Este trabajo fue apoyado por NSF subvención No. DMR-1207243, el programa NSF MRSEC (DMR-0820414), DOE Subvención No. DE-FG02-03ER46054 y la OSU-Instituto de Investigación de Materiales. Los autores reconocen el Laboratorio NanoSystems de la Universidad Estatal de Ohio, y la asistencia técnica de CY Kao y CY Chen.

1. Síntesis y Preparación de precursores <ol><li> Preparación de [Et 4 N] [V (CO) 6] 23 <ol><li> En una caja de guantes de nitrógeno, cortar 1,88 g de sodio metálico en ~ 40 piezas y mezclar con 14,84 g de antraceno en 320 ml de tetrahidrofurano anhidro (THF) en un 1 L de tres bocas matraz de fondo redondo. PRECAUCIÓN: Tanto sodio metálico y tetrahidrofurano son altamente inflamables. </li><li> Se agita la solución durante 4,5 horas a TA bajo una atmósfera de nitrógeno hasta que una solución azul profundo de la NAC 14 H 10 se forma. </li><li> Se enfría la solución a 0 ° C. </li><li> En una caja de guantes de nitrógeno, preparar una solución de color rosa-rojo de VCL 3 (THF) 3 mediante la adición de 400 ml de THF anhidro en 7,48 g de VCl 3 (THF) 3 En un matraz de 500 ml de fondo redondo y se agita a RT durante 1 hr. </li><li> Retire la solución de color rosa roja VCl3 (THF) 3 de la guantera y se enfría a 0 ° C durante 20 minutos. Traslado a la solu anteriorción de la NAC 14 H 10 mediante una cánula bajo atmósfera de nitrógeno. Una solución homogénea de color morado oscuro se forma inmediatamente después de que se completó la adición. </li><li> Retire del nitrógeno y se agita durante 15 horas. Poco a poco caliente para RT colocando el frasco en el cubo de hielo permitiendo que el hielo se derrita O / N. </li><li> Enfriar la solución de nuevo a 0 ° C y llenar el matraz de reacción con monóxido de carbono. La solución cambiará de color morado oscuro a amarillo-marrón en cuestión de minutos. PRECAUCIÓN: El monóxido de carbono es altamente tóxico. Este paso no debe realizarse solo y una alarma de monóxido de carbono debe ser instalado en el laboratorio. </li><li> Se agita la solución bajo una atmósfera de monóxido de carbono a 0 ° C durante 15 horas y luego calentar lentamente a RT. </li><li> Retire todos menos 200 ml de THF al vacío. Añadir 500 ml de O 2 libre de agua mientras se agita la solución. V (CO) 6 se oxida fácilmente y la presencia de O 2 resultará en un bajo rendimiento. </li><li> Filtrar el resultantesuspensión de color amarillo en una solución compuesta de 20,8 g de bromuro de tetraetilamonio (Et 4 NBR) en 200 ml de H 2 O. </li><li> Se lava la torta de filtración con O 2 agua libre hasta que sea incoloro. </li><li> Se filtra la suspensión resultante de [Et 4 N] [V (CO) 6] por filtración al vacío y se seca bajo vacío. </li><li> Tienda [Et 4 N] [V (CO) 6] en un congelador guantera para uso futuro. </li></ol></li><li> Preparación de V (CO) 6 23 <ol><li> Engrasar los puntos de conexión para un adaptador de vacío con llave de paso, vidrio de doble vía tubo de conexión, y el frío-dedo. Coloque un dedo frío en la boca central y un adaptador de vacío con llave de paso en la tercera abertura. </li><li> En una caja de guantes de argón, la mezcla 100 mg de [Et 4 N] [V (CO) 6] con 1 g de ácido fosfórico en un matraz de fondo redondo que contenía una barra de agitación magnética. </li><li> Conectar el matraz de fondo redondo a un matraz de fondo redondo de tres bocas a través de vidrio de dos vías de conexión bañerae en la guantera de argón. </li><li> Eliminar el sistema de frasco sellado de la guantera y establecer en la campana química. </li><li> Añadir metanol al dedo frío y remover con una espátula mientras que la adición de nitrógeno líquido hasta que se congela metanol. Bombear el sistema abriendo la llave de paso a una línea de vacío hasta que la presión alcanza 5 x 10 -2 Torr. </li><li> Sumergir el matraz en un conjunto de baño de aceite a 45 ° C y encienda la agitación magnética. Una vez que comienza la reacción, el ácido fosfórico se fundirá y un polvo negro-azul condensa en el dedo frío. </li><li> Abra la línea de vacío cuando un polvo negro se condensa en el matraz de fondo redondo en lugar del dedo frío debido a que la presión es demasiado alta. Bombear el sistema de nuevo a 5 x 10 -2 Torr antes de cerrar de nuevo. </li><li> Girar el matraz de reacción según sea necesario para mezclar todos los reactivos. </li><li> Permitir que la reacción continúe hasta que el residuo restante en matraz de fondo redondo es de color blanco-gris y ya no burbujeante.</li><li> Vierta bolitas de cobre en un recipiente apto para el frío y enfriar con nitrógeno líquido. </li><li> Retire el metanol del dedo frío con una micropipeta. Vierta bolitas de cobre refrigerados en el dedo frío para mantenerlo frío durante la transferencia al guantera. </li><li> Limpie el aceite y el agua condensada fuera del sistema frasco antes de transferir a una caja de guantes de argón. </li><li> En el interior de la guantera, retire el dedo frío desde el sistema de frasco y utilizar una espátula para raspar el negro V (CO) 6 en polvo sobre un trozo de papel de pesada. </li><li> Tienda V (CO) 6 en una botella bajo una atmósfera de argón y mantener por debajo de RT. </li></ol></li><li> Purificación de TCNE por sublimación <ol><li> Compra tetracianoetileno disponible comercialmente (TCNE) y guárdelo en un refrigerador química. </li><li> Mezclar ~ 5 g de TCNE con ~ 0,5 g de carbón activado y se muelen con un mortero y mano de mortero. </li><li> Coloque la mezcla TCNE / carbono en un barco de vidrio o envolver en toallitas de tareas delicadas y poner en la parte inferior deun frasco con una línea de vacío. </li><li> Coloque un dedo frío en la parte superior del matraz y sellar las dos partes juntas con una abrazadera. </li><li> Añadir metanol al dedo frío y remover con una espátula mientras que la adición de nitrógeno líquido hasta que se congela metanol. Coloque el fondo del matraz que contiene el TCNE en un baño de aceite calentado a 70 ° C. </li><li> Abra la línea de vacío para llegar a una presión de 10 -4 Torr y cierre la línea de vacío. </li><li> De vez en cuando abrir la línea de vacío para mantener la presión. TCNE condensa en el dedo frío como empieza la sublimación. Una vez más TCNE acumula en el dedo frío la sublimación está terminado. </li><li> Retire el metanol del dedo frío con una micropipeta. </li><li> Limpie el aceite y el agua condensada fuera del sistema frasco antes de transferir a una caja de guantes de argón. </li><li> En el interior de la guantera, retire el dedo frío desde el sistema de frasco y utilizar una espátula para raspar el polvo TCNE sobre un trozo de papel de pesada. </li><li> Store TCNE purificada en un refrigerador por debajo de RT bajo atmósfera inerte. </li></ol></li></ol> 2. Puesta en funcionamiento del sistema de deposición dentro de una guantera Argon <ol><li> Montar el reactor dentro de una caja de guantes de argón, como se muestra en la Figura 1A. <ol><li> Configurar una conexión a una bomba de vacío. </li><li> Configure las conexiones de flujo de gas mediante la conexión de una llave de paso de 3 vías entre un medidor de flujo y dos líneas conectadas a micrómetro válvulas. </li><li> Deslice la bobina del calentador de cristal alrededor del reactor (parte A, Figura 1B). </li><li> Envuelva un portaobjetos de vidrio con cinta de politetrafluoroetileno (PTFE) sello hilo. </li><li> Empuje la placa de vidrio de aproximadamente 10 cm desde el lado derecho del reactor, parte A. </li><li> Coloque una junta tórica en la Parte B y deslice hacia el lado derecho del reactor. Para unir las dos piezas juntas con una abrazadera. </li><li> Adjunte una línea de vacío a la conexión inferior de la parte A y conecte el medidor a la conexión superior. </li><li> Coloque un relleno barcoed con TCNE purificada en la parte C cerca del extremo de manera que el TCNE se sentará en la parte más caliente del reactor. </li><li> Engrasar la conexión de la parte C y deslícela en el lado izquierdo del reactor. </li><li> Engrase ambos lados de la T-barco lleno de V (CO) 6 y se deslizan en el extremo derecho de la parte B. </li><li> Conecte cada válvula micrométrica. Uno debe ser conectado al lado derecho de la T-barco y el otro para el lado izquierdo de la parte C y la abrazadera tanto en su lugar. </li><li> Ejecutar una prueba para determinar la deposición donde se encuentra la zona de reacción. </li></ol></li><li> Depósito V [TCNE] x ~ 2 sobre sustratos <ol><li> Establecer la temperatura de la bobina de calentamiento reacción de modo que la zona de reacción se ajusta a un valor de cerca de 46 ° C cuando se mide en la parte inferior del reactor y la zona de la embarcación TCNE es cerca de 75 ° C. Ajuste la temperatura de un baño de aceite de silicona a 10 ° C. Permita que las temperaturas se estabilicen durante al menos 30 minutos. </li><li> Deslice el coi calentador de vidriol alrededor del reactor (parte A, Figura 1A). </li><li> Envuelva un portaobjetos de vidrio con cinta de politetrafluoroetileno (PTFE) sello hilo. Organizar las muestras en la parte superior de la diapositiva cubierto dentro de un espacio de dos pulgadas. </li><li> Empuje el portaobjetos de vidrio en el reactor de modo que las muestras se encuentran en la zona de reacción. Muestras alternativamente se pueden colocar directamente en la parte inferior del reactor, aunque la zona de reacción puede ser desplazada sin un portaobjetos de vidrio. </li><li> Coloque una junta tórica en la Parte B y deslice hacia el lado derecho del reactor. Para unir las dos piezas juntas con una abrazadera. </li><li> Adjunte una línea de vacío a la conexión inferior de la parte A y conecte el medidor a la conexión superior. </li><li> Ponga 50 mg de TCNE en el barco TCNE y 5 mg de V (CO) 6 en el T-barco (estas cantidades son apropiadas para una deposición 75-90 min). </li><li> Deslice el barco TCNE en la parte C cerca del final para que el TCNE se sentará en la parte más caliente del reactor, que debe ser de aproximadamente 75 ° C. </li><li<html> &gt; Engrasar la conexión de la parte C y deslícela en el lado izquierdo del reactor. </li><li> Engrase ambos lados de la T-barco y caída en el extremo derecho de la parte B. </li><li> Deslice la línea de flujo en el lado derecho de la T-barco e izquierda de la parte C y la abrazadera en su lugar. El ensamblado configuración debe ser similar a la figura 1A. </li><li> Elevar el baño de aceite para cubrir toda la parte inferior de la T-barco. </li><li> Abra la línea de vacío para llegar a una presión de 30 a 35 mmHg. </li><li> Ajuste la velocidad de flujo de 56 sccm para la V (CO) 6 y 84 sccm para el TCNE. La reacción debe comenzar inmediatamente con un material verdoso de condensación en la pared de la zona de reacción. </li><li> Permitir la reacción de proceder para la longitud de tiempo deseado. El espesor de la película delgada se basa en el tiempo de reacción y la ubicación dentro del reactor, como se muestra en la Figura 2. </li><li> Para detener el, cerca de la línea de vacío de reacción y apagar el calentador y baño de aceite. </li></ol></li></ol>ove_title &quot;&gt; 3. Limpiar <ol><li> Desmontar el sistema en cualquier orden. </li><li> Remoje todo el material de vidrio, excepto la bobina del calentador en un baño de solución de base durante al menos 1-2 horas. </li><li> Enjuague la cristalería con agua y secar en un horno. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52891/52891fig1.jpg" /> Figura 1. (A) Totalmente montado deposición de vapor químico de encargo (ECV) del sistema. (B) Vista ampliada de los componentes para el sistema de ECV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52891/52891fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52891/52891fig2.jpg" /> Figura 2. (A) Una vista superior de los sustratos en el reactor que muestran su ubicación. (B) Aproximadoespesor de la película en función de la posición en el interior del tubo del reactor, la parte A de la Figura 1B para un depósito de 75 min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52891/52891fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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Los autores no tienen nada que revelar.

Los parámetros clave para V [TCNE] x ~ 2 deposición incluyen la temperatura, el flujo de gas portador, la presión, y la relación de los precursores. Debido a que la deposición de vapor químico configuración no está disponible comercialmente tendrán que ser optimizado para cada sistema de estos parámetros. Un estudio anterior de Shima et al. Revelaron que la temperatura tiene el mayor impacto en la tasa de sublimación del precursor TCNE 26. La temperatura puede ser modif...

El tetracianoetileno vanadio semiconductor ferrimagnetic de base orgánica (V [TCNE] x, x ~ 2) exposiciones temperatura ambiente ordenamiento magnético y promete las ventajas de los materiales orgánicos para aplicaciones magnetoelectrónicas, tales como la flexibilidad, la producción de bajo costo, y tunability química. Estudios previos han demostrado la funcionalidad en dispositivos espintrónicos, incluyendo válvulas de espín orgánico / inorgánico 1,2 y todo-orgánicos híbridos 3, y como un polarizador giro en una orgánico / inorgánico heteroestructura semiconductora activa 4. Además, V [TCNE] x ~ 2 ha demostrado promesa para su inclusión en la electrónica de alta frecuencia debido a su extremadamente estrecha anchura de línea de resonancia ferromagnética 5. Hay cuatro métodos diferentes que se han establecido para sintetizar V [TCNE] x sim 2 6-9. V [TCNE] x ~ 2 se sintetizó por primera vez como powder en diclorometano través de la reacción de TCNE y V (C 6 H 6) 6. Estos polvos exhiben la primera ordenamiento magnético temperatura ambiente observada en un material de base orgánica. Sin embargo, la forma de polvo de este material es extremadamente sensible al aire, lo que limita su aplicación en dispositivos de película delgada. En 2000, un método de deposición química de vapor (CVD) se estableció para la creación de V [TCNE] x ~ 2 películas delgadas 7. Más recientemente deposición física de vapor (PVD) 8 y la deposición de capa molecular (MLD) 9 también se han utilizado para fabricar películas delgadas. El método PVD requiere un sistema de ultra-alto vacío (UHV) y ambos PVD y métodos MLD requieren tiempos extremadamente largos para crecer películas más gruesas que 100 nm, mientras que las películas de ECV fácilmente pueden ser depositados en espesores que van desde 30 nm hasta varias micras. Además de la variedad de grosores disponibles con el método CVD, estudios extensos han producido películas que muestran consistentemente alta q optimizadouality propiedades magnéticas que incluyen: la resonancia ferromagnética estrecha (FMR) anchura de línea (1,5 G), alta temperatura de Curie (600 K), y aguda magnética de conmutación 5. Ordenamiento magnético en V [TCNE] x ~ 2 películas delgadas procede a través de una vía no convencional. Mediciones magnetometría SQUID muestran un fuerte ordenamiento magnético local, pero la ausencia de picos de difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión de rasgos (TEM) 10 morfología revelan una falta de largo alcance orden estructural. Sin embargo, la absorción de rayos X extendida de estructura fina (EXAFS) estudia 11 muestran que cada ion de vanadio se octaédricamente coordinado con seis moléculas TCNE diferentes, lo que indica un orden estructural local de robusto con una longitud de enlace de vanadio-nitrógeno de 2,084 (5) Å. Magnetismo surge de un acoplamiento de intercambio antiferromagnético entre los espines desapareados del TCNE - aniones radicales, que se distribuyen en todo el TCNE -molécula, y los giros en las V 2 + iones, que conducen a una ordenación ferrimagnetic local con T C ~ 600 K para las películas optimizadas 5. Además de exhibir ordenamiento magnético temperatura ambiente, V [TCNE] x ~ 2 películas son semiconductores de banda prohibida de 0,5 eV con 12. Otras propiedades de la nota incluyen posibles sperimagnetism por debajo de una temperatura de congelación de ~ 150 K 13,14, magnetorresistencia positivo anómala 12,15,16 y foto-inducida magnetismo 13,17,18. El método CVD para sintetizar V [TCNE] x ~ 2 películas delgadas es compatible con una variedad de sustratos debido a la baja temperatura (&lt;60 ° C) y la deposición conformal. Estudios anteriores han demostrado la deposición con éxito de V [TCNE] x ~ 2 en ambos sustratos rígidos y flexibles 7. Además, esta técnica de deposición se presta a la sintonización través de la modificación de los precursores y grparámetros owth. 19-22 Aunque el protocolo que se muestra aquí se obtienen las películas más optimizados hasta la fecha, se han logrado avances significativos en la mejora de algunas de las propiedades de la película desde el descubrimiento de este método y más ganancias pueden ser posibles.

<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

Los recientes avances en el campo de los materiales orgánicos ha producido dispositivos tales como diodos emisores de luz orgánicos (OLED) que tienen ventajas que no se encuentran en los materiales tradicionales, incluyendo bajo costo y flexibilidad mecánica. En una vena similar, sería ventajoso para ampliar el uso de los compuestos orgánicos en la electrónica de alta frecuencia y la electrónica basada en espín. Este trabajo presenta un proceso sintético para el crecimiento de películas delgadas de la ferrimagnet orgánica temperatura ambiente, tetracianoetileno vanadio (V [TCNE] x, x ~ 2) por la baja temperatura de deposición química de vapor (CVD). La película delgada se cultiva a &lt;60 ° C, y puede acomodar una amplia variedad de sustratos incluyendo, pero no limitado a, silicio, vidrio, teflón y sustratos flexibles. La deposición de conformación es propicio para pre-modelado y estructuras tridimensionales también. Además, esta técnica puede producir películas con espesores que van desde 30 nm a varios micrómetros. Los recientes progresosen la optimización del crecimiento de la película crea una película cuyas cualidades, como la más alta temperatura de Curie (600 K), la mejora de la homogeneidad magnética y resonancia ferromagnética línea de ancho estrecho (1,5 G) son prometedores para una variedad de aplicaciones en espintrónica y la electrónica de microondas.

El primero y el método más fácil para determinar si una declaración es un éxito es hacer una inspección visual de las películas. La película debería aparecer de color púrpura oscuro con un acabado de espejo que es uniforme en todos los sustratos. Si hay manchas en la superficie del sustrato donde no hay V [TCNE] x ~ 2 o es de color más claro, entonces esto es probablemente debido a la presencia de disolventes u otras impurezas en la superficie del sustrato. Además, la película debe ser o...

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Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Presentamos la síntesis de la tetracianoetileno vanadio ferrimagnet de base orgánica (V [TCNE] x, x ~ 2) por medio de baja temperatura de deposición química de vapor (CVD). Esta receta optimizada produce un aumento de la temperatura de Curie desde 400 K a más de 600 K y una mejora dramática en las propiedades de resonancia magnética.

Deposición de vapor químico de un imán Orgánica, vanadio tetracianoetileno

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 vistas.  The Ohio State University.  Presentamos la síntesis de la tetracianoetileno vanadio ferrimagnet de base orgánica (V [TCNE] x, x ~ 2) por medio de baja temperatura de deposición química de vapor (CVD). Esta receta optimizada produce un aumento de la temperatura de Curie desde 400 K a más de 600 K y una mejora dramática en las propiedades de resonancia magnética. 

Video: 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.

Preparación de hidrófobos orgánicos marcos de metal a través de Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition de perfluoroalcanos para la eliminación de amoniaco

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

Investigación

Química

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.

De alta presión de la célula de zafiro para la Fase Equilibrios mediciones de CO<sub&gt; 2</sub&gt; / Orgánicos / Sistemas de Agua

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.

Análisis de compuestos volátiles y sensibles oxidación usando un sistema de entrada de frío y de Impacto electrónico Espectrometría de Masas

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.

Preparación de macroporosas Epitaxial cuarzo Films en silicio por la solución de deposición química

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.

Síntesis y caracterización de supramoleculares Coloides

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.

Crecimiento epitaxial de perovskita del titanato de estroncio en el germanio a través de deposición de capas atómicas

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 Extracción de Compuestos Orgánicos Volátiles Combinado con la Presión Atmosférica Ionización Química Espectrometría de Masa Cuadrupolar

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-asistida por deposición de Vapor químico del óxido de Metal estructuras: barras de óxido de Zinc

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.

Controla la polimerización de apertura de Photoredox de O- Carboxyanhydrides mediada por complejos de Ni/Zn

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.