que estas barreras pueden proporcionar una liberación sostenida del material del núcleo durante varios días.

Encapsulación y permeabilidad Características de las partículas de plasma polimerizado Hollow

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma ...

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10.6K vistas.  The Pennsylvania State University. Hemos utilizado reforzada por plasma deposición de vapor químico para depositar películas delgadas que van desde un pocos nm a 100 nm en varios tamaño nano-partículas de diferentes materiales. Hemos posteriormente grabar el material del núcleo para producir nanocápsulas huecas cuya permeabilidad es controlada por el espesor de la cáscara. Nos caracterizar la permeabilidad de estos revestimientos a los solutos pequeños y demostrar que estas barreras pueden proporc...

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Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a significant role in laser-material interaction, especially in the air environment1-11.
Early plasma evolution has been captured through pump-probe shadowgraphy1-3 and interferometry1,4-7. However, the studied time frames and applied laser parameter ranges are limited. For example, direct examinations of plasma front locations and electron number densities within a delay time of 100 picosecond (ps) with respect to the laser pulse peak are still very few, especially for the ultrashort pulse of a duration around 100 femtosecond (fs) and a low power density around 1014 W/cm2. Early plasma generated under these conditions has only been captured recently with high temporal and spatial resolutions12. The detailed setup strategy and procedures of this high precision measurement will be illustrated in this paper. The rationale of the measurement is optical pump-probe shadowgraphy: one ultrashort laser pulse is split to a pump pulse and a probe pulse, while the delay time between them can be adjusted by changing their beam path lengths. The pump pulse ablates the target and generates the early plasma, and the probe pulse propagates through the plasma region and detects the non-uniformity of electron number density. In addition, animations are generated using the calculated results from the simulation model of Ref. 12 to illustrate the plasma formation and evolution with a very high resolution (0.04 ~ 1 ps).
Both the experimental method and the simulation method can be applied to a broad range of time frames and laser parameters. These methods can be used to examine the early plasma generated not only from metals, but also from semiconductors and insulators.

An experimental method to examine the early plasma evolution induced by ultrashort laser pulses is described. Using this method, high quality images of early plasma are obtained with high temporal and spatial resolutions. A novel integrated atomistic model is used to simulate and explain the mechanisms of early plasma.

Investigación de la Evolución de plasma precoz inducida por pulsos láser ultracortos

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a ...

Investigación

Ingeniería

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

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

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

Medición Experimental De La Velocidad De Sedimentación De Partículas Esféricas En Fluidos Viscoelásticos De Adelgazamiento No Confinados Y Confinados A Base De Surfactante

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

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a stable and continuous operation of the plasma is possible and the plasma torch can be used for many different applications. On one hand, the hot (3,600 K gas temperature) plasma can be used for chemical processes and on the other hand the cold afterglow (temperatures down to almost RT) can be applied for surface processes. For example chemical syntheses are interesting volume processes. Here the microwave plasma torch can be used for the decomposition of waste gases which are harmful and contribute to the global warming but are needed as etching gases in growing industry sectors like the semiconductor branch. Another application is the dissociation of CO2. Surplus electrical energy from renewable energy sources can be used to dissociate CO2 to CO and O2. The CO can be further processed to gaseous or liquid higher hydrocarbons thereby providing chemical storage of the energy, synthetic fuels or platform chemicals for the chemical industry. Applications of the afterglow of the plasma torch are the treatment of surfaces to increase the adhesion of lacquer, glue or paint, and the sterilization or decontamination of different kind of surfaces. The movie will explain how to ignite the plasma solely by microwave power without any additional igniters, e.g., electric sparks. The microwave plasma torch is based on a combination of two resonators &#8212; a coaxial one which provides the ignition of the plasma and a cylindrical one which guarantees a continuous and stable operation of the plasma after ignition. The plasma can be operated in a long microwave transparent tube for volume processes or shaped by orifices for surface treatment purposes.

This movie shows how an atmospheric plasma torch can be ignited by microwaves with no additional igniters and provides a stable and continuous plasma operation suitable for plenty of applications.

Cómo Encender una presión atmosférica de microondas de la antorcha de plasma sin ningún Encendedores adicionales

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing technology is used to fabricate particles with slender arms connected at a common center. Shapes explored are crosses (two perpendicular rods), jacks (three perpendicular rods), triads (three rods in triangular planar symmetry), and tetrads (four arms in tetrahedral symmetry). Methods for producing on the order of 10,000 fluorescently dyed particles are described. Time-resolved measurements of their orientation and solid-body rotation rate are obtained from four synchronized videos of their motion in a turbulent flow between oscillating grids with R&#955; = 91. In this relatively low-Reynolds number flow, the advected particles are small enough that they approximate ellipsoidal tracer particles. We present results of time-resolved 3D trajectories of position and orientation of the particles as well as measurements of their rotation rates.

We use 3D printing to fabricate anisotropic particles in the shapes of jacks, crosses, tetrads, and triads, whose alignments and rotations in turbulent fluid flow can be measured from multiple simultaneous video images.

Los métodos para medir la orientación y rotación Tasa de partículas en la turbulencia impresa en 3D

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must be smaller than the incident wavelength of sound and the width of the fluidic channels are typically tens to hundreds of micrometers across, acoustofluidic devices typically use ultrasonic waves generated from a piezoelectric transducer pulsating at high frequencies (in the megahertz range). At characteristic frequencies that depend on the geometry of the device, it is possible to induce the formation of standing waves that can focus particles along desired fluidic streamlines within a bulk flow. Here, we describe a method for the fabrication of acoustophoretic devices from common materials and clean room equipment. We show representative results for the focusing of particles with positive or negative acoustic contrast factors, which move towards the pressure nodes or antinodes of the standing waves, respectively. These devices offer enormous practical utility for precisely positioning large numbers of microscopic entities (e.g., cells) in stationary or flowing fluids for applications ranging from cytometry to assembly.

Acoustofluidic devices use ultrasonic waves within microfluidic channels to manipulate, concentrate and isolate suspended micro and nanoscopic entities. This protocol describes the fabrication and operation of such a device supporting bulk acoustic standing waves to focus particles in a central streamline without the aid of sheath fluids.

Fabricación y funcionamiento de los dispositivos de apoyo a granel Acoustofluidic ondas acústicas pie para Sheathless Centrándose de partículas

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line intensity ratios. By using a Johann spectrometer viewing the plasma, it is possible to construct profiles of plasma parameters such as density, temperature, and velocity with good spatial and time resolution. However, benchmarking atomic code modeling of X-ray spectra obtained from well-diagnosed laboratory plasmas is important to justify use of such spectra to determine plasma parameters when other independent diagnostics are not available. This manuscript presents the operation of the High Resolution X-ray Crystal Imaging Spectrometer with Spatial Resolution (HIREXSR), a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma. In addition, this manuscript covers a laser blow-off system that can introduce such ions to the plasma with precise timing to allow for perturbative studies of transport in the plasma.

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas. This manuscript presents the operation of a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma.

La aplicación de rayos X de imagen Crystal Espectroscopía para su uso como un plasma de alta temperatura de diagnóstico

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line ...

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling immensely. However, in soft electronics, in which organic semiconductors play a critical role, the devices will be bent or folded repeatedly. The effect of bending on the crystal packing and thus the charge transport is crucial to the performance of the device. In this manuscript, we describe the protocol to bend a single crystal of 5,7,12,16-tetrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) in the field-effect transistor configuration and to obtain reproducible I-V characteristics upon bending the crystal. The results show that bending a field-effect transistor prepared on a flexible substrate results in nearly reversible yet opposite trends in charge mobility, depending on the bending direction. The mobility increases when the device is bent toward the top gate/dielectric layer (upward, compressive state) and decreases when bent toward the crystal/substrate side (downward, tensile state). The effect of bending curvature was also observed, with greater mobility change resulting from higher bending curvature. It is suggested that the intermolecular &#960;-&#960; distance changes upon bending, thereby influencing the electronic coupling and the subsequent carrier transport ability.

