עבודה זו נתמכה על ידי קרן Charyk ופלטשר ג&#39;ונס הקרן תחת מספר המענק 9900600. החוקרים מכירים תודה עמוק על קאוולי הנו המכון במכון טכנולוגי של קליפורניה לשימוש של מכשירי nanofabrication, מרכז המולקולרי חומרי המחקר של מכון Beckman במכון טכנולוגי של קליפורניה לשימוש של XPS ופנה goniometer זווית, והאגף מדעי גיאולוגיה והפלנטרית של המכון טכנולוגי של קליפורניה לשימוש במנועי החיפוש.

1. Nanotube פחם (CNT) צמיחת מערך <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את פרוסות סיליקון בצד מלוטש אחד לפחות. אין דרישה ספציפית בגודל, באורינטצית גבישים, סוג סימום, התנגדות, ועובי שכבת תחמוצת. אנו משתמשים בדרך כלל &lt;100&gt; פרוס סיליקון מסוג n מסומם בזרחן, בקוטר של 3 סנטימטר, עובי של 381 מיקרומטר, והתנגדות של Ωcm 5-10. בדרך כלל פרוסות סיליקון זה יש שכבת תחמוצת תרמית בעובי של 300 ננומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם פרוסות סיליקון המוכנות אין שכבת תחמוצת, להוסיף שכבת תחמוצת בעובי של 300 ננומטר בצד המלוטש של פרוסות סיליקון. שכבת תחמוצת זו ניתן לגדל תרמית או שהופקדה על ידי השיקוע פיזי (PVD), רצוי להשתמש במאייד אלקטרוני קורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד תחמוצת אלומיניום (Al 2 3 O) שכבת חיץ בצד המלוטש של פרוסות סיליקון בעובי ממוצע של 10 ננומטר. הפקדה באמצעות מאייד אלקטרוני קורה בתצהיר שיעור ממוצע של 0.5 &amp;Aring ;/ שנייה היא מועדפת. השתמש כדורי תחמוצת אלומיניום עם טוהר של 99.99% ומעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד שכבת ברזל (Fe) זרז בצד המלוטש של פרוסות סיליקון בעובי ממוצע של 1 ננומטר. מאז את האחידות של שכבת החיץ הזה היא קריטית ביותר, בתצהיר באמצעות מאייד אלקטרוני קורה בתצהיר שיעור ממוצע של 0.3 A / שניות או פחות עדיף. השתמש כדוריות ברזל עם טוהר של 99.95% ומעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחתוך לקוביות את פרוסות סיליקון הזרז המצופות בשבבים מרובים קטנים יותר, רצוי לתוך דגימות סנטימטר 1x1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען כמה שבבי סיליקון מצופים זרז לתוך כבשן 1 אינץ קוטר צינור קוורץ (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיל את הטמפרטורה של התנור ל 750 מעלות צלזיוס תחת זרם בלתי פוסק של 400 גז SCCM ארגון (Ar) בלחץ של 600 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שטמפרטורת הגידול של 750 ° C הוא הגיע, להתחיל בתהליך הטיפול המקדים בזרימת תערובת של גז 200 SCCM ארגון ומימן SCCM 285 (H 2) גז, תוך שמירה על tהוא לחץ מתמיד ב 600 Torr. הפעל את תהליך הטיפול המקדים למשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר סיום תהליך הטיפול המקדים הסתיים, מתחיל תהליך הצמיחה בזרימת תערובת של גז מימן 210 SCCM ואתילן SCCM 490 (2 ג H 4) גז, תוך שמירה על הלחץ קבוע ב 600 Torr. הפעל את תהליך הצמיחה של עד שעה אחת, תוך שמירה על טמפרטורת הגידול מתמיד ב 750 ° C. האורך של מערכי ה-CNT נקבע לפי זמן הצמיחה. מערכי ה-CNT עם אורך ממוצע של מילימטר אחד יכולים להיות מושגת על ידי גידולם למשך שעה אחת. 2 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תביא את הטמפרטורה של התנור בחזרה לטמפרטורת חדר תחת זרימה מתמדת של גז 400 SCCM ארגון בלחץ של 600 Torr. לפרוק את דגימות פעם אחת את הטמפרטורה של התנור מגיעה לטמפרטורת חדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפיין את מאפייני הצמיחה הכוללים, כולל איכות צמיחה, אורך, קוטר וצפיפות אריזה, על ידי מיקרוסקופי אלקטרונים. </li></ol> 2. Adsor חמצןאזרחית מושרה על ידי UV / טיפול אוזון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח מספר דוגמאות של מערך ה-CNT מתחת לפנס בעצמה גבוה האד כספי שיוצר קרינת UV באורך גל של 185 ננומטר ו 254 ננומטר. דגימות אלה צריכות להיות ממוקמים במרחק של 5 - 20 סנטימטרים מהמנורה. שואב מסחרי UV / אוזון יכול לשמש כתחליף (איור 