מחקר זה נתמך על ידי תוכנית Nanomanufacturing של הקרן הלאומית למדע (CMMI-0927634). דבור Copic נתמך בחלקו על ידי תוכנית העמיתים ההצטיינות רקהאם באוניברסיטה של ​​מישיגן. סאמח Tawfick מודה תמיכה חלקית מתוך אחוות רקהאם Predoctoral. מייקל דה Volder נתמך על ידי קרן הבלגי למחקר מדעי - פלנדריה (FWO). Microfabrication בוצעה במתקן Nanofabrication לוריא (LNF), שבה הוא חבר של רשת ננוטכנולוגיה התשתיות הלאומיות, וכן במיקרוסקופ אלקטרונים בוצעה על אלקטרונים מישיגן Microbeam ניתוח מעבדה (EMAL).

1. Catalyst דפוסים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכישת פרוסות סיליקון (100) סיליקון עם שכבת תחמוצת סיליקון בעובי 3000 א, בצד אחד לפחות מלוטש. לחלופין, יוכל לרכוש פרוסות סיליקון חשוף לגדול דו תחמוצת הצורן 3000 א על פרוסות סיליקון. עיבוד כל המתוארת להלן נעשה על הצד המבריק של פרוסות סיליקון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Spincoat שכבת HMDS ב 500rpm עבור 4s, אז 3000rpm עבור ה -30. HMDS מקדם הדבקה בין רקיק ועל photoresist. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Spincoat שכבה של SPR-220-3 ב 500rpm עבור 4s, אז 3000rpm עבור ה -30. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופים את פרוסות סיליקון על פלטה חשמלית ב 115 מעלות צלזיוס במשך שנות ה -90. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות המסכה הרצויה עבור דפוסים זרז, לחשוף את פרוסות לאור UV עם irradiance של 20 mW / cm 2 ב 405 ננומטר במשך 6s במגע קשה mode.1.6) אופים פרוסות על פלטה חשמלית שוב 115 מעלות צלזיוס במשך 90 (POST חשיפה לאפות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיתוח photoresist נחשף בשנות ה -60 באמצעות AZ-300 מפתח MIF. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוףפרוסות סיליקון עבור ה -60 במים DI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדה 10nm אל 2 O 3 ואחריו 1nm פה על ידי אידוי הקורה אלקטרוני או המקרטעת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באופן ידני הסופר רקיק לשבור לחתיכות כ -20 × 20 מ&quot;מ או קטן יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביצוע ההמראה של photoresist על ידי השריית פיסות רקיק בכוס 1 ליטר המכיל 100 מ&quot;ל של אצטון, תוך הכוס מונחת באמבטיה קולי בהספק 6 עבור 8min (אולטרסוניקה לפסגה 1100D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השלך ולהחליף אצטון sonicate שוב עם אותן הגדרות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את חתיכות רקיק כדי הגביע עם isopropanol (IPA), ואז לספוג במשך 2min. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוציאים את חתיכות פרוסות של IPA בנפרד באמצעות פינצטה. יבש כל פיסת עם זרם חנקן עדין באמצעות זרבובית כף יד. </li></ol> 2. CNT צמיחה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכישת פרוסות סיליקון חשופות (או תחמוצת מצופה) סיליקון ידני סופר ולשבור חתיכה עם ממדים כ -22 × 75 מ&quot;מ. זה &quot;סירה&quot;ישמש לתמוך לטעון את הזרז מצופה חתיכות פרוסות לתוך תנור צינור. סירה הוא מאוד שימושי עבור מחזיק את החלקים רקיק במהלך העמסה ופריקה, אבל לא משחק תפקיד בתהליך הצמיחה. בעיקרון סירה יכול להיות כל חומר כימי ויציב תרמית בתנאים צמיחה CNT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים המספר הרצוי של זרז מצופה חתיכות רקיק (מצעי גידול) על הספינה, 30 מ&quot;מ מהקצה המוביל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את הסירה עם מצעים הצמיחה לתוך הצינור. לדחוף את הסירה לתוך הצינור כך החדשנית ממוקם במורד הזרם של 30 מ&quot;מ תרמי תנור, באמצעות נירוסטה או מוט דחיפה קוורץ. עמדה זו היא 30 מ&quot;מ &quot;sweetspot&quot; אשר נותן את השיעור הגבוה ביותר CNT הצמיחה בתנור שלנו. יהיה צורך לקבוע עמדה על מנגנון של המשתמש, בהתאם למנגנון של המשתמש מטרות (למשל, מקסום של קצב הצמיחה CNT או צפיפות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחבראת הקצה כמוסות, איטום צינור. יש להיזהר שלא להפריע את המיקום של הסירה או חתיכות סיליקון בדוגמת. הערה: הצמיחה CNT הוא רגיש מאוד למצב בתוך הצינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטוף את צינור קוורץ עם 1000sccm של הליום עבור 5min בטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד זורם 400sccm של מימן 100sccm של הליום, כבש את הטמפרטורה ל 775 מעלות צלזיוס 10min ולאחר מכן החזק את תזרימי וטמפרטורה עבור 10min. צעד זה גורם הסרט כדי כימית להפחית מן תחמוצת ברזל ברזל, כדי dewet לתוך חלקיקים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשנות את קצב זרימת מימן 100sccm ואת קצב הזרימה הליום 400sccm, תוך הוספת 100sccm של אתילן לשמירה על תנור ב 775 מעלות צלזיוס לגדול CNTs. בעיצומה של CNTs את נשלטת על ידי משך שלב זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לעצור את צמיחת ה-CNT ו לקרר את המדגם, באופן ידני להחליק במורד הזרם שפופרת קוורץ עד שבבי זרז ממוקמים כ 1cm במורד הזרם של בידוד הכבשן. השתמש טיפוללשמור על תזרים ואותו סט תנור בטמפרטורה נקודה כמו בשלב הקודם, במשך 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף עם צינור 1000sccm של הליום עבור 5min, לפני אחזור דגימות, ולהפוך את התנור. </li></ol> 3. CNT Densification <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל נייר דבק דו צדדית על רשת אלומיניום 0.8mm עבה עם חורים בקוטר 6.25mm. ודא הרשת הוא גדול יותר מאשר הפתיחה של גביע 1 ליטר ו - קלטת מרוכז כ על הרשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר פרוסות סיליקון חתיכת עם CNTs על סרט כל כך את ה-CNT microstructures מתמודדים כלפי מעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים לתוך כוס 100 מ&quot;ל אצטון 1 ליטר ומניחים את הכוס על פלטה חשמלית בתוך במנדף. הניח את הכיריים על מנת להשיג טמפרטורת פני השטח של 110 ° C. המתן עד אצטון מתחיל רותחים. נציין כי, על פלטה חשמלית שלנו, הגדרה של 150 ° C נדרש כדי להשיג 110 ° C על פני השטח. נקודת הרתיחה של אצטון הוא הרבה יותר נמוך (כ 56 מעלות) אבל אנחנו fouND כי טמפרטורת גבוהות מותר אצטון לרתיחה מהר יותר, מחוממת הצדדיים של הגביע, מניעת עיבוי בתוך הכוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את רשת אלומיניום על הכוס כך לדוגמה רכוב פונה כלפי מטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הערה כל תנודות מהירות מול אדי עולה בצד של הכוס ולהתאים את רמת קטר אבנט מכסה המנוע על מנת לייצב את החזית אדי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פעם אחת מול אדי מתקרב לראש הגביע, לראות את השינויים צבע לכאורה על פני השטח של מצע סיליקון. קשת כמו דפוסי יופיע לטאטא על פני כל השטח. זה מסמל שכבה דקה של חומר ממיס להרכיב על פני השטח כאשר אדי בא במגע עם משטח קר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ממס מספיק הופקד, להרים את הרשת ואת מבלי לשנות את הכיוון של המדגם, להחזיק אותו במרחק ממס רותחים עד שהופקדו ממס התאדו משם. משך הזמן נקבע empirמבוסס ically על גודל או רווחים של המבנים ה-CNT. זה מופנה נוספת בדיון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הרשת של הגביע, בזהירות לקלף את המדגם מתוך סרט דו צדדית, באמצעות סכין גילוח. בזהירות רבה יש לנקוט בשלב זה כפי שהוא קל לשבור את המדגם במהלך ההסרה. </li></ol> 4. CNT מאסטר ייצור עובש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בריכת SU-8 2002 על ה-CNT microstructures densified. לסובב את המדגם ב 500rpm עבור 10s, אז 3000rpm עבור ה -30. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופים את המדגם על 65 מעלות צלזיוס למשך 2 דק &#39;ולאחר מכן ב 95 מעלות צלזיוס למשך 4 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את המדגם לאור UV עם irradiance של 75mW/cm 2 עבור ה -20. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופים מדגם שוב 65 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות, אז 95 מעלות צלזיוס למשך 4 דקות. </li></ol> 5. העתק דפוס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם שכפול מבנים עדינים, הצב את שני תא ייבוש יחד עם כוס שפל של 100μL של (tridecafluoro-1, 1,2,2,-tetrahydtoocyl)-Trichlorosilane ב 400mTorr ל 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים כולל של 1G של PDMS (Sylgard 184), עם יחס של מונומר 10:01: חוצה מקשר. עבור microstructures עם גודל בסיס של כמה מיקרומטרים ואת יחס הממדים של שימוש 10 או יותר יחס של 8:01. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את שני ה-CNT בצלחת נייר אלומיניום, ויוצקים לתוך צלחת PDMS עד המדגם הוא שקוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הדוגמה ואקום דגה ב 400mTorr במשך 15 דקות. ברגע בועות מתחילות להיווצר PDMS (בדרך כלל לאחר כ 3 דקות) מעת לעת להגביר את הלחץ במהירות לפרוץ בועות גדולות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרפא שלילית על 120 מעלות צלזיוס במשך 20 דקות. אם המדגם מכיל מבנים הר, לרפא על 85 מעלות צלזיוס במשך 5 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נרפא פעם, קליפת רדיד אלומיניום בחזרה להפריד בין שני הרך PDMS שלילית ביד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם שכפול מבנים עדינים, הצב את שלילית תא ייבוש יחד עם כוס שפל של 100μL של (tridecafluoro-1, 1,2,2,-tetrahydtoocyl)-trichlorosilane ב400mTorr ל 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים SU-8 2002 לתוך שלילית PDMS ודגה ב 400mTorr עבור 10min. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופים את המדגם (SU-8 מלא שלילית) על 65 מעלות צלזיוס במשך 4min, אז 95 מעלות צלזיוס במשך 6 שעות להתאדות ממס משכבה עבה של SU-8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את המדגם לאור UV עם irradiance של 75mW/cm 2 עבור ה -20 ואופים שוב ב 65 מעלות צלזיוס במשך 4min ואז על 95 מעלות צלזיוס במשך 8min. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחרונה, באופן ידני demold SU-8 העתק מן PDMS שלילית. </li></ol> 6. נציג תוצאות כמו מגודלים נציג עמודים מערכי ה-CNT יחד עם צורות densified שלהם שמוצג באיור 4 (תמונה שונה מן דה Volder et al. 4). עמודי הר עם עובי של 10μm או קטן יותר צמצמו בהדרגה יושר, אשר מצטמצם עוד יותר במהלך densification. Densification של עמודים בצורת חצי עיגול הוכח לגרום עמודים מכופפים אחידה על פני שטחים גדולים (איור 4 ג). SU-8 אניnfiltration מתרחשת בין ובתוך microstructures ה-CNT, עבור מבנים עם רווחים של 30μm או מתחת שכבה דקה של SU-8 יכול להישאר בין מבנים. תמונות של השלבים הקריטיים בתהליך שכפול מוצגים בתרשים 5, בעוד תמונות SEM המשווים את microstructures משוכפלים על העתקים שלהם על סולמות שונים שמוצג באיור 6 (התמונה שונה מ Copic et al. 5). המגבלות הנוכחיות, במונחים של יצירת המבנה, כולל מבני מעוותת (התמונה שונה מ De Volder et al. 4), יחס גבוה קירות היבט, מחדש נכנס מבנים מוצגות באיור 7 (תמונה שונה מן Copic et al. 5). <img src="/files/ftp_upload/3980/3980fig1.jpg" alt="איור 1" /> באיור 1. תנור Tube ההתקנה של צמיחה צמיחה CNT. (א) מערכת סכמטית. (ב) Tube הכבשן (Thermo-פישר Minimite), עם מכסה פתוח כדי להראות סירה סיליקון בתוך שפופרת קוורץ אטום. (ג) הסיליקון בשיבולת שועל עם דוגמאות, המוצגות לפני ואחרי צמיחה. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3980/3980fig1large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה</a> . <img src="/files/ftp_upload/3980/3980fig2.jpg" alt="איור 2" /> באיור 2. (א) תרשים סכמטי של הגביע על עיבוי מבוקרת של אדי ממס על microstructures ה-CNT (תמונה שונה מן דה Volder et al. 6). (ב) מצע CNT מדגם מחובר רשת אלומיניום על אצטון רותחים. <img src="/files/ftp_upload/3980/3980fig3.jpg" alt="איור 3" /> איור 3. זרימת התהליך עבור דפוס העתק של ה-CNT microstructures, ותמונה של מערך נציג מיקרו משוכפל לעומת מטבע הדולר האמריקני ברבעון. <img src="/files/ftp_upload/3980/3980fig4.jpg" alt="איור 4" /> באיור 4. למופת ה-CNT microstructures לפני ואחרי קפילארY להרכיב. סכמטיים ו SEM תמונות של המערך של גלילי עמודי ה-CNT (א) לפני נימי להרכיב, ו (ב) לאחר נימי להרכיב (תמונה שונה מן דה Volder et al. 6). שיבוצים להראות יישור וצפיפות CNTs. (ג) Semicylindrical עמודי ה-CNT densify להטות במהלך נימי להרכיב, ויצרו קורות משופעים (תמונה שונה מן זאו et al. 7). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3980/3980fig4large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה</a> . <img src="/files/ftp_upload/3980/3980fig5.jpg" alt="איור 5" /> איור 5. שלבים עיקריים של ייצור עובש CNT שלילי הליהוק העתק. (א) יציקה של עובש PDMS שלילית. (ב) degassing של עובש שלילית. (ג) ידני של demolding שלילית, הליהוק של העתק SU-8. <img src="/files/ftp_upload/3980/3980fig6.jpg" alt="איור 6" /> איור 6. השוואה בין (א)<html> CNT/SU-8 אב (ב) העתק מבנים micropillar מראה נאמנות גבוהה שכפול של צורה מיקרו בקנה מידה ננומטרי ומרקם (כלומר, הצדדיים ועל המשטח העליון), על פני שטח גדול (תמונה שונה מן Copic et al. 5). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3980/3980fig6large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה</a> . <img src="/files/ftp_upload/3980/3980fig7.jpg" alt="איור 7" /> איור 7. היבט גבוהה, יחס (הר) מחדש נכנס microstructures CNT ו העתקים פולימר שלהם. (א) Densified CNT חלת דבש עם מאסטר המקביל SU8-CNT ו SU8 העתק. (ב) אב העתק של ה-CNT משופע microwell (תמונה שונה מן Copic et al. 5). (ג) Densified מעוותת micropillars ה-CNT, עם אב העתק של מבנה בודד (תמונה שונה מן דה Volder et al. 4). חלות דבש ב (א) יש רוחב הקיר של 400 ננומטר ו גובה של 20 מיקרומטר.= &quot;Http://www.jove.com/files/ftp_upload/3980/3980fig7large.jpg&quot; target = &quot;_blank&quot;&gt; לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה.