This manuscript describes the bending process of an organic single crystal-based field-effect transistor to maintain a functioning device for electronic property measurement. The results suggest that bending causes changes in the molecular spacing in the crystal and thus in the charge hopping rate, which is important in flexible electronics.

Efecto de doblez en las características eléctricas de los transistores de efecto de campo basados ​​en cristal orgánico único flexible

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. The reactions of cold plasma with the surrounding atmosphere yield a variety of reactive species, which can define its effectiveness. While efficient development of cold plasma therapy requires kinetic models, model benchmarking needs empirical data. Experimental studies of the source of reactive species detected in aqueous solutions exposed to plasma are still scarce. Biomedical plasma is often operated with He or Ar feed gas, and a specific interest lies in investigation of the reactive species generated by plasma with various gas admixtures (O2, N2, air, H2O vapor, etc.) Such investigations are very complex due to difficulties in controlling the ambient atmosphere in contact with the plasma effluent. In this work, we addressed common issues of &#39;high&#39; voltage kHz frequency driven plasma jet experimental studies. A reactor was developed allowing the exclusion of ambient atmosphere from the plasma-liquid system. The system thus comprised the feed gas with admixtures and the components of the liquid sample. This controlled atmosphere allowed the investigation of the source of the reactive oxygen species induced in aqueous solutions by He-water vapor plasma. The use of isotopically labelled water allowed distinguishing between the species originating in the gas phase and those formed in the liquid. The plasma equipment was contained inside a Faraday cage to eliminate possible influence of any external field. The setup is versatile and can aid in further understanding the cold plasma-liquid interactions chemistry.

An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere.

Una instalación de plasma a presión atmosférica para investigar la formación de especies reactivas

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Spark aparato de plasma sinterización usado para la formación de titanato de estroncio Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

Optimization, Test and Diagnostics of Miniaturized Hall Thrusters

Miniaturized spacecraft and satellites require smart, highly efficient and durable low-thrust thrusters, capable of extended, reliable operation without attendance and adjustment. Thermochemical thrusters which utilize thermodynamic properties of gases as a means of acceleration have physical limitations on their exhaust gas velocity, resulting in low efficiency. Moreover, these engines demonstrate extremely low efficiency at small thrusts and may be unsuitable for continuously operating systems which provide real-time adaptive control of the spacecraft orientation, velocity and position. In contrast, electric propulsion systems which use electromagnetic fields to accelerate ionized gases (i.e., plasmas) do not have any physical limitation in terms of exhaust velocity, allowing virtually any mass efficiency and specific impulse. Low-thrust Hall thrusters have a lifetime of several thousand hours. Their discharge voltage ranges between 100 and 300 V, operating at a nominal power of &lt;1 kW. They vary from 20 to 100 mm in size. Large Hall thrusters can provide fractions of millinewton of thrust. Over the past few decades, there has been an increasing interest in small mass, low power, and high efficiency propulsion systems to drive satellites of 50-200 kg. In this work, we will demonstrate how to build, test, and optimize a small (30 mm) Hall thruster capable of propelling a small satellite weighing about 50 kg. We will show the thruster operating in a large space environment simulator, and describe how thrust is measured and electric parameters, including plasma characteristics, are collected and processed to assess key thruster parameters. We will also demonstrate how the thruster is optimized to make it one of the most efficient small thrusters ever built. We will also address challenges and opportunities presented by new thruster materials.

Here, we present a protocol to test and optimize space propulsion systems based on miniaturized Hall-type thrusters.

Optimización, pruebas y diagnóstico de propulsores Hall miniatura

Miniaturized spacecraft and satellites require smart, highly efficient and durable low-thrust thrusters, capable of extended, reliable operation without ...