עבודה זו נתמכה על ידי גרנט לא CBET-0651283 מן המוסד האמריקני למדע וגרנט לא 117041PO9621 מהטכנולוגיה קירור מתקדם.

1. הכנת סיליקה חלקיקים עבור הפקדת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל אבקת סיליקה יבש, להכין את המדגם על ידי ציפוי 1 ביטול אגרגטים גדולים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את חלקיקי סיליקה (בקוטר של 200 ננומטר, לרכוש ג&#39;ל טק קורפ) עם אתנול (190 הוכחה טהורה) ולהשאיר את המדגם מתחת למכסה המנוע קטר עד שכל מתאדה הלחות עם אתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנפים חלקיקים באמצעות סדרה של meshes מתכתיים (ארה&quot;ב # 100-400) כדי לשבור את כל agglomerations הנותרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום חלקיקים, בר קטן stirrer מגנטי בכור צינורי, כפי שמוצג באיור 1. חלקיקי צריך להיות ממוקם בתוך אזור פלזמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום את הכור זכוכית על ידי הנחת O-Ring בין 2 מסגרות, אחד בכל קצה של צינור זכוכית 1 בסוף הצינור מחובר למשאבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקנת נירוסטה מהדק הטבעת סביב מסגרת ויד להדק את הבורג סביב מהדק. </li></ol> 2.הכנת מערכת אבק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא את מלכודת חנקן נוזלי, ואז לאפשר את פני השטח של המלכודת להיות קר. לחכות 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף isopropanol ב bubbler ולהתחבר הכור פלזמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום bubbler ידי הצבת גומי O-Ring מסביב לצינור מתכת להדק את האום עד מקום של אפיק חיבור bubbler הופך אטום. </li></ol> 3. פלזמה תהליך הפקדת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את bubbler באמבט מים בטמפרטורה של 34 ± 2 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את בקר זרימת גז ארגון והזן 6.00 SCCM כנקודת סט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לאט לפתוח את השסתום השער המחבר את שפופרת זכוכית כדי המשאבה תוך המשאבה פועלת. לבצע שלב זה בזהירות, כי ירידה פתאומית של לחץ עלול לגרום חלקיקים להיות מחוסל על ידי הזרם. חכו עד שהלחץ מגיע ל 200 mTorr, ולאחר מכן לעזוב את שסתום השער פתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את stirrer מגנטי תחת צינור זכוכית ולהגדיר את המהירות R 100PM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את טבעת האלומיניום סביב הכור כוס צינורי לתדר רדיו, RF, הגנרטור ולחבר את מהדק נירוסטה אל הקרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלת רשת תואמות (א £ MW-5D) 1 ולאחר מכן לעבור את קו ה-AC ואת כוח מחולל RF ב. הגדר את הכוח ב 30 W עבור התהליך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר משך זמן מסוים (10, 20 או 40 דקות) לכבות את רשת תואם, מחולל RF, ואת החשמל בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את שסתום הסימון ולאחר מכן לכבות את בקר זרימת ארגון. נתק את bubbler מ שסתום ובהדרגה להגביר את הלחץ על הכור אטמוספרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תפס ולהעביר את חלקיקי מהצינור לתוך צלחת פלסטיק בעזרת מרית מתכת. </li></ol> 4. הכנה של חלקיקים חלולים על ידי פירוק של חומר הליבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הדוגמה מתחת למכסה המנוע קטר על כל התהליך של הוספת חומצה הידרופלואורית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חומצה הידרופלואורית הינה שיתוף מאודחומצה חשיפה rrosive של העין העור הוא עלול לגרום נזק בלתי הפיך. השתמש משקפי מגן פנים וללבוש מעיל במעבדה בעת טיפול HF. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ערבבו 10 מ&quot;ל של חומצה הידרופלואורית (אולדריץ 49%) עם 10 מ&quot;ל מים deionized ולהוסיף צלחת פלסטיק המכיל את החלקיקים המצופים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צלחת הפלסטיק על stirrer מגנטי ולאפשר הליבה לפזר על 24 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר יום אחד לדלל את המדגם עם מים deionized 50 מ&quot;ל ו צנטריפוגות מדגם עבור שעה 1. מחק את שכבת הנוזל בחלק העליון במיכל פלסטיק ולהעביר את השכבה התחתונה המכילה חלקיקים בצלחת פטרי פלסטיק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 50 מ&quot;ל מים deionized ואת המערבולת מדגם סרכזת את זה שוב. השלך את השכבה העליונה ולהעביר את שכבת החלקיקים בצלחת פטרי נקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את החלקיקים עם אתנול, אוויר יבש המדגם, ולהעביר חלקיקים חלולים לתוך בקבוקון עם מכסה ולשמור את חלקיקי ב תא ייבוש. </li></ol> 5. Characterization של חדירות (שיעור שחרור Core) חומרים: אשלגן כלורי חומרים הליבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 0.001 אשלגן טוחנת כלוריד (KCl) פתרון של 0.0745 גרם KCl ערבוב עם מים 1 ליטר deionized. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו בקבוק זכוכית של מודל מרסס קבוע פלט 3076 ולהתקין את מכסה הבקבוק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צינור אוויר דחוס כדי מייבש קרום, אשר מחובר כניסת הגז של מרסס. ואז לצרף מסנן צינור מוצא כדי לאסוף חלקיקים KCl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לאט לפתוח את שסתום האוויר הדחוס ולתת את זרימת האוויר דרך מייבש הממברנה. אפשר החלקיקים מצטברים סינון עבור שעה 5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את שסתום האוויר הדחוס ובזהירות להסיר את המסנן ולאסוף את חלקיקי. מניחים את החלקיקים תא ייבוש לפני תהליך הציפוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקוב פרוטוקול 2 ו 3 על מנת לקבל חלקיקים KCl מצופה באופן אחיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים KCl מצופה עם 10 מ&quot;ל deionized WAter בבקבוקון זכוכית. כדי לערבב היטב את המדגם, ירידה stirrer מגנטי לתוך פתרון ולהשאיר אותו על stirrer מגנטי. דגירה מדגם של 25 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכניסו את מד מוליכות בדיקה (Thermo דגם אוריון 105) לתוך בקבוקון ולהקליט את המוליכות על 30 יום. </li></ol> 6. נציג תוצאות יש לנו ליישם את התהליך הזה למגוון של חומרי הליבה, כולל תחמוצות (סיליקה), מלחים (KCl) ומתכות (אל), כפי שמוצג באיור 2. מיקרוסקופ אלקטרונים השידור נעשה שימוש כדי לאשר את האחידות הרדיאלי של הסרטים ועל מנת למדוד את עובי שלהם. יש לנו בהצלחה חלקיקים מצופים הנעים בין 37 ננומטר ל -200 ננומטר בקוטר (איור 2) אך אין הגבלה על גודל בסיסי של חלקיקים כי ניתן לטפל בשיטה זו. שיעור בתצהיר פגז הוא כ 1 ננומטר / דקה. זה קצב איטי ולא מאפשר לשלוט על עובי של הסרטים דיבאופן מדויק באמצעות זמן בתצהיר. פלזמה polymerized הקליפה היא מחסום חדיר, כפי שהוכח על ידי העובדה כי חומר הליבה יכול להסיר תחריט או פירוק. איור 3 מציג את קליפות חלולות שנותרו לאחר הליבה סיליקה מוסר. הסרת הליבה הוא מלא אחידות עובי רדיאלי של הסרטים הם גבוהים למדי. לצורך הערכת חדירות דרך סרטים אלה, עברנו KCl כחומר הליבה מאז פירוק KCl ניתן לפקח בקלות רבה באמצעות מוליכות יונית של הפתרון. איור 4 מראה על שחרורו של KCl מהליבה ארבע דוגמאות בעובי שונה, 20 ננומטר, 40 ננומטר, 75 ננומטר ו -95 ננומטר, בהתאמה. חלקיקים מצופים הושעו KCl במים המוליכות של הפתרון לאחר מכן לתקופה של 30 יום. בנוסף לארבעת דגימות, שליטה המורכבת מחלקיקים KCl ללא ציפוי היה פיקוח גם. חלקיקים KCl ללא ציפוי dissolve תוך זמן קצר ביותר של דקות כ 1. לעומת זאת, KCl מצופה מראה קצב שחרור איטי באופן משמעותי. פרופיל שחרור חלקיקים מצופים מאופיין פרץ הראשונית מתרחשת בתוך שעה 1, ולאחר מכן שחרור איטי יותר שלוקח כמה ימים כדי להשלים, בהתאם לעובי של הסרט. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig1.jpg" /> באיור 1. ייצוג סכמטי של הכנה של חלקיקים, בתצהיר פלזמה ו היווצרות החלקיקים חלול. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig2.jpg" /> איור 2. תמונות TEM של מצופים (א), (ב) חלקיקי סיליקה עם D = 200 ננומטר, (ג) החלקיקים סיליקה עם D = 37 ננומטר, (ד) אלומיניום עם ד ~~~HEAD=NNS 100 ננומטר, ו (ה) החלקיקים KCl עם D = 100 nm <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig3.jpg" /> איור 3. TEM תמונות של חלקיקים חלולים לאחר צריבה (א), (ב) הליבה סיליקה בקוטר של 200 ננומטר, ו (ג) הליבה KCl. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/4113/4113fig4.jpg" /> איור 4. אפקט של עובי הקליפה על פרופיל שחרורו. הגרף מראה את השיבוץ אותו במהלך שעות 1.

<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>

אין ניגוד עניינים הצהיר.

אחד האתגרים הגדולים ביותר חלקיקים ציפוי היא לספק כימיה תואם בין ציפוי 1,2 המצע. המתודולוגיה המתוארת כאן יש יתרון כי זה לא חומר ספציפי. פולימרים פלזמה להראות הדבקה מצוינת על מגוון רחב של מצעים, כולל מתכות קשות (איור 2 (ג)), סיליקה (איור 2 (ג)), סיליקון...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> חלקיקי סיליקה </td><td> Geltech בע&quot;מ </td><td></td><td></td></tr><tr><td> פוטסיום כלוריד (גבישים) </td><td> EMD כימיקלים בע&quot;מ </td><td></td><td></td></tr><tr><td> איזופרופיל אלכוהול (99.9%) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td><td></td></tr><tr><td> חומצה הידרופלואורית (48-51%) </td><td> VWR </td><td></td><td></td></tr><tr><td> צינורות מסגרת </td><td> Swagelok </td><td></td><td> בקוטר של ¼ ו 1 אינץ&#39; </td></tr><tr><td> בתנאי שדה משאבת </td><td> אדוארדס </td><td></td><td></td></tr><tr><td> חנקן נוזלי במלכודת </td><td> &amp; N Corporation </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

encapsulation and permeability characteristics of plasma polymerized hollow particles

בפרוטוקול זה, הליבה פגז ננו מסונתזים על ידי בתצהיר פלזמה משופרת אדים כימיים. אנו מייצרים מחסום אמורפי ידי פלזמה פילמור של isopropanol על מצעים מוצקים שונים, כולל סיליקה אשלגן כלורי. טכניקה זו תכליתי משמש לטיפול חלקיקים nanopowders עם בגדלים הנעים בין 37 ננומטר ל 1 מיקרון, על ידי הפקדת סרטים אשר עובי יכול להיות בכל מקום בין 1 ננומטר ל כלפי מעלה של 100 ננומטר. פירוק הגרעין מאפשר לנו ללמוד את קצב חלחול דרך הסרט. בניסויים אלה, אנו קובעים את מקדם הדיפוזיה של KCl באמצעות הסרט את מחסום ידי nanocrystals KCl ציפוי ולאחר מכן לעקוב אחר מוליכות יונית של חלקיקים מרחפים מצופים במים. האינטרס העיקרי בתהליך זה הוא אנקפסולציה ושחרור מושהה של מומסים. עובי הקליפה הוא אחד המשתנים הבלתי תלויים שבאמצעותו אנו לשלוט על קצב שחרור. יש לה השפעה חזקה על קצבהשחרור, דבר אשר מגביר מעכשיו שש שעות (עובי הקליפה הוא 20 ננומטר) לשחרור ארוך טווח של 30 יום (עובי הקליפה הוא 95 ננומטר). פרופיל שחרור מראה התנהגות אופיינית: שחרור מהיר (35% מהחומרים האחרונים) במהלך חמש הדקות הראשונות לאחר תחילת פירוק, ושחרור איטי עד שכל החומרים הליבה לצאת.

Watch this Scientific Journal Video about Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles at JoVE.com

Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

השתמשנו פלזמה משופרת שיקוע כימי להפקיד שכבות דקות החל ננומטר ל -100 ננומטר כמה כמה על חלקיקים בגודל ננו של חומרים שונים. אנחנו לחרוט לאחר מכן את חומר הליבה לייצר nanoshells חלולים אשר חדירות נשלטת על ידי עובי הקליפה. אנחנו מאפיינים את החדירות של ציפויים אלו כדי מומסים קטנים להוכיח כי מחסומים אלה יכולים לספק שחרור מתמשך של חומר הליבה על פני כמה ימים.

אנקפסולציה וחדירות מאפיינים של חלקיקים פלזמה polymerized הולו

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

encapsulation-permeability-characteristics-plasma-polymerized-hollow

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Permeability of Concrete

SCIENTISTS IN ACTION

10.7K Views.  The Pennsylvania State University. השתמשנו פלזמה משופרת שיקוע כימי להפקיד שכבות דקות החל ננומטר ל -100 ננומטר כמה כמה על חלקיקים בגודל ננו של חומרים שונים. אנחנו לחרוט לאחר מכן את חומר הליבה לייצר nanoshells חלולים אשר חדירות נשלטת על ידי עובי הקליפה. אנחנו מאפיינים את החדירות של ציפויים אלו כדי מומסים ק...

Video: Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

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.

חקירת Evolution פלזמה מוקדם בהשפעת לייזר UltraShort קטניות

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

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.

מדידה ניסיונית של מהירות יישוב של חלקיקים כדוריים בנוזלים ויסקואלסטיים לא מכופתרים ומרותקים על בסיס חומרים פעילי שטח

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.

כיצד להצית לחץ האטמוספרה מיקרוגל פלזמה לפיד ללא כל igniters נוסף

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.

שיטות למדידת התמצאות סיבוב שעיר 3D מודפסות חלקיקי Turbulence

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.

ייצור והפעלה של Acoustofluidic התקנים התומכים גלים אקוסטיים המתמדת בכמות גדולה עבור Sheathless התמקדות של חלקיקים

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.

החלת רנטגן הדמיה קריסטל ספקטרוסקופיה לשימוש כמו טמפרטורה גבוהה אבחון פלזמה

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.

השפעת הכיפוף על המאפיינים החשמליים של יחיד אורגני גמיש קריסטל מבוססות טרנזיסטורים שדה ותוצאה

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.

התקנת פלזמת לחץ אטמוספרה לחקר היווצרות המינים הריאקטיבי

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.

ספארק Apparatus Sintering פלזמה משמש ליצירת סטרונציום 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 ...

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.

אופטימיזציה, בדיקה ואבחון של הול ולמחקר מדחפים

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