המחברים מודים מ &#39;Leboeuf לסיוע עם AFM, וו לי לאדון anodically מרקם האלומיניום ומשרד אנרגיה הפדרלית השויצרי והקרן הלאומי למדע השויצרי לקבלת מימון. חלק מעבודה זו בוצע במסגרת FP7 הפרויקט &quot;מסלול מהיר&quot; ממומן על ידי האיחוד האירופי במסגרת הסכם המענק לא 283501.

1. ייצור Mould אנו משתמשים בהגדרת nanoimprinting בית הבנויה שלנו עבור הייצור של המס הבא העובש השלילי. 6, אבל כל התקנת nanoimprinting חלופה תעבוד בסדר. לחלופין polydimethylsiloxane עובש פונקציונלי (PDMS) גם יכול לעבוד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפברק או לקנות אדון מתאים נושא את דפוס ננו להעברה. בעיקרון, כל אמן מתאים לnanoimprinting יעשה את העבודה. אנו משתמשים בשכבת מרקם ZnO בגיליון זכוכית (שוט, AF32 אקולוגי, 41 מ&quot;מ x 41 מ&quot;מ x 0.5 מ&quot;מ) הופקדה כמתואר בסעיף 3.1 כמבנה ראשי כדי להמחיש את השיטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל שכבה אנטי הידבקות במבנה הראשי, כמתואר ב2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה פוליאתילן naphtalate גיליון (PEN) (גודפלו, 82 מ&quot;מ x 41 מ&quot;מ x 0.125 מ&quot;מ) באמבט אצטון קולי עבור 2 דקות אחרי אמבטית isopropanol אולטרסאונד ל2 דקות יותר. לשטוף פעם נוספת עם isopropanol ולפוצץ יבש עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ההפקדה גמגמה שכבת הדבקת Cr (ננומטר 5-10) בגיליון העט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעייל השרף UV לריפוי (Microresist, Ormocer, 1-2 מ&quot;ל) בגיליון PEN ב5000 סל&quot;ד כדי לקבל כיסוי אחיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע prebake למשך 5 דקות על צלחת חמה ב 80 ° C להתאדות הממס, לשפר את אחידות סרט דבק כדי הגיליון העט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בהגדרת nanoimprinting להחתים את דפוס האדון לשרף UV לריפוי. אמנם לא חובה, אנו מבצעים החתמה תחת ואקום כדי למנוע תכלילים בועה על ידי יישום לחץ הומוגנית של בר 1 על קרום סיליקון גמיש. בהגדרה שלנו, קרום סיליקון מפריד תא הוואקום לשני תתי מדורים. לחץ שנוצר על ידי אוורור התא העליון, ואילו התא התחתון נשאר תחת ואקום. אוורור דוחף את הקרום הגמיש כלפי תחתית ייזום ההטבעה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את השרף לאור UV כדי לעורר תגובה נגדית-linking של השרף. אנו מיישמים אור מתוןעצמה של 1.4 mW / 2 סנטימטר באורך גל של 365 ננומטר הניתן על ידי כמה נוריות. זמן חשיפה באמצעות גיליון PEN הוא בדרך כלל דקות 15-20. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> demould בקפידה על ידי קילוף העובש מעל המבנה הראשי באופן ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כשרף עשוי לעבור התכווצות קלה במהלך בתצהיר של החומר הפונקציונלי, שעלול להוביל לקילוף ספונטני, אנו מבצעים לאפות הודעת תרמית קלה ב 150 מעלות צלזיוס במשך 6-8 שעות בתנור עם אווירת סביבה לפני עיבוד נוסף. </li></ol> 2. שכבה נגד הידבקות לdemoulding המוצלח, השכבה אנטי הידבקות צריכה להיות מותאמת לחומרים וחספוס הדפוס. דפוסים בדרך גלם דורשים מקדמים בולטים נמוכים. מקדמים בולטים נמוכים על דפוסים חלקים עלולים להוביל לקילוף של החומר הפונקציונלי מהעובש. מקדמים בולטים גבוהים על דפוסים גסים עלולים לגרום לקילוף של השרף מגיליון PEN במהלך ייצור עובש כadherenהספירה של השרף להורים היא חזקה יותר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעייל העובש (או אב) עם גמגם כרום שכבה (ננומטר 5-10) כדי לקדם את ההידבקות של הסוכן אנטי הידבקות. לדפוסים חלקים שאנחנו משכיבים את הצעד הזה. במקרים מסוימים שכבת הכרום עשויה למנוע סוכן אנטי הידבקות כדי לחרוט את המבנה הראשי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחול ירידה קטנה סוכן אנטי הידבקות של (סיגמה אולדריץ, (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-trichlorsilane) בשקופית זכוכית. שים את שקופיות הזכוכית יחד עם העובש לתוך תא ואקום ולשאוב למטה. הסוכן אנטי ההידבקות יתאדה ולהפקיד כmonolayer מולקולרי בעובש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעגן הסוכן אנטי הידבקות דרך החישול במהלך 1-2 שעות ב 80 ° C. </li></ol> 3. הפקדת חומר אנו מראים כאן שלוש טכניקות בתצהיר מתאימות לתצהיר חומר כדי להמחיש את הרבגוניות של nanomoulding. טכניקות בתצהיר אחרות עלולות גם להיות מיושמות. הדוגמא השלישית מתארת ​​fabrication של תא שלם סרט דק שמש סיליקון. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תצהיר כימי אדים (CVD) של תחמוצת אבץ: לשים את התבנית על צלחת החימום של כור CVD המחוממת ל 180 מעלות השתמש במסגרת מתכת כדי למנוע כיפוף של עובש PEN במהלך בתצהיר ZnO. סגור את הכור, לשאוב למטה ולאפשר thermalization. מודה שהגזים המבשרים (H 2 O ו( C 2 H 5) 2 Zn). בנוסף אנו מינון כמויות קטנות של B 2 6 H לסימום. עובי שכבת ZnO הוא פרופורציונלי לזמן בתצהיר. אנו משתמשים בשכבת ZnO עוביים של בדרך כלל 1-5 מיקרומטר. פרטים על פרמטרי תצהירים טיפוסיים ניתן למצוא במס. 7 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תצהיר אדים פיסיקליים (PVD) / מקרטע של כסף: שים את התבנית למערכת PVD. סגור את המערכת ולשאוב למטה. תודה גז תהליך ארגון. הפעל את מחולל DC. עובי שכבת Ag הוא שוב פרופורציונלי לזמן בתצהיר. אנו משתמשים בשכבת Ag עובי של 1 מיקרומטר בדרך כלל. עמ תצהיר הטיפוסיarameters הוא לחץ של ארגון 5.5x10 mbar -3 וכוח DC ספציפי התקנה של 250 ואט מניב תצהיר שיעור של כ 45 ננומטר / sec. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משופר פלזמה בתצהיר כימי אדים (PE-CVD): ההפקדה ZnO כמו ב3.1). שים את התבנית לתוך כור PE-CVD המחוממים עד 200 מעלות צלזיוס סגור את הכור, לשאוב למטה ולאפשר thermalization. מודה שהגזים המבשרים (SiH 4 ו-H 2). בנוסף אנו מינון כמויות קטנות של B (3 CH) 3 ו PH 3 להשיג סימום p-n וסוג התאמה. כדי להגביר את מתח המעגל הפתוח של התאים הסולריים, אנחנו משתמשים גם בכמויות קטנות של CH 4 ו-CO 2 לשכבות המסוממות. לאחר הדחתו של ערימת סיכת סיליקון אמורפי תאים הסולרית, שאנו מפקידים backcontact ZnO כמתואר בסעיף 3.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הימנע מכיפוף מוגזם של העובש, כמו כיפוף עלולה לגרום לקילוף של השכבה שהופקדה. </li></ol> 4. העברת שכבה אנו משתמשים glasשקופיות s (שוט AF32 אקולוגי, 41 מ&quot;מ x 41 מ&quot;מ x 0.5 מ&quot;מ) כמצע סופי. אבל מצעים אחרים, כולל foils מתכת או ביריעות פולימריות, יכולים לשמש לחלופין. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שקופיות זכוכית נקיות עם אצטון וisopropanol ומכה יבשה עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעייל שרף UV לריפוי (Microresist, Ormocer, 1-2 מ&quot;ל) בשקופית הזכוכית ב5000 סל&quot;ד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בהגדרת nanoimprinting לעגן העובש נושא את השכבות שהופקדו על המצע הסופי. באשר להטבעה, אנו מבצעים עיגון תחת ואקום על ידי יישום לחץ הומוגנית של בר 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את השרף לאור UV כדי לעורר תגובה נגדית-linking. אנו מיישמים בעצימות בינוניות של 1.4 mW / 2 סנטימטר באורך גל של 365 ננומטר הניתן על ידי כמה נוריות. זמן חשיפה באמצעות שקופית הזכוכית הוא דקות 1-3 רק בשל העברת UV הגבוהה יותר של זכוכית בהשוואה לעט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Demould על ידי קילוף העובש מעל שקופית הזכוכית באופן ידני. </li></ol> 5. אפיון מדגם <ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בטכניקה שלך האהובה הצורנית, חשמלית או אופטית על מנת לאפיין את דגימות nanomoulded. כאן אנו לאפיין דגימות nanomoulded באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורקים (SEM) ומיקרוסקופ כוח אטומי (AFM). </li></ol>

<ol>
	<li>Geissler, M., 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=Patterning:+Principles+and+Some+New+Developments.">Patterning: Principles and Some New Developments.</a> Advanced Materials. 16 (15), 1249-1269 (2004).</li><li>Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoimprint+Lithography:+Methods+and+Material+Requirements.">Nanoimprint Lithography: Methods and Material Requirements.</a> Advanced Materials. 19, 495-513 (2007).</li><li>Ahn, S. H., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Area+Roll-to-Roll+and+Roll-to-Plate+Nanoimprint+Lithography:+A+Step+toward+High-Throughput.">Large-Area Roll-to-Roll and Roll-to-Plate Nanoimprint Lithography: A Step toward High-Throughput.</a> Application of Continuous Nanoimprinting. ACS Nano. 3 (8), 2304-2310 (2009).</li><li>Battaglia, C., Escarr&#233;, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoimprint+Lithography+for+High-Efficiency+Thin-Film+Silicon+Solar+Cells.">Nanoimprint Lithography for High-Efficiency Thin-Film Silicon Solar Cells.</a> Nano Letters. 11, 661-665 (2011).</li><li>Battaglia, C., Escarr&#233;, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomoulding+of+Transparent+Zinc+Oxide+Electrodes+for+Efficient+Light+Trapping+in+Solar+Cells.">Nanomoulding of Transparent Zinc Oxide Electrodes for Efficient Light Trapping in Solar Cells.</a> Nature Photonics. 5, 535-538 (2012).</li><li>Escarr&#233;, J., S&#246;derstr&#246;m, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Fidelity+Transfer+of+Nanometric+Random+Textures+by+UV+Embossing+for+Thin+Film+Solar+Cells+Applications.">High Fidelity Transfer of Nanometric Random Textures by UV Embossing for Thin Film Solar Cells Applications.</a> Solar Energy Materials &amp; Solar Cells. 95, 881-886 (2011).</li><li>Fa&#255;, S., Feitknecht, L., Schl&#252;chter, R., Kroll, U., Vallat-Sauvain, E., Shah, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rough+ZnO+layers+by+LP-CVD+process+and+their+effect+in+improving+performances+of+amorphous+and+microcrystalline+silicon+solar+cells.">Rough ZnO layers by LP-CVD process and their effect in improving performances of amorphous and microcrystalline silicon solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 90, 2960-2967 (2006).</li><li>Zhao, X. -. M., Xia, Y., 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=Fabrication+of+Three-Dimensional+Micro-Structures:+Microtransfer+Molding.">Fabrication of Three-Dimensional Micro-Structures: Microtransfer Molding.</a> Advanced Materials. 8, 837-840 (1996).</li><li>Hampton, M. J., Williams, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Patterning+of+Sub-500+nm+Inorganic+Oxide+Structures.">The Patterning of Sub-500 nm Inorganic Oxide Structures.</a> Advanced Materials. 20, 2667-2673 (2008).</li><li>Bass, J. D., Schaper, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+Molding+of+Nanoscale+Oxides+Using+Water-Soluble+Templates.">Transfer Molding of Nanoscale Oxides Using Water-Soluble Templates.</a> ACS Nano. 5 (5), 4065-4072 (2011).</li><li>Escarr&#233;, J., Nicolay, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomoulded+front+ZnO+contacts+for+thin+film+silicon+solar+cell+applications.">Nanomoulded front ZnO contacts for thin film silicon solar cell applications.</a> , (2012).</li><li>Sontheimer, T., Rudigier-Voigt, E., Bockmeyer, M., Klimm, C., Schubert-Bischoff, P., Becker, C., Rech, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-area+fabrication+of+equidistant+free-standing+Si+crystals+on+nanoimprinted+glass.">Large-area fabrication of equidistant free-standing Si crystals on nanoimprinted glass.</a> Phys. Status Solidi. RRL. 5, 376-379 (2011).</li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

Nanomoulding מאפשר העברת nanopatterns על חומרים תפקודיים שרירותיים. ההשוואה בין שלבי העיבוד הבודד באיור 1 ו 2 חושפת את הקשר ההדוק בין nanomoulding וnanoimprinting. ההבדל העיקרי בין nanomoulding וnanoimprinting הוא צעד תצהיר חומר נוסף ב2e איור. תהליך הזרימה שנותרה זהה. Nanomoulding לכן ...

Nanopatterning צבר חשיבות עצומה בתחומים רבים של ננוטכנולוגיה ומדעים שימושיים. דור דפוס הוא הצעד הראשון ויכול להתבצע על ידי גישות מלמעלה למטה כגון ליתוגרפיה אלומת אלקטרונים או גישות מלמטה למעלה מבוססת על שיטות הרכבה עצמית כגון ליתוגרפיה nanosphere או קופולימר 1 יתוגרפיה בלוק. חשוב כמו דור דפוס הוא שכפול דפוס. חוץ photolithography, nanoimprinting (איור 1) התגלתה כחלופה מבטיחה במיוחד מתאימה לדפוסי ננו תפוקה גבוהה, שטח גדול בעלות הנמוכה 2-4. בעוד photolithography דורש מסכת דוגמת, nanoimprinting מסתמכת על מבנה ראשי טרומי. העברת תבנית מהאדון מבוצעת בדרך כלל לתרמופלסטיים או פולימר-UV או תרמית הניתן לריפוי. עם זאת יש מקרים רבים, שבו הוא רצוי להעביר את התבנית ישירות על גבי חומרים תפקודיים. &lt;כיתת p = &quot;jove_content&quot;&gt; כאן אנו מתארים שיטת שכפול מבוססת על nanomoulding ושכבת העברה (איור 2) שהצגנו לאחרונה במס. 5 להעביר דפוסים ננומטריים גבי אלקטרודות תחמוצת אבץ פונקציונליות. שיטת nanomoulding יכולה להיות מיושמת בקלות אם התקנת nanoimprinting זמינה. Nanomoulding מציע פוטנציאל להיות כוללני לחומרים רבים אחרים פונקציונליים, ערימות חומרים ומכשירים אפילו מלאים, ובלבד שחומר העובש נבחר כך שהוא תואם את תהליך הדחת החומר (ES). כדוגמה כאן נכחה nanomoulding של תחמוצת אלקטרודות שקופות מוליך אבץ (ZnO) הופקדו על ידי בתצהיר כימי אדים (CVD) אשר מוצא היישום שלהם כדי לשפר את לכידת אור בתאים סולריים 5.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם המגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגים </td><td> תגובות (אופציונלי) </td></tr><tr><td> שרף nanoimprinting </td><td> Microresist </td><td> Ormostamp </td><td></td></tr><tr><td> (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-trichlorsilane, סוכן אנטי הידבקות </td><td> סיגמה אולדריץ </td><td> 448931-10G </td><td></td></tr><tr><td> שקופיות זכוכית </td><td> שוט </td><td> AF32 אקולוגי </td><td> 0.5 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> פוליאתילן naphtalate (PEN) גיליונות </td><td> גודפלו </td><td> ES361090 </td><td> 0.125 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> (C 2 H 5) 2 Zn </td><td> Akzo נובל </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ag גמגום 4N היעד </td><td> Heraeus </td><td> 81062165 </td><td></td></tr><tr><td> B 2 H 6, SiH 4, H 2, B (3 CH) 3, 3 PH, 4 CH, CO 2 </td><td> מסר </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> ציוד </td></tr><tr><td> Nanoimprinting מערכת </td><td> בית בנוי </td><td></td><td></td></tr><tr><td> מערכת LP-CVD </td><td> בית בנוי </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PVD מערכת </td><td> Leybold </td><td> Univex 450 ב &#39; </td><td></td></tr><tr><td> כור PE-CVD </td><td> Indeotec </td><td> תמנוני </td><td></td></tr><tr><td> SEM </td><td> JEOL </td><td> JSM-7500 TFE </td><td></td></tr><tr><td> AFM </td><td> מכשירים דיגיטליים </td><td> Nanoscope 3100 </td><td></td></tr></tbody></table>

nanomoulding of functional materials, a versatile complementary pattern replication method to nanoimprinting

אנו מתארים טכניקה המאפשרת nanomoulding דפוסי ננו עלות הנמוכה של חומרים תפקודיים, ערמות חומרים והתקנים מלאים. Nanomoulding שילוב עם העברת שכבה מאפשר את שכפול דפוסי משטח שרירותיים ממבנה ראשי על החומרים תפקודיים. Nanomoulding ניתן לבצע בכל התקנת nanoimprinting וניתן ליישום למגוון רחב של חומרים ותהליכים בתצהיר. בפרט אנו להדגים את הייצור של תחמוצת אבץ אלקטרודות שקופות עבור יישומי דוגמת השמנת אור בתאים סולאריים.

<html> איור 3 מסכם כמה דוגמאות להמחשה של מבני nanomoulded. מבנה ראשי ZnO גדל על ידי CVD על זכוכית מוצג ב( א). המקביל nanomoulded ZnO ההעתק מוצג ב( ד). השוואה של הגובה המקומי (ז) והיסטוגרמות זווית (י) שחולצה מן AFM תמונות מגלה נאמנות הגבוהה של תהליך nanomoulding. תוצאות דומות מוצגות לצורמת חד ...

Watch this Scientific Journal Video about Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting at JoVE.com

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

אנו מתארים טכניקה המאפשרת nanomoulding דפוסי ננו עלות הנמוכה של חומרים תפקודיים, ערמות חומרים והתקנים מלאים. Nanomoulding ניתן לבצע בכל התקנת nanoimprinting וניתן ליישום למגוון רחב של חומרים ותהליכים בתצהיר.

Nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

nanomoulding-functional-materials-versatile-complementary-pattern

Research

JoVE Journal

Engineering

11.6K Views.  Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). אנו מתארים טכניקה המאפשרת nanomoulding דפוסי ננו עלות הנמוכה של חומרים תפקודיים, ערמות חומרים והתקנים מלאים. Nanomoulding ניתן לבצע בכל התקנת nanoimprinting וניתן ליישום למגוון רחב של חומרים ותהליכים בתצהיר.

Video: Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped crystallites. Neutrons are passed through two well defined regions of magnetic field; one before and one after the sample. The two magnetic field regions have opposite polarity and are tuned such that neutrons travelling through both regions, without being perturbed, will undergo the same number of precessions in opposing directions. In this case the neutron precession in the second arm is said to &#34;echo&#34; the first, and the original polarization of the beam is preserved. If the neutron interacts with a sample and scatters elastically the path through the second arm is not the same as the first and the original polarization is not recovered. Depolarization of the neutron beam is a highly sensitive probe at very small angles (&#60;50&#160;&#956;rad) but still allows a high intensity, divergent beam to be used. The decrease in polarization of the beam reflected from the sample as compared to that from the reference sample can be directly related to structure within the sample.
In comparison to scattering observed in neutron reflection measurements the SERGIS signals are often weak and are unlikely to be observed if the in-plane structures within the sample under investigation are dilute, disordered, small in size and polydisperse or the neutron scattering contrast is low. Therefore, good results will most likely be obtained using the SERGIS technique if the sample being measured consist of thin films on a flat substrate and contain scattering features that contains a high density of moderately sized features (30 nm to 5 &#181;m) which scatter neutrons strongly or the features are arranged on a lattice. An advantage of the SERGIS technique is that it can probe structures in the plane of the sample.

Progress has been made in utilizing spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) as a neutron scattering technique to probe the length-scales in irregular samples. Crystallites of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester have been probed using the SERGIS technique and the results confirmed by optical and atomic force microscopy.

באמצעות נויטרונים ספין הד נפתרה שכיחות מרעה פיזור לחקור חומרים אורגניים תאים סולאריים

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many cases validated experimentally, for light weight or impact energy absorbing structures, as high surface area heat exchangers or electrodes, as implants to the body, and many more. Although great progress has been made in understanding their structure-properties relationships, the large number of different processing techniques, each producing material with different characteristics and structure, means that understanding of the individual effects of all aspects of structure is not complete. The replication process, where molten metal is infiltrated between grains of a removable preform material, allows a markedly high degree of control and has been used to good effect to elucidate some of these relationships. Nevertheless, the process has many steps that are dependent on individual &#8220;know-how&#8221;, and this paper aims to provide a detailed description of all stages of one embodiment of this processing method, using materials and equipment that would be relatively easy to set up in a research environment. The goal of this protocol and its variants is to produce metal foams in an effective and simple way, giving the possibility to tailor the outcome of the samples by modifying certain steps within the process. By following this, open cell aluminum foams with pore sizes of 1&#8211;2.36 mm diameter and 61% to 77% porosity can be obtained.

Replication is one of the processing techniques used for the production of porous metal sponges. In this paper one implementation of the method for the production of open celled porous aluminum is shown in detail.

יציקת פרוטוקולים לייצור תא הפתוח קצף אלומיניום על ידי טכניקת השכפול והשפעת על נקבוביות

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the balls. Among other applications, it is a versatile technique that allows for effective preparation of gasless reactive nanostructured materials with high energy density per volume (Ni+Al, Ta+C, Ti+C). The structural transformations of reactive media, which take place during HEBM, define the reaction mechanism in the produced energetic&#160;composites. Varying the processing conditions permits fine tuning of the milling-induced microstructures of the fabricated composite particles. In turn, the reactivity, i.e., self-ignition temperature, ignition delay time, as well as reaction kinetics, of high energy density materials depends on its microstructure. Analysis of the milling-induced microstructures suggests that the formation of fresh oxygen-free intimate high surface area contacts between the reagents is responsible for the enhancement of their reactivity. This manifests itself in a reduction of ignition temperature and delay time, an increased rate of chemical reaction, and an overall decrease of the effective activation energy of the reaction. The protocol provides a detailed description for the preparation of reactive nanocomposites with tailored microstructure using short-term HEBM method. It also describes a high-speed thermal imaging technique to determine the ignition/combustion characteristics of the energetic materials. The protocol can be adapted to preparation and characterization of a variety of nanostructured energetic composites.

This protocol describes the preparation of gasless nanostructured energetic materials (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) using the short-term high-energy ball milling (HEBM) technique. It also describes a high-speed thermal imaging method to study the reactivity of mechanically fabricated nanocomposites. These protocols can be extended to other reactive nanostructured energetic materials.

חומרים אנרגטיים הכנה ותגובתיות של Gasless Nanostructured

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. Additionally, most reported graphene assemblies are held together through physical interactions (e.g., van der Waals forces) rather than chemical bonds, which limit their mechanical strength and conductivity. This video method details recently developed strategies to fabricate mass-producible, graphene-based bulk materials derived from either polymer foams or single layer graphene oxide. These materials consist primarily of individual graphene sheets connected through covalently bound carbon linkers. They maintain the favorable properties of graphene such as high surface area and high electrical and thermal conductivity, combined with tunable pore morphology and exceptional mechanical strength and elasticity. This flexible synthetic method can be extended to the fabrication of polymer/carbon nanotube (CNT) and polymer/graphene oxide (GO) composite materials. Furthermore, additional post-synthetic functionalization with anthraquinone is described, which enables a dramatic increase in charge storage performance in supercapacitor applications.

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה Magnetotransport מדידה של חומרים חדשים

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

שיטה סטנדרטית למדידת יעילות גבייה נגב-דגימה של חומרי נפץ Trace

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

שיטה חדשה עבור<em&gt; באתרו</em&gt; אפיון אלקטרומכני של דגימות ננומטריות

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on high-density data storage and low-power consumption capabilities. However, the high-quality oxide based nonvolatile memory on flexible substrates is often constrained by the material characteristics and the inevitable high-temperature fabrication process. In this paper, a protocol is proposed to directly grow an epitaxial yet flexible lead zirconium titanate memory element on muscovite mica. The versatile deposition technique and measurement method enable the fabrication of flexible yet single-crystalline non-volatile memory elements necessary for the next generation of smart devices.

In this paper, we present a protocol to directly grow an epitaxial yet flexible lead zirconium titanate memory element on muscovite mica.

ייצור ושיטת מדידה לרכיב Ferroelectric גמיש בהתבסס על ואן דר Waals Heteroepitaxy

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on ...

Multiscale Structures Aggregated by Imprinted Nanofibers for Functional Surfaces

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing challenge in the field is the fabrication of hybrid micro-nano structures using a facile, cost-effective, and high-throughput method. To overcome these challenges, this paper proposes a protocol to fabricate multiscale structures using only an imprint process with an anodic aluminum oxide (AAO) filter and an evaporative self-aggregation process of nanofibers. Unlike previous attempts that have aimed to straighten nanofibers, we demonstrate a unique fabrication method for multiscale aggregated nanofibers with high aspect ratios. Furthermore, the surface morphology and wettability of these structures on various liquids were investigated to facilitate their use in multifunctional surfaces.

Presented is an easy method to fabricate nano-micro multiscale structures, for functional surfaces, by aggregating nanofibers fabricated using an anodic aluminum oxide filter.

מבנים multiscale המצטברים על-ידי Nanofibers המוטבע על תפקודי משטחים

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing ...

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl sulfoxide (DMSO) and xanthan gum in water &#8212; two concentrated polymer solutions used as viscosifiers in foods, enhanced oil recovery, and soil remediation. Understanding the nonlinear rheological behavior of soft materials is important in the design and controlled manufacturing of many consumer products. It is shown how the response to LAOS of these polymer solutions can be interpreted in terms of a clear transition from linear viscoelasticity to viscoplastic deformation and back again during a period. The LAOS results are analyzed via the fully quantitative Sequence of Physical Processes (SPP) technique, using free MATLAB-based software. A detailed protocol of performing a LAOS measurement with a commercial rheometer, analyzing nonlinear stress responses with the freeware, and interpreting physical processes under LAOS is presented. It is further shown that, within the SPP framework, a LAOS response contains information regarding the linear viscoelasticity, the transient flow curves, and the critical strain responsible for the onset of nonlinearity.

We present a detailed protocol outlining how to perform nonlinear oscillatory shear rheology on soft materials, and how to run the SPP-LAOS analysis to understand the responses as a sequence of physical processes.

לימוד התגובה הטיה מתנדנדות משרעת גדולה של חומרים רכים

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...