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף מערכים אלו לקרינת UV באוויר בטמפרטורת חדר ובלחץ סטנדרטי. זמן החשיפה הכוללת תלוי בתכונותיהם הפיזיות, את הכח של קרינת UV, ומידת יכולת הרטיבות שרוצה להשיג. כקירוב, זה לוקח בערך 30 דקות של קרינת UV ב 100/2 סנטימטר mW כדי לעבור 15 מערך ה-CNT מיקרומטר גבוה לחלוטין מsuperhydrophobic לsuperhydrophilic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את זווית המגע סטטית של מערכי UV / אוזון טופל CNT למים באמצעות goniometer זווית מגע. פרוטוקול לביצוע מדידה זו מתואר בסעיף 5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחדש לחשוף את מערכי ה-CNT לanotסבבה טיפול UV / אוזון אם הם לא מספיק הידרופילי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפיין את הכימיה של פני השטח של מערך UV / אוזון טופל CNT ידי ספקטרוסקופיה Photoelectron רנטגן. </li></ol> 3. חמצן ספיחה הנגרם על ידי טיפול פלזמת חמצן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח מספר דוגמאות של מערך ה-CNT בלשכת שואב פלזמת חמצן / אשר / חרט (איור 4). שואב מרחוק חמצן פלזמה / אשר / חרט עדיף מזו הישירה בגלל אופי איזוטרופי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את קצב זרימת החמצן ל150 SCCM והלחץ הקאמרי עד 500 mTorr. הגדר את כוח RF עד 50 ואט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף מערכים אלו לפלזמת חמצן במשך מספר דקות. זמן החשיפה הכוללת תלוי בתכונות הפיזיות שלהם ומידת יכולת הרטיבות שרוצה להשיג. טיפול יש לקחת בגלל פלזמת חמצן היא מאוד מסוגלת חמצון לחלוטין CNT לתוך 2 מולקולות CO ו-CO. כקירוב, את זה צריך לקחת פחות מ 30 מייליםn כדי לעבור מערך CNT גבוה מילימטר אחד לחלוטין מsuperhydrophobic לsuperhydrophilic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את זווית המגע סטטי של פלזמת החמצן טופלה מערכי CNT למים באמצעות goniometer זווית מגע. פרוטוקול לביצוע מדידה זו מתואר בסעיף 5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחדש לחשוף את מערכי ה-CNT לסיבוב נוסף של טיפול פלזמת חמצן אם הם לא מספיק הידרופילי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפיין את הכימיה של פני השטח של פלזמת החמצן טופלה על ידי מערך ה-CNT ספקטרוסקופיה Photoelectron רנטגן. </li></ol> 4. Desorption חמצן הנגרם על ידי טיפול אבק חישול <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח מספר דוגמאות של מערך ה-CNT בתא של תנור ואקום (איור 5). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפחת את הלחץ לתא לפחות 2.5 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדל את טמפרטורת החדר עד 250 מעלות צלזיוס ומעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף מערכים אלו לשאוב טיפול חישול במשך כמה שעות. זמן החשיפה הכוללת תלוי בתכונות הפיזיות שלהם ואתמידת יכולת הרטיבות שרוצה להשיג. כקירוב, זה לוקח לפחות 3 שעות כדי לעבור לחלוטין מערך ה-CNT גבוה מיקרומטר 15 מsuperhydrophilic לsuperhydrophobic ויותר מ 24 שעות כדי להמיר מערך CNT גבוה מילימטר אחד מsuperhydrophilic לsuperhydrophobic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את זווית המגע סטטי של ואקום annealed מערכי CNT למים באמצעות goniometer זווית מגע. פרוטוקול לביצוע מדידה זו מתואר בסעיף 5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחדש לחשוף את המערכים לסיבוב נוסף של ואקום חישול טיפול אם הם לא מספיק הידרופובי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפיין את הכימיה של פני השטח של ואקום annealed מערך CNT ידי ספקטרוסקופיה Photoelectron רנטגן. </li></ol> 5. הרטבת אפיון מאפיינים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן goniometer זווית מגע. מלא הרכבת microsyringe עם מי deionized. מזרק זה חייב להיות מצויד במחט 22 מד שטוח שקצו ישר או מחט קטנה יותר. הפעל את מקור האור. </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח מדגם של מערך ה-CNT על שולחן מדגם goniometer זווית המגע. ודא מדגם זה אינו מוטה בכיוון אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הבא הרכבת microneedles קרוב יותר לדוגמה ולוותר טיפת מי μl 5 על פני שטח עליונים של מערך ה-CNT לאט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ללכוד תמונה של טיפת המים ברגע שהוא הגיע למנוחה על המשטח העליון של מערך ה-CNT. ודא מצב שיווי משקל שהושג לפני שלקח את התמונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשבו את זווית המגע על ידי עיבוד התמונה שצולמה עם תוכנה ייעודית כגון DROPimage ידי rame-hart או LBADSA 24. </li></ol>

<ol>
	<li>Sansom, E., Rinderknecht, D., Gharib, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+partial+embedding+of+carbon+nanotubes+within+flexible+transparent+layers.">Controlled partial embedding of carbon nanotubes within flexible transparent layers.</a> Nanotechnology. 19, 035302 (2008).</li><li>Aria, A. I., Gharib, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+Tuning+of+the+Wettability+of+Carbon+Nanotube+Arrays:+The+Effect+of+Ultraviolet/Ozone+and+Vacuum+Pyrolysis+Treatments.">Reversible Tuning of the Wettability of Carbon Nanotube Arrays: The Effect of Ultraviolet/Ozone and Vacuum Pyrolysis Treatments.</a> Langmuir. 27, 9005-9011 (2011).</li><li>Lee, S. W., 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-power+lithium+batteries+from+functionalized+carbon-nanotube+electrodes.">High-power lithium batteries from functionalized carbon-nanotube electrodes.</a> Nat. Nano. 5, 531-537 (2010).</li><li>Aria, A. I., Gharib, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Dry+Oxidation+on+the+Performance+of+Carbon+Nanotube+Arrays+Electrochemical+Capacitors.">Effect of Dry Oxidation on the Performance of Carbon Nanotube Arrays Electrochemical Capacitors.</a> MRS Proceedings. 1407, (2012).</li><li>Bianco, A., Kostarelos, K., 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=Applications+of+carbon+nanotubes+in+drug+delivery.">Applications of carbon nanotubes in drug delivery.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 9, 674-679 (2005).</li><li>Scardino, A. J., Zhang, H., Cookson, D. J., Lamb, R. N., Nys, R. d. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+nano-roughness+in+antifouling.">The role of nano-roughness in antifouling.</a> Biofouling: The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research. 25, 757-767 (2009).</li><li>Rothstein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Slip+on+Superhydrophobic+Surfaces.">Slip on Superhydrophobic Surfaces.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 42, 89-109 (2010).</li><li>Emsley, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Very+strong+hydrogen-bonding.">Very strong hydrogen-bonding.</a> Chemical Society Reviews. 9, 91-124 (1980).</li><li>Bhushan, B., Jung, Y., Koch, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-+nano-+and+hierarchical+structures+for+superhydrophobicity,+self-cleaning+and+low+adhesion.">Micro- nano- and hierarchical structures for superhydrophobicity, self-cleaning and low adhesion.</a> Philosophical Transactions - Royal Society. Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 367, 1631-1672 (2009).</li><li>Krupenkin, T., Taylor, J., Schneider, T., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+rolling+ball+to+complete+wetting:+The+dynamic+tuning+of+liquids+on+nanostructured+surfaces.">From rolling ball to complete wetting: The dynamic tuning of liquids on nanostructured surfaces.