<ol>
	<li>Xia, Y. N., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+lithography.">Soft lithography.</a> Annual Review of Materials Science. 28, 153-184 (1998).</li><li>Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replica+molding+using+polymeric+materials:+A+practical+step+toward+nanomanufacturing.">Replica molding using polymeric materials: A practical step toward nanomanufacturing.</a> Advanced Materials. 9, 147-149 (1997).</li><li>Tasis, D., Tagmatarchis, N., Bianco, A., Prato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+of+Carbon+Nanotubes.">Chemistry of Carbon Nanotubes.</a> Chemical Reviews. 106, 1105-1136 (2006).</li><li>De Volder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diverse+3D+Microarchitectures+Made+by+Capillary+Forming+of+Carbon+Nanotubes.">Diverse 3D Microarchitectures Made by Capillary Forming of Carbon Nanotubes.</a> Advanced Materials. 22, 4384-4389 (2010).</li><li>Copic, D., Park, S. J., Tawfick, S., De Volder, M. F. L., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+high-aspect-ratio+polymer+microstructures+and+hierarchical+textures+using+carbon+nanotube+composite+master+molds.">Fabrication of high-aspect-ratio polymer microstructures and hierarchical textures using carbon nanotube composite master molds.</a> Lab on a Chip. 11, 1831-1837 (2011).</li><li>De Volder, M. F. L., Park, S. J., Tawfick, S. H., Vidaud, D. O., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+electrical+integration+of+robust+carbon+nanotube+micropillars+by+self-directed+elastocapillary+densification.">Fabrication and electrical integration of robust carbon nanotube micropillars by self-directed elastocapillary densification.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 21, 045033-04 (2011).</li><li>Zhao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bending+of+nanoscale+filament+assemblies+by+elastocapillary+densification.">Bending of nanoscale filament assemblies by elastocapillary densification.</a> Physical Review E. 82, 041605 (2010).</li><li>De Volder, M. F. L., Vidaud, D. O., Meshot, E. R., Tawfick, S., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-similar+organization+of+arrays+of+individual+carbon+nanotubes+and+carbon+nanotube+micropillars.">Self-similar organization of arrays of individual carbon nanotubes and carbon nanotube micropillars.</a> Microelectronic Engineering. 87, 1233-1238 (2010).</li><li>Nessim, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+of+Vertically-Aligned+Carbon+Nanotube+Diameter+and+Areal+Density+through+Catalyst+Pre-Treatment.">Tuning of Vertically-Aligned Carbon Nanotube Diameter and Areal Density through Catalyst Pre-Treatment.</a> Nano Letters. 8, 3587-3593 (2008).</li><li>Pokroy, B., Epstein, A. K., Persson-Gulda, M. C. M., Aizenberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Bioinspired+Actuated+Nanostructures+with+Arbitrary+Geometry+and+Stiffness.">Fabrication of Bioinspired Actuated Nanostructures with Arbitrary Geometry and Stiffness.</a> Advanced Materials. 21, 463-469 (2009).</li></ol>

אין ניגוד עניינים הצהיר.

דפוסים ליתוגרפיות והכנת זרז CNT מצעים הוא פשוט הדיר, אולם, השגת צמיחה עקבית CNT צריך להיעשות בזהירות רבה כיצד גובה וצפיפות של יערות ה-CNT מושפעים לחות הסביבה מצבו של הצינור הצמיחה. מניסיוננו, דפוסים גדולים יותר מ 2 מיקרומטר 1000 פחות רגישים לשינויים קטנים בתנאי עיבוד. ?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם מגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> 4 &quot;בקוטר 100 &lt;&gt; סיליקון ופלים מצופים SiO 2 (300 ננומטר) </td><td> הסיליקון Quest </td><td> מנהג </td><td></td></tr><tr><td> חיובי photoresist </td><td> MicroChem </td><td> SPR 220-3.0 </td><td></td></tr><tr><td> Hexamethyldisilizane (HMDS) </td><td> MicroChem </td><td></td><td></td></tr><tr><td> מפתח </td><td> AZ אלקטרונית חומרים ארה&quot;ב קורפ </td><td> AZ 300 MIF </td><td></td></tr><tr><td> המקרטעת מערכת </td><td> קורט ג&#39;Lesker </td><td> מעבדה 18 </td><td> המערכת המקרטעת בתצהיר זרז </td></tr><tr><td> תרמו פישר Minimite </td><td&gt; פישר סיינטיפיק </td><td> TF55030A </td><td> צינור תנור לצמיחה CNT </td></tr><tr><td> צינור קוורץ </td><td> זכוכית מוצרים טכניים </td><td> מנהג </td><td> 22 × 25 מ&quot;מ מזהה מ&quot;מ OD 30 &quot;אורך </td></tr><tr><td> הליום גז </td><td> PurityPlus </td><td> הוא (PrePurified 300) </td><td></td></tr><tr><td> מימן גז </td><td> PurityPlus </td><td> H 2 (PrePurified 300) </td><td> UHP </td></tr><tr><td> אתילן גז </td><td> PurityPlus </td><td> C 2 H 4 (PrePurified 300) </td><td> UHP </td></tr><tr><td> אלומיניום מחורר גיליון </td><td> מקמאסטר-קאר </td><td> 9232T221 </td><td> לקיום המדגם מעל הכוס densification </td></tr><tr><td> המבול מנורת UV </td><td> Dymax </td><td> דגם 2000 </td><td></td></tr><tr><td> SU-8 2002 </td><td> MicroChem </td><td> SU-8 2002 </td><td></td></tr><tr><td> Polydimethylsiloxane (PDMS) </td><td> Dow Corning </td><td> Sylgard 184 אלסטומר סיליקון ערכת </td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication, densification, and replica molding of 3d carbon nanotube microstructures

המבוא של חומרים ותהליכים חדשים microfabrication יש, במידה רבה, לאפשר התקדמות חשובה הרבה Microsystems, מעבדה על שבב התקנים, ואת היישומים שלהם. בפרט, יכולות ייצור יעיל וחסכוני של microstructures פולימר הפכו על ידי הופעתו של ליתוגרפיה רך טכניקות micromolding אחרים 1, 2, וזה הוביל מהפכה היישומים של microfabrication הנדסה ביו ביולוגיה. עם זאת, הוא נותר מאתגר לפברק microstructures עם מוגדרים היטב טקסטורה ננו, וכדי לייצר צורות 3D שרירותיים על מיקרו בקנה מידה. החוסן של תבניות בסיס ותחזוקה של שלמות הצורה חשובה במיוחד על מנת להשיג שכפול איכות גבוהה של מבנים מורכבים ושימור מרקם פני השטח ננו שלהם. שילוב של מרקמים וצורות היררכי, הטרוגניות, הוא אתגר עמוק שיטות microfabrication הקיימים LARgely להסתמך על תחריט מלמעלה למטה באמצעות תבניות מסכת קבועים. מצד שני, סינתזה מלמטה למעלה ננו כגון צינורות ו nanowires יכולים להציע יכולות חדשות microfabrication, בעיקר על ידי ניצול של הארגון העצמי הקולקטיבי של ננו, ושליטה מקומית של התנהגות הצמיחה שלהם לגבי דפוסי microfabricated . המטרה שלנו היא להציג את צינורות פחמן מיושר אנכית (CNTs), שבה אנו מתייחסים כמו ה-CNT &quot;היערות&quot;, כחומר microfabrication חדש. אנו מציגים פרטים על חבילה של שיטות הקשורות שפותחו לאחרונה על ידי הקבוצה: ייצור של ה-CNT microstructures יער ידי CVD תרמית מסרטים זרז בדוגמת lithographically דקים; עצמית מכוונת densification elastocapillary microstructures של ה-CNT, דפוס העתק של פולימר microstructures באמצעות תבניות ה-CNT אמן מרוכבים . בפרט, העבודה שלנו מראה כי densification עצמית מכוונת נימי (&quot;נימי להרכיב&quot;), שהוא performed על ידי עיבוי של ממס על מצע עם microstructures ה-CNT, מגביר באופן משמעותי את צפיפות האריזה של CNTs. תהליך זה מאפשר שינוי כיוון של ה-CNT אנכיים microstructures לצורות ישרות, נוטה, ומעוותים, בעלי תכונות מכניות החזקה העולה על אלו של פולימרים microfabrication טיפוסי. זה בתורו מאפשר היווצרות של nanocomposite תבניות ה-CNT אמן על ידי נימי מונע חדירה של פולימרים. המבנים העתק להפגין את המרקם ננו אניסוטרופי של CNTs מסודרים, והוא יכול להיות עם קירות בעובי מיקרון משנה ו היבט ratios העולה על 50:1. השילוב של ה-CNT microstructures בייצור מציע הזדמנות נוספת לנצל את התכונות החשמליות ותרמית של CNTs, ויכולות מגוונות כימיים functionalization ביוכימי 3.

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures at JoVE.com

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

אנו מציגים שיטות ייצור של microstructures בדוגמת של צינורות פחמן מיושר אנכית (CNTs), והשימוש בהם כמו תבניות בסיס לייצור microstructures פולימר במרקם מאורגן פני הננומטרי. ביערות ה-CNT הם densified על ידי עיבוי של ממס על מצע, אשר מגביר באופן משמעותי את צפיפות האריזה שלהם ומאפשר עצמית מכוונת היווצרות של צורות 3D.

ייצור, Densification, העתק דפוס של Microstructures Nanotube 3D פחמן

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

fabrication-densification-replica-molding-3d-carbon-nanotube

Research

JoVE Journal

Engineering

20.0K Views.  University of Michigan. אנו מציגים שיטות ייצור של microstructures בדוגמת של צינורות פחמן מיושר אנכית (CNTs), והשימוש בהם כמו תבניות בסיס לייצור microstructures פולימר במרקם מאורגן פני הננומטרי. ביערות ה-CNT הם densified על ידי עיבוי של ממס על מצע, אשר מגביר באופן משמעותי את צפיפות האריזה שלהם ומאפשר עצמית מכוו...

Video: Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

In this article, we describe a simple method to reversibly tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays. Here, CNT arrays are defined as densely packed multi-walled carbon nanotubes oriented perpendicular to the growth substrate as a result of a growth process by the standard thermal chemical vapor deposition (CVD) technique.1,2 These CNT arrays are then exposed to vacuum annealing treatment to make them more hydrophobic or to dry oxidation treatment to render them more hydrophilic. The hydrophobic CNT arrays can be turned hydrophilic by exposing them to dry oxidation treatment, while the hydrophilic CNT arrays can be turned hydrophobic by exposing them to vacuum annealing treatment. Using a combination of both treatments, CNT arrays can be repeatedly switched between hydrophilic and hydrophobic.2 Therefore, such combination show a very high potential in many industrial and consumer applications, including drug delivery system and high power density supercapacitors.3-5
The key to vary the wettability of CNT arrays is to control the surface concentration of oxygen adsorbates. Basically oxygen adsorbates can be introduced by exposing the CNT arrays to any oxidation treatment. Here we use dry oxidation treatments, such as oxygen plasma and UV/ozone, to functionalize the surface of CNT with oxygenated functional groups. These oxygenated functional groups allow hydrogen bond between the surface of CNT and water molecules to form, rendering the CNT hydrophilic. To turn them hydrophobic, adsorbed oxygen must be removed from the surface of CNT. Here we employ vacuum annealing treatment to induce oxygen desorption process. CNT arrays with extremely low surface concentration of oxygen adsorbates exhibit a superhydrophobic behavior.

This article describes a simple method to fabricate vertically aligned carbon nanotube arrays by CVD and to subsequently tune their wetting properties by exposing them to vacuum annealing or dry oxidation treatment.

חמצון ואבק יבש חישול טיפולים לכוונון מאפייני ההרטבה של מערכי פחמן

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Nitrogen-doped carbon nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs). These as-synthesized graphitic nanocups from chemical vapor deposition (CVD) method were stacked in a head-to-tail fashion held only through noncovalent interactions. Individual NCNCs can be isolated out of their stacking structure through a series of chemical and physical separation processes. First, as-synthesized NCNCs were oxidized in a mixture of strong acids to introduce oxygen-containing defects on the graphitic walls. The oxidized NCNCs were then processed using high-intensity probe-tip sonication which effectively separated the stacked NCNCs into individual graphitic nanocups. Owing to their abundant oxygen and nitrogen surface functionalities, the resulted individual NCNCs are highly hydrophilic and can be effectively functionalized with gold nanoparticles (GNPs), which preferentially fit in the opening of the cups as cork stoppers. These graphitic nanocups corked with GNPs may find promising applications as nanoscale containers and drug carriers.

We discussed the synthesis of individual graphitic nanocups using a series of techniques including chemical vapor deposition, acid oxidation and probe-tip sonication. By citrate reduction of HAuCl4, the graphitic nanocups were effectively corked with gold nanoparticles due to the chemically reactive edges of the cups.

סינתזה וFunctionalization גביעי Nanotube פחמן חנקן מסומם עם חלקיקי זהב כפקקים

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material fabrication techniques are able to mimic the complexity of these structures while maintaining scalability. The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is able to do so. This process uses sacrificial fibers as a template to form hollow, cylindrical microchannels embedded within a matrix. Tin (II) oxalate (SnOx) is embedded within poly(lactic) acid (PLA) fibers which facilitates the use of this process. The SnOx catalyzes the depolymerization of the PLA fibers at lower temperatures. The lactic acid monomers are gaseous at these temperatures and can be removed from the embedded matrix at temperatures that do not damage the matrix. Here we show a method for aligning these fibers using micromachined plates and a tensioning device to create complex patterns of three-dimensionally arrayed microchannels. The process allows the exploration of virtually any arrangement of fiber topologies and structures.

The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is used to fabricate microvascular structures. This procedure uses sacrificial poly(lactic) acid fibers to form hollow microchannels with precise 3D geometric positioning provided by laser micromachined guide plates.

תהליך של הפיכת Microstructures תלת ממדי באמצעות אידוי של רכיב של קורבן

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

ייצור ובדיקה של מתנדים optomechanical Microfluidic

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two solution-processed polymeric cells connected in parallel by a transparent carbon nanotubes (CNT) interlayer. This structure includes improvements in fabrication techniques for tandem OPV devices. First the need for ambient-processed cathodes is considered. The CNT anode in the tandem device is tuned via ionic gating to become a common cathode. Ionic gating employs electric double layer charging to lower the work function of the CNT electrode. Secondly, the difficulty of sequentially stacking tandem layers by solution-processing is addressed. The devices are fabricated via solution and dry-lamination in ambient conditions with parallel processing steps. The method of fabricating the individual polymeric cells, the steps needed to laminate them together with a common CNT cathode, and then provide some representative results are described. These results demonstrate ionic gating of the CNT electrode to create a common cathode and addition of current and efficiency as a result of the lamination procedure.

A method of fabricating, in ambient conditions, organic photovoltaic tandem devices in a parallel configuration is presented. These devices feature an air-processed, semi-transparent, carbon nanotube common cathode.

שיטת אמביינט לייצור ionically המגודר פחמן Nanotube הנפוץ קטודה בתאים סולריים האורגנית טנדם

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive thin-films. Due to the low growth temperature, the process allows integration with modern low-&#954; dielectrics and some flexible substrates. The process is compatible with standard semiconductor fabrication, and a method for the fabrication of electrical 4-point probe test structures for vertical interconnect test structures is presented. Using scanning electron microscopy the morphology of the CNT bundles is investigated, which demonstrates vertical alignment of the CNT and can be used to tune the CNT growth time. With Raman spectroscopy the crystallinity of the CNT is investigated. It was found that the CNT have many defects, due to the low growth temperature. The electrical current-voltage measurements of the test vertical interconnects displays a linear response, indicating good ohmic contact was achieved between the CNT bundle and the top and bottom metal electrodes. The obtained resistivities of the CNT bundle are among the average values in the literature, while a record-low CNT growth temperature was used.

A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

המצאה של טמפרטורה נמוכה חיבורים אנכיים-צינורות פחמן תואם עם סמיקונדקטור טכנולוגיה

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

ייצור ואפיון של מהודי מוליכים

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with sufficient heavy metal adsorption capacity. To this end, blast furnace slag, a residue from iron-making, is utilized as the starting material. Calcium is selectively extracted from the slag by leaching with acetic acid (2 M CH3COOH) as the extraction agent. The filtered leachate is subsequently physico-chemically purified and then carbonated to form precipitated calcium carbonate (PCC) of high purity (&lt;2 wt% non-calcium impurities, according to ICP-MS analysis). Sodium hydroxide is added to neutralize the regenerated acetate. The morphological properties of the resulting calcitic PCC are tuned for its potential application as a filler in papermaking. In parallel, the residual solids from the extraction stage are subjected to hydrothermal conversion in a caustic solution (2 M NaOH) that leads to the predominant formation of a particular zeolitic mineral phase (detected by XRD), namely analcime (NaAlSi2O6&#8729;H2O). Based on its ability to adsorb Ni2+, as reported from batch adsorption experiments and ICP-OES analysis, this product can potentially be used in wastewater treatment or for environmental remediation applications.

A protocol for the parallel production of precipitated calcium carbonate and zeolitic material from blast furnace slag via mineral carbonation and alkaline hydrothermal conversion, respectively, is presented. The performance of the zeolitic material towards nickel adsorption is tested.

דו כיווני יִצוּב מְחִיר של סיגי פיצוץ תנור: סינתזה של סידן זרז קרבונט ו התקנת זאוליט Heavy Metal סופח

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning electron microscope (ESEM) operating with a low pressure water vapor ambient. In this technique, a portion of the electron beam interacts with the water vapor in the vicinity of the CNT sample, dissociating the water molecules into hydroxyl radicals and other species by radiolysis. The remainder of the electron beam interacts with the CNT forest sample, making it susceptible to oxidation from the chemical products of radiolysis. This technique may be used to trim a selected region of an individual CNT, or it may be used to remove hundreds of cubic microns of material by adjusting ESEM parameters. The machining resolution is similar to the imaging resolution of the ESEM itself. The technique produces only small quantities of carbon residue along the boundaries of the cutting zone, with minimal effect on the native structural morphology of the CNT forest.

Low pressure scanning electron microscopy in a water vapor ambient is used to machine nanoscale to microscale features in carbon nanotube forests.

כרסום Precision של יערות Nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

ייצור טמפרטורה גבוהה של Nanostructured yttria התייצב-Zirconia (YSZ) פיגומים על ידי<em&gt; באתרו</em&gt; Xerogels בניית תבנית פחמן

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...