Ce travail a été financée par la subvention n ° 0651283 CBET-du US National Science Foundation et la bourse n ° 117041PO9621 de la technologie de refroidissement avancée.

1. Préparation de nanoparticules de silice pour des dépôts <ol><li> A partir de poudre de silice sec, de préparer l&#39;échantillon pour le revêtement en éliminant d&#39;abord les grands agrégats. </li><li> Laver les particules de silice (diamètre de 200 nm, achetés auprès de Gel-Tec Corp) avec de l&#39;éthanol (190 preuve pur) et de laisser l&#39;échantillon sous une hotte jusqu&#39;à ce que toutes les humidité s&#39;évapore avec de l&#39;éthanol. </li><li> Tamiser particules à travers une série de mailles métalliques (US # 100-400) afin de briser les agglomérations restantes. </li><li> Placer les particules et d&#39;un barreau magnétique faible dans le réacteur tubulaire, comme le montre la figure 1. Les particules doivent être placés à l&#39;intérieur de la zone de plasma. </li><li> Sceller le réacteur de verre en plaçant un joint torique entre deux brides, une à la fin du tube de verre et l&#39;autre à l&#39;extrémité du tuyau raccordé à la pompe. </li><li> Installez la bague de serrage en acier inoxydable autour des brides et de la main serrer la vis autour de la pince. </li></ol> 2.Préparation du système à vide <ol><li> Remplir le piège à azote liquide, puis laissez la surface du piège à devenir froide. Attendez 5 min. </li><li> Ajouter l&#39;isopropanol dans le bulleur et se connecter au réacteur à plasma. </li><li> Sceller le barboteur en plaçant un joint torique en caoutchouc autour du tuyau en métal et serrer l&#39;écrou jusqu&#39;à ce que le lieu de tuyau pour connexion bulleur devient scellé. </li></ol> 3. Processus de dépôt par plasma <ol><li> Placez le barboteur dans un bain d&#39;eau avec la température de 34 ± 2 ° C. </li><li> Tourner sur le contrôleur d&#39;écoulement de gaz argon et entrez 6,00 sccm comme le point de consigne. </li><li> Peu à peu, ouvrir la vanne qui relie le tube de verre à la pompe alors que la pompe fonctionne. Effectuez cette étape avec précaution car la diminution soudaine de la pression peut amener les particules à être emporté par le flux. Attendez jusqu&#39;à ce que la pression atteint 200 mTorr, puis laissez la vanne complètement ouverte. </li><li> Placez l&#39;agitateur magnétique sous le tube de verre et de régler la vitesse à 100 rh. </li><li> Connectez l&#39;anneau en aluminium autour du réacteur tubulaire en verre à la fréquence radio, RF, un générateur et connectez la pince en acier inoxydable sur le sol. </li><li> Allumez le réseau d&#39;adaptation (ENI MW-5D) en premier et ensuite passer la ligne de courant alternatif et la puissance du générateur RF sur. Réglez la puissance à 30 W pour l&#39;ensemble du processus. </li><li> Après une durée de temps spécifique (10, 20, ou 40 min) désactiver le réseau d&#39;adaptation, générateur RF, et l&#39;alimentation secteur, respectivement. </li><li> Fermez le clapet anti-retour et puis éteignez le régulateur de débit d&#39;argon. Débranchez le barboteur de la vanne et d&#39;augmenter graduellement la pression du réacteur à la pression atmosphérique. </li><li> Ouvrir la pince et transférer les particules de ce tube dans un récipient de plastique en utilisant une spatule métallique. </li></ol> 4. Préparation de particules creuses par la dissolution des matières de base <ol><li> Placer l&#39;échantillon sous une hotte pour l&#39;ensemble du processus de l&#39;ajout d&#39;acide fluorhydrique. </li><li> L&#39;acide fluorhydrique est un très col&#39;acide rrosive et l&#39;exposition des yeux et la peau à elle peut causer des dommages permanents. Utiliser des lunettes avec un écran facial et de porter une blouse de laboratoire lors de la manipulation HF. </li><li> Mélanger 10 ml d&#39;acide fluorhydrique (Aldrich 49%) avec 10 ml d&#39;eau déminéralisée et ajouter au plat en plastique qui contient les particules enrobées. </li><li> Placer le plat en plastique sur un agitateur magnétique et permettre au noyau de dissoudre pendant 24 heures. </li><li> Après une journée diluer l&#39;échantillon avec 50 ml d&#39;eau désionisée et centrifuger l&#39;échantillon pendant 1 heure. Éliminer la phase liquide au sommet dans un récipient en plastique et transférer la couche de fond contenant les particules dans une boîte de Petri en plastique. </li><li> Ajouter 50 ml d&#39;eau déminéralisée et le vortex de l&#39;échantillon et centrifuger à nouveau. Éliminer la couche supérieure et de transférer la couche de particules dans un boîte de Petri propre. </li><li> Laver les particules avec de l&#39;éthanol, sécher à l&#39;air de l&#39;échantillon, et de transférer des particules creuses dans un flacon avec bouchon et maintenir les particules dans un dessiccateur. </li></ol> 5. Characterization de la perméabilité (Taux de sortie de base) Matériaux: chlorure de potassium pour les matériaux de base <ol><li> Préparer 0,001 molaire de chlorure de potassium (KCl) en mélangeant une solution de KCl 0,0745 grammes avec 1 litre d&#39;eau déminéralisée. </li><li> Remplir la bouteille en verre d&#39;un modèle de sortie atomiseur constante 3076 et installer le bouchon de la bouteille. </li><li> Connecter le tuyau d&#39;air comprimé à un sécheur à membrane, qui est relié à l&#39;entrée de gaz de l&#39;atomiseur. Ensuite, fixez un filtre pour le tuyau de sortie afin de recueillir des nanoparticules de KCl. </li><li> Peu à peu, ouvrir la vanne d&#39;air comprimé et de laisser le flux d&#39;air à travers le sécheur à membrane. Laissez les particules s&#39;accumulent dans le filtre pendant 5 heures. </li><li> Fermez la vanne d&#39;air comprimé et retirez soigneusement le filtre et de recueillir les particules. Placer les particules dans un dessiccateur avant le processus de revêtement. </li><li> Suivre le protocole 2 et 3 afin d&#39;obtenir de manière uniforme particules enrobées de KCl. </li><li> Mélanger KCl revêtue 10 ml wa désioniséeter dans un flacon en verre. Pour bien mélanger l&#39;échantillon, déposez un agitateur magnétique dans la solution et le laisser sur un agitateur magnétique. Incuber l&#39;échantillon à 25 ° C. </li><li> Insérer le compteur sonde de conductivité (Thermo Orion modèle 105) dans le flacon et d&#39;enregistrer la conductivité de plus de 30 jours. </li></ol> 6. Les résultats représentatifs Nous avons appliqué ce procédé à une variété de matériaux de base, y compris les oxydes (silice), les sels (KCl) et les métaux (Al), comme le montre la figure 2. Microscope électronique à transmission a été utilisée pour confirmer l&#39;uniformité radiale des films et de mesurer leur épaisseur. Nous avons avec succès particules enrobées allant de 37 nm à 200 nm de diamètre (figure 2), mais il n&#39;ya pas de limitation fondamentale de la taille des particules qui peuvent être traitées par cette méthode. Le taux de formation de la coquille est d&#39;environ 1 nm / min. Ce taux plutôt lent, il est possible de contrôler l&#39;épaisseur des films tout à faitprécision par l&#39;intermédiaire du temps de dépôt. La coquille de plasma polymérisé est une barrière perméable, comme l&#39;a démontré par le fait que le matériau de base peut enlevée par gravure ou de la dissolution. La figure 3 montre les coquilles creuses qui restent après que le noyau de silice est enlevée. La suppression de la base est complète et l&#39;uniformité radiale et l&#39;épaisseur des films sont assez élevés. Pour les fins de l&#39;évaluation de la perméabilité à travers ces films, nous sommes passés au KCl en tant que matériau de base depuis la dissolution de KCl peuvent être surveillés de très facilement à travers la conductivité ionique de la solution. La figure 4 montre la libération de KCl à partir du noyau pour les quatre échantillons avec une épaisseur différente, 20 nm, 40 nm, 75 nm, et 95 nm, respectivement. Particules enrobées de KCl ont été suspendues dans l&#39;eau et la conductivité de la solution a été suivie pendant une période de 30 jours. En plus des quatre échantillons, un contrôle qui se compose de particules de KCl non couchés a également été suivie. Non couchés particules de KCl Dissolve dans un délai très court d&#39;environ 1 min. En revanche, KCl revêtu montre un taux de libération significativement plus lent. Le profil de libération des particules revêtues se caractérise par salve initiale qui a lieu dans le hr premier, suivi par une libération plus lente que plusieurs jours pour compléter, en fonction de l&#39;épaisseur du film. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig1.jpg" /> Figure 1. Représentation schématique de la préparation de nanoparticules, les dépôts plasma, et la formation de particules creux. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig2.jpg" /> Figure 2. Images TEM de revêtement (a), (b) des particules de silice avec d = 200 nm, les particules de silice (c) avec d = 37 nm, (d) en aluminium avec d ~ 100 nm, et (e) des particules de KCl avec d = 100 nm <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig3.jpg" /> Figure 3. TEM des images des particules creuses après la gravure de la (a), de base de silice (b) avec un diamètre de 200 nm, et (c) de base de KCl. <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig4.jpg" /> Figure 4. Effet de l&#39;épaisseur de coquille sur le profil de libération. Le graphique en médaillon montre la libération au cours de la hr premier.

<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>

Pas de conflits d&#39;intérêt déclarés.

Un des plus grands défis dans des nanoparticules de revêtement est de fournir une chimie compatible entre le revêtement et le substrat 1,2. La méthodologie décrite ici présente l&#39;avantage que ce n&#39;est pas spécifique au matériau. Polymères plasma montrent une excellente adhérence sur une variété de substrats, y compris les métaux durs (figure 2 (c)), la silice (figure 2 (c)), de silicium ou de matériaux souples (par exemple, les polymères) sans la néces...

<table border="1"><tbody><tr><td> Les particules de silice </td><td> Geltech Inc </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Le chlorure de potassium (cristaux) </td><td> EMD Chemicals Inc </td><td></td><td></td></tr><tr><td> L&#39;alcool isopropylique (99,9%) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td><td></td></tr><tr><td> L&#39;acide fluorhydrique (48-51%) </td><td> VWR </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tubes et brides </td><td> Swagelok </td><td></td><td> diamètre de ¼ et 1 pouce </td></tr><tr><td> ébauche de la pompe </td><td> Edwards </td><td></td><td></td></tr><tr><td> piège à azote liquide </td><td> A &amp; N Corporation </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

encapsulation and permeability characteristics of plasma polymerized hollow particles

Dans ce protocole, core-shell nanostructures sont synthétisés par plasma de dépôt chimique en phase vapeur. On produit une barrière amorphe par polymérisation au plasma d&#39;isopropanol sur différents substrats solides, notamment de silice et de chlorure de potassium. Cette technique polyvalent est utilisé pour traiter les nanoparticules et les nanopoudres avec des tailles allant de 37 nm à 1 micron, par dépôt de couches dont l&#39;épaisseur peut varier de 1 nm à plus de 100 nm. Dissolution de l&#39;âme nous permet d&#39;étudier le taux de perméation à travers le film. Dans ces expériences, nous déterminons le coefficient de diffusion de KCl à travers le film barrière en nanocristaux KCL revêtement et par la suite suivi de la conductivité ionique des particules enrobées en suspension dans l&#39;eau. Le principal intérêt de ce processus est l&#39;encapsulation et la libération retardée de solutés. L&#39;épaisseur de la coquille est l&#39;une des variables indépendantes qui nous contrôlent la vitesse de libération. Il a un fort effet sur le taux dede la libération, ce qui augmente d&#39;un communiqué de six heures (épaisseur de la coque est de 20 nm) à une libération à long terme de plus de 30 jours (épaisseur de la coque est de 95 nm). Le profil de libération montre un comportement caractéristique: une libération rapide (35% des matériaux définitifs) au cours des cinq premières minutes après le début de la dissolution, et une libération plus lente jusqu&#39;à ce que tout les matériaux de base en sortir.

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Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

Nous avons utilisé Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition pour déposer des films minces allant de quelques nm à 100 nm sur plusieurs particules de taille nanométrique de matériaux divers. On suite de gravure du matériau de coeur pour produire nanobilles creux dont la perméabilité est commandé par l&#39;épaisseur de la coque. Nous caractérisons la perméabilité de ces revêtements de petits solutés et de démontrer que ces obstacles peuvent fournir une libération prolongée du matériau de base sur plusieurs jours.

Caractéristiques d&#39;encapsulation et la perméabilité des particules polymérisées plasma creux

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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Unit 1

Permeability of Concrete

SCIENTISTS IN ACTION

10.6K vues.  The Pennsylvania State University. Nous avons utilisé Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition pour déposer des films minces allant de quelques nm à 100 nm sur plusieurs particules de taille nanométrique de matériaux divers. On suite de gravure du matériau de coeur pour produire nanobilles creux dont la perméabilité est commandé par l'épaisseur de la coque. Nous caractérisons la perméabilité de ces revêtements de petits solutés et de démontrer que ces obstacles peuvent fournir une lib?...

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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.

Enquête de l&#39;évolution rapide du plasma induite par lasers engendrent des impulsions

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

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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.

Mesure expérimentale de la vitesse de décantation des particules sphériques dans des fluides viscoélastiques d’amincissement à base de surfactants non confinés et confinés

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.

Comment Ignite une pression atmosphérique à micro-ondes de la flamme plasma sans aucune Allumeurs supplémentaires

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.

Méthodes de mesure de l&#39;orientation et de rotation Taux de particules dans Turbulence 3D-imprimés

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.

Fabrication et fonctionnement de Acoustofluidic Dispositifs de support en vrac ondes acoustiques permanents pour introducteur Mise au point des particules

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.

L&#39;application X-ray Imaging Cristal Spectroscopie pour l&#39;utilisation en tant que haute température Diagnostic plasma

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.

Effet de courber sur les caractéristiques électriques des transistors à effet de champ à base de cristal flexible organique unique

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.

Une configuration de plasma Pression atmosphérique pour enquêter sur la formation espèces réactives

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 Plasma Sintering appareil utilisé pour la formation de titanate de strontium bicristaux

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.

Optimisation, de Test et de diagnostic des propulseurs miniaturisés Hall

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