</a> Langmuir. 20, 3824-3827 (2004).</li><li>Sun, T., 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=Control+over+the+Wettability+of+an+Aligned+Carbon+Nanotube+Film.">Control over the Wettability of an Aligned Carbon Nanotube Film.</a> Journal of the American Chemical Society. 125, 14996-14997 (2003).</li><li>Ebert, D., Bhushan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent,+Superhydrophobic,+and+Wear-Resistant+Coatings+on+Glass+and+Polymer+Substrates+Using+SiO2,+ZnO,+and+ITO+Nanoparticles.">Transparent, Superhydrophobic, and Wear-Resistant Coatings on Glass and Polymer Substrates Using SiO2, ZnO, and ITO Nanoparticles.</a> Langmuir. 28, 11391-11399 (2012).</li><li>Feng, X., 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=Reversible+Super-hydrophobicity+to+Super-hydrophilicity+Transition+of+Aligned+ZnO+Nanorod+Films.">Reversible Super-hydrophobicity to Super-hydrophilicity Transition of Aligned ZnO Nanorod Films.</a> Journal of the American Chemical Society. 126, 62-63 (2003).</li><li>Xu, L., Karunakaran, R. G., Guo, J., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent,+Superhydrophobic+Surfaces+from+One-Step+Spin+Coating+of+Hydrophobic+Nanoparticles.">Transparent, Superhydrophobic Surfaces from One-Step Spin Coating of Hydrophobic Nanoparticles.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 4, 1118 (2012).</li><li>Lau, 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=Superhydrophobic+carbon+nanotube+forests.">Superhydrophobic carbon nanotube forests.</a> Nano Letters. 3, 1701-1705 (2003).</li><li>Hong, Y., Uhm, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobicity+of+a+material+made+from+multiwalled+carbon+nanotubes.">Superhydrophobicity of a material made from multiwalled carbon nanotubes.</a> Applied Physics Letters. 88, 244101 (2006).</li><li>Lee, C. H., Johnson, N., Drelich, J., Yap, Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+performance+of+superhydrophobic+and+superoleophilic+carbon+nanotube+meshes+in+water-oil+filtration.">The performance of superhydrophobic and superoleophilic carbon nanotube meshes in water-oil filtration.</a> Carbon. 49, 669-676 (2011).</li><li>Hummers, W. S., Offeman, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Graphitic+Oxide.">Preparation of Graphitic Oxide.</a> Journal of the American Chemical Society. 80, 1339 (1958).</li><li>Park, S., Ruoff, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+methods+for+the+production+of+graphenes.">Chemical methods for the production of graphenes.</a> Nature Nanotechnology. 4, 217-224 (2009).</li><li>Peng, Y., Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Oxidation+by+Hydrogen+Peroxide+on+the+Structures+of+Multiwalled+Carbon+Nanotubes.">Effects of Oxidation by Hydrogen Peroxide on the Structures of Multiwalled Carbon Nanotubes.</a> Industrial &amp; Engineering Chemistry Research. 45, 6483-6488 (2006).</li><li>Huang, L., 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=Stable+superhydrophobic+surface+via+carbon+nanotubes+coated+with+a+ZnO+thin+film.">Stable superhydrophobic surface via carbon nanotubes coated with a ZnO thin film.</a> The Journal of Physical Chemistry. B. 109, 7746-7748 (2005).</li><li>Feng, L., 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=Super-Hydrophobic+Surfaces:+From+Natural+to+Artificial.">Super-Hydrophobic Surfaces: From Natural to Artificial.</a> Advanced Materials. 14, 1857-1860 (2002).</li><li>Cho, S., Hong, Y., Uhm, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrophobic+coating+of+carbon+nanotubes+by+CH4+glow+plasma+at+low+pressure,+and+their+resulting+wettability.">Hydrophobic coating of carbon nanotubes by CH4 glow plasma at low pressure, and their resulting wettability.</a> Journal of Materials Chemistry. 17, 232-237 (2007).</li><li>Stalder, A., Kulik, G., Sage, D., Barbieri, L., Hoffmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+snake-based+approach+to+accurate+determination+of+both+contact+points+and+contact+angles.">A snake-based approach to accurate determination of both contact points and contact angles.</a> Colloids and Surfaces. A, Physicochemical and Engineering Aspects. , 286-2892 (2006).</li><li>Naseh, M. V., 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=Fast+and+clean+functionalization+of+carbon+nanotubes+by+dielectric+barrier+discharge+plasma+in+air+compared+to+acid+treatment.">Fast and clean functionalization of carbon nanotubes by dielectric barrier discharge plasma in air compared to acid treatment.</a> Carbon. 48, 1369-1379 (2010).</li><li>Mawhinney, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+spectral+evidence+for+the+etching+of+carbon+nanotubes:+Ozone+oxidation+at+298+K.">Infrared spectral evidence for the etching of carbon nanotubes: Ozone oxidation at 298 K.</a> Journal of the American Chemical Society. 122, 2383-2384 (2000).</li><li>Sham, M., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+functionalities+of+multi-wall+carbon+nanotubes+after+UV/Ozone+and+TETA+treatments.">Surface functionalities of multi-wall carbon nanotubes after UV/Ozone and TETA treatments.</a> Carbon. 44, 768-777 (2006).</li><li>Banerjee, S., Wong, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rational+sidewall+functionalization+and+purification+of+single-walled+carbon+nanotubes+by+solution-phase+ozonolysis.">Rational sidewall functionalization and purification of single-walled carbon nanotubes by solution-phase ozonolysis.</a> The Journal of Physical Chemistry. B. 106, 12144-12151 (2002).</li><li>Xu, T., Yang, J., Liu, J., Fu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+of+multi-walled+carbon+nanotubes+by+O2+plasma.">Surface modification of multi-walled carbon nanotubes by O2 plasma.</a> Applied Surface Science. 253, 8945-8951 (2007).</li><li>Felten, A., Bittencourt, C., Pireaux, J. J., Van Lier, G., Charlier, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radio-frequency+plasma+functionalization+of+carbon+nanotubes+surface+O2,+NH3,+and+CF4+treatments.">Radio-frequency plasma functionalization of carbon nanotubes surface O2, NH3, and CF4 treatments.</a> Journal of Applied Physics. 98, 074308 (2005).</li><li>Chen, C., Liang, B., Ogino, A., Wang, X., Nagatsu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+Functionalization+of+Multiwall+Carbon+Nanotubes+by+Microwave-Excited+Surface-Wave+Plasma+Treatment.">Oxygen Functionalization of Multiwall Carbon Nanotubes by Microwave-Excited Surface-Wave Plasma Treatment.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 113, 7659-7665 (2009).</li></ol>

כל המחברים מצהירים שאין לנו ניגוד העניינים.

אנו רואים סגולים / טיפול באוזון, כטכניקת חמצון הנוח ביותר, כי זה יכול להיות מבוצע באוויר בטמפרטורת חדר ובלחץ סטנדרטי לעד כמה שעות, תלוי באורך של מערך ה-CNT וכוחה של קרינת UV. קרינת UV, שנוצרה על ידי מנורה בעצמה גבוהה אד כספית ב 185 ננומטר ו 254 ננומטר, שוברת את הקשרים המולקולאר?...

המבוא של חומרים סינטטיים בעלי תכונות הרטבה מתכוננות אפשר יישומים רבים, כולל משטחי ניקוי עצמי והתקנים להפחתת גרר הידרודינמית. 6,7 מחקרים רבים מראים שדיווחו לכוון בהצלחה את מאפייני ההרטבה של חומר, אדם צריך להיות מסוגל להשתנות הכימיה של פני שטח וחספוס פני שטח טופוגרפי. 8-11 בין חומרים זמינים רבים אחרים סינטטיים, חומרי nanostructured משכו את מרבית תשומת הלב בשל החספוס שלהם הטבועים רב גווני פני השטח והשטח שלהם יכולים להיות פונקציונלית בקלות על ידי שיטות מקובלות. מספר דוגמאות לחומרים אלה כוללות nanostructured ZnO, 12,13 SiO 2, 12,14 איטו, 12 וצינורות פחם (CNT). 15-17 אנו מאמינים כי ביכולת הפיכה ללכוון את תכונות ההרטבה של CNT יש כוח משלה מאז שהם נחשבים כאחד החומרים המבטיחים ביותר לעתיד applications. CNT ניתן להפעיל הידרופילי ידי functionalizing השטח שלהם עם קבוצות פונקציונליות מחומצן, הציגו במהלך טיפול חמצון. נכון להיום, השיטה הנפוצה ביותר להציג adsorbates החמצן לCNT היא טכניקות הרטובות חמצון ידועות, הכוללת שימוש בחומצות חזקות וסוכני חמצון כגון חומצה חנקתית ומי חמצן. 18-20 טכניקות חמצון רטובות אלה הם קשים להיות מדורג עד רמה תעשייתית בגלל בטיחות ואיכות הסביבה והכמות הניכרת של זמן כדי להשלים את תהליך החמצון. בנוסף, שיטת ייבוש נקודה קריטית ייתכן שתצטרך להיות מועסקת על מנת למזער את ההשפעה של כוחות נימים שעלולות להרוס את המבנה המיקרוסקופי ויישור כולל של מערך ה-CNT במהלך תהליך הייבוש. טיפולי חמצון יבשים, כגון UV / אוזון וטיפולי פלזמת חמצן, מציעים תהליך חמצון בטוח יותר, מהיר יותר ומבוקר יותר בהשוואה לאמורהטיפולי חמצון רטובים. CNT יכול להתבצע הידרופובי על ידי הסרת קבוצות הפונקציונליות חומץ מצורפות מהשטח שלהם. עד כה, תהליכים מסובכים תמיד מעורבים בהפקת מערכי CNT הידרופובי מאוד. בדרך כלל, המערכים האלה צריכים להיות מצופים בכימיקלים שאינן הרטבה, כגון PTFE, ZnO, וfluoroalkylsilane, 15,21,22 או להיות מפויס באמצעות פלואור או פלזמת טיפול פחמימנים, כמו CF4 וCH 4. 16,23 למרות טיפולים הנ&quot;ל הם לא קשים מדי כדי להיות מדורג עד רמה תעשייתית, שהם אינם הפיכים. ברגע CNT נחשף לטיפולים אלה, הם כבר לא יכולים להיות שניתנו הידרופילי באמצעות שיטות חמצון נפוצות. השיטות שהוצגו במסמך זה עולים כי יכולת הרטיבות של מערכי ה-CNT יכולה להיות מכוונת צורה ישירה ובנוחות באמצעות שילוב של חמצון וואקום טיפולי חישול (איור 1) יבש. חמצןתהליכי dsorption וdesorption הנגרמים על ידי טיפולים אלה הם הפיכים מאוד בגלל האופי הלא ההרסני שלהם והעדר זיהומים אחרים. לפיכך, טיפולים אלה מאפשרים מערכי CNT שעברו שוב ושוב בין הידרופילי והידרופובי. יתר על כן, טיפולים אלה הם מאוד מעשיים וכלכליים, וניתן לשנות בקלות שכן הם יכולים להתבצע באמצעות כל תנור מסחרי ואקום וקרינת UV / אוזון או שואב פלזמת חמצן. שים לב כי מערכי מיושר אנכי CNT משמשים כאן גדלים על ידי תצהיר הטכניקה הסטנדרטית תרמית האדים הכימית (CVD). מערכים אלה גדלו בדרך כלל על מצעי זרז מצופים סיליקון רקיק בצינור תנור קוורץ תחת זרימה של פחם המכיל גזים מבשרים בטמפרטורה גבוהה. האורך הממוצע של המערכים יכול להיות מגוון מכמה מיקרומטרים למילימטר ארוך על ידי שינוי זמן הצמיחה.

<table><tbody><tr><td>Lindberg Blue M Mini-Mite tube furnace</td><td>Thermo Scientific</td><td>TF55030A</td><td>1&quot; tube furnace for CNT array growth</td></tr><tr><td>Electronic mass flow controllers</td><td>MKS</td><td>PFC-50 &amp;#960;MFC</td><td>Max flow rate of 1000 sccm </td></tr><tr><td>Electronic pressure controller</td><td>MKS</td><td>PC-90 &amp;#960;PC</td><td>Max pressure of 1000 Torr</td></tr><tr><td>1&quot; quartz tube</td><td>MTI Corp.</td><td>&amp;gt;EQ-QZTube-25GE-610</td><td>1&quot; D x 24&quot; L</td></tr><tr><td>Hydrogen gas</td><td>Airgas</td><td>HY UHP200</td><td>CNT array growth precursor gas, 99.999% purity</td></tr><tr><td>Ethylene gas</td><td>Matheson</td><td>G2250101</td><td>CNT array growth precursor gas, 99.999% purity</td></tr><tr><td>Argon gas</td><td>Airgas</td><td>AR UHP200</td><td>CNT array growth precursor gas, 99.999% purity</td></tr><tr><td>Silicon wafer</td><td>El-Cat</td><td>2449</td><td>With 300 nm polished thermal oxide layer</td></tr><tr><td>Iron pellets</td><td>Kurt J Lesker</td><td>EVMFE35EXEA</td><td>99.95% purity</td></tr><tr><td>Aluminum oxide pellets</td><td>Kurt J Lesker</td><td>EVMALO-1220B</td><td>99.99% purity</td></tr><tr><td>E-beam evaporator</td><td>CHA Industries</td><td>CHA Mark 40</td><td>For buffer and catalyst layer deposition</td></tr><tr><td>UV/ozone cleaner</td><td>BioForce Nanosciences</td><td>ProCleaner Plus</td><td>For oxidizing CNT array</td></tr><tr><td>Oxygen plasma cleaner</td><td>PVA TePla</td><td>M4L</td><td>For oxidizing CNT array</td></tr><tr><td>Vacuum oven</td><td>VWR</td><td>97027-664</td><td>For deoxidizing CNT array</td></tr><tr><td>SEM</td><td>Zeiss</td><td>1550 VP</td><td>For CNT array growth characterization</td></tr><tr><td>XPS</td><td>Surface Science</td><td>M-Probe</td><td>For surface chemistry characterization</td></tr><tr><td>Contact angle goniometer</td><td>ram&amp;#233;-hart</td><td>Model 190</td><td>For wetting properties characterization</td></tr></tbody></table>

dry oxidation and vacuum annealing treatments for tuning the wetting properties of carbon nanotube arrays

במאמר זה, אנו מתארים שיטה פשוטה הפיכים ללכוון את תכונות ההרטבה של פחמן Nanotube בציר אנכי (CNT) מערכים. כאן, מערכי CNT מוגדרים כצפיפות פחמן רב קירות מאונכים לכיוון מצע הגידול כתוצאה מתהליך צמיחה על ידי התצהיר הסטנדרטי תרמית האדים הכימי (CVD) טכניקה. 1,2 מערכי CNT אלה לאחר מכן נחשפים לואקום חישול טיפול כדי להפוך אותם יותר הידרופובי או לייבוש טיפול חמצון כדי להבהיר להם יותר הידרופילי. מערכי CNT הידרופובי ניתן להפעיל הידרופילי על ידי חשיפתם לייבוש טיפול חמצון, בעוד שניתן הפכו הידרופובי מערכי CNT הידרופילי על ידי חשיