A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
הייצור של חשמל למיעון,-היבט יחס גבוה (> 1000:1) nanowires המתכת מופרד בפערים של ננומטרים בודדים או באמצעות ההקרבה של שכבות אלומיניום וכסף או monolayers עצמית התאספו כתבניות מתואר. מבנים אלה nanogap מפוברקים בלי חדר נקי או כל תמונה או קרן האלקטרונים תהליכי יתוגרפיות על ידי צורה של הקצה המכונה ליתוגרפיה nanoskiving.
ישנן מספר שיטות של בודה nanogaps עם spacings מבוקר, אבל השליטה המדויקת את המרווח תת ננומטר בין שתי אלקטרודות-ויצירתם בכמויות מעשיות, האם עדיין מאתגרת. הכנת אלקטרודות nanogap באמצעות nanoskiving, שהוא סוג של ליתוגרפיה קצה, היא טכניקה מהירה, פשוטה ורבת עוצמה. שיטה זו היא תהליך מכאני לחלוטין שאינו כולל את כל תמונה או צעדי יתוגרפיות קרן אלקטרונים ואינו דורש שום ציוד או תשתיות מיוחדים, כגון חדרים נקיים. Nanoskiving משמש לפברק nanogaps חשמלי למיעון עם שליטה על כל שלושת הממדים; הממד הקטן ביותר של מבנים אלה מוגדר על ידי עובי שכבת ההקרבה (אל או Ag) או monolayers עצמית התאספו. חוטים אלה יכולים להיות ממוקמים באופן ידני על ידי שהעביר אותם על טיפות מים, והם ישירות חשמליים-מיעון; לא יתוגרפיה נוספת נדרש כדי לחבר אותם לelectrometer.
מאמר זה מתאר את הייצור של nanowires גבוה היבט יחס, חשמלי מיעון של זהב מופרד בפערים של ננומטרים בודדים באמצעות ואקום הופקד אלומיניום וכסף כשכבות spacer ההקרבה לפערים> 5 ננומטר וmonolayers עצמית התאספו (Sams) של alkanedithiols לפערים קטנים כמו 1.7 ננומטר. אנו מפוברקים ננו האלה בלי חדר נקי או בכל תהליכי photolithographic על ידי מבני כריך חתך של זהב מופרד בspacer ההקרבה באמצעות ultramicrotome, צורה של הקצה המכונה ליתוגרפיה nanoskiving. 1-3 שיטה זו היא שילוב של בתצהיר של מתכת דקה סרטים וחתך באמצעות ultramicrotome. הצעד העיקרי בnanoskiving הוא חיתוך סעיפים דקים עם ultramicrotome מצויד בסכין יהלום אשר מחובר לסירה מלאה במים כדי לייצר לוחות כי הם רזים כמו ~ 30 ננומטר. Ultramicrotomes נמצאים בשימוש נרחב להכנת דגימות דקות להדמיה עם אופטי או לבחורמיקרוסקופיה רון ורבים ממתרגלי הניסיון הרבים ביותר של ultramicrotomy מגיעים מרקע ביולוגי או רפואי. ישנן מספר שיטות של nanogaps בודה, כולל צמתים מכאניים לשבור, 4 קרן אלקטרונים ליתוגרפיה, ציפוי אלקטרוכימי 5, 6, 7, 8 electromigration יתוגרפיה אלומת יונים ממוקדת, אידוי בצל 9, 10 ובדיקת סריקת מיקרוסקופ כוח אטומי, 11 יתוגרפיה על התיל , 12 שליטים ומולקולריים. -13 כל השיטות האלה יש מאפיינים והיישומים שלהם, אבל הפקה ופונה nanogaps גם במספרים שימושיים ועם שליטה מדויקת את הממדים של הפער עדיין מהווה אתגר. בנוסף יש שיטות אלה עלויות תפעול גבוהות, הם מוגבלים למעמד של חומרים שיכולים לשרוד את תהליכי התחריט, ומוגבלות ברזולוציה. Nanoskiving מאפשר ייצור המהיר של nanowires חשמלי-מיעון עם spacinGS של ננומטרים בודדים על הספסל העליון. אנחנו מעוניינים בדיגום המהיר של ננו לאלקטרוניקה מולקולרית, שעבורו את האלקטרודות המפוברקת ננו אינה דורשת טכניקות מיוחדות או זמן רב, 14 פעם בבלוק מורכב, זה יכול לייצר מאה אלפי ננו, (סדרתי) על ביקוש. עם זאת, הטכניקה היא לא מוגבלת לטילים נ"מ או אלקטרוניקה מולקולרית, והוא שיטה כללית להכנת פער בין שני ננו. במאמר זה אנו משתמשים בכסף, אלומיניום, וטילים נ"מ כשכבות ההקרבה לייצר פערים בגדלים שונים בין nanowires הזהב, אבל הטכניקה אינה מוגבלת לחומרים אלה (או לnanowires מתכתי). את החוטים הם איסוף ומקום, ועולים בקנה אחד עם יישור מגנטי, ובכך הם יכולים להיות ממוקמים על מצעים שרירותיים. כוח נוסף של 15 nanoskiving הוא שהיא מאפשרת שליטה על כל שלושת הממדים. מידותיו של הדגימות נקבעות על ידי הטופוגרפיה של המצע (X),עוביו של הסרט הופקד (Y) ואת העובי של לוח המיוצר על ידי ultramicrotome (Z). איור 1 מסכם את ההליך המשמש לייצור את nanowires עם המרווח המוגדר. תכונות זהב (1-2 מ"מ אורך) מופקדות על ידי אידוי דרך מסכת טפלון על גבי מצע סיליקון. Epofix (מיקרוסקופית אלקטרונים מדעים) אפוקסי מראש פולימר הוא שפך על כל פרוסות סיליקון, המכסה את תכונות הזהב, כאשר הוא נרפא אפוקסי, אפוקסי מופרד מהרקיק (כלומר באמצעות תבנית הפשטה); תכונות הזהב להישאר דבק אפוקסי . להקרבת שכבות מתכתיות, אלומיניום או כסף הוא התאדה עם העובי הרצוי באמצעות מסכת הטפלון עם קיזוז של 200-500 מיקרומטר על תכונות הזהב. כדי לייצר תת 5 פערי ננומטר, סם הוא נוצר על ידי השריית את תכונות הזהב בפתרון האתנולית 1 מ"מ של dithiol המתאים בן לילה. סט שני של זהב (או מתכת אחרת) שהופקד על ידי הצבת את המסכה מעל צל הטפלוןהשכבה הראשונה של תכונות זהב (מכוסה בכסף, אלומיניום או SAM) עם קיזוז של 200-500 מיקרומטר ביחס לאידוי הראשון. זה קיזוז סופו של דבר להגדיר את הממד הארוך ביותר של הפער, ואת זה ניתן למדוד במדויק באמצעות מייקר שליט לפני ההטבעה את כל המבנה באפוקסי עבור חתך. ואז כל המבנה מוטבע בתוך גוש של אפוקסי אשר לאחר מכן יכול להיות מוכן לחתך עם ultramicrotome. זרוע המדגם מחזיקה בלוק המוכן כמו התקדמות סכין היהלום לכיוון זה בצעדים מבוקרים שיגדירו את העובי של הלוחות. סעיף כתוצאה מכך צף על המים בסירה.
1. הכנת בלוק עבור חתך
2. חתך
3. תחריט מתוך השכבה של קורבן
4. מדידות חשמליות
הכנו מבני nanogap על ידי שילוב של שתי שכבות מתכתיות כהקרבת spacer: אלומיניום וכסף. אנו חרוטים שכבות אלה כדי להשיג פערים של עוביים הרצויים. כפי שתואר בסעיף הפרוטוקול, לאחר חתך שנחשפנו המבנים שמכילים כסף לפלזמת חמצן, ואלו המכילים אלומיניום לHCl המימית. איור 2 מראה סריק?...
במאמר זה אנו מדגימים את הייצור של מבני nanogap באמצעות nanoskiving. שיטה בניסוי פשוט זה מאפשר ייצור של ננו בשיעור של אחד לשנייה בערך, עם שליטה על כל שלושת הממדים. הפער בגודל מוגדר על ידי שילוב שכבות או ההקרבה של אלומיניום וכסף או monolayers עצמית התאספו של dithiols (אשר מקנה רזולוציה קטנ...
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
עבודה זו היא חלק מתכנית השמש המשותפת (JSP) של Hyet השמש וStichting voor Fundamenteel Onderzoek דר Materie FOM, שהוא חלק מארגון הולנד למחקר מדעי (NWO).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagent/Material | |||
Epofix epoxy resin | Electron Microscopy | 1232 | |
Sciences | |||
Gold | Schone Edelmetaal B.V | ||
Aluminum | Umicore Materials AG | ||
Silver | Umicore Materials AG | ||
(tridecafluoro-1,1,2,2, | ABCR GmbH co.KG | 78560-45-9 | |
-tetrahydrooctyl) | |||
trichlorosilane | |||
,12-dodecanedithiol | Home-synthesised | According to: Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006) | |
,14-tetradecanedithiol | synthesized in house | According to: Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006) | |
,16-hexadecanedithiol | synthesized in house | According to: Akkerman et. al., Nature. 441, 69-72 (2006) | |
Equipment | |||
Thermal deposition system | home-built | ||
Ultramicrotome | Leica Microsystems | ||
Dimanod knife ultra 35 | Diatome | DU3540 | |
Dimanod knife ultra 45 | Scimed GMBH | ||
Scanning electron microscope | JOEL | ||
Source meter | Keithley | ||
Table 1. Tables of Specific Reagents and Equipment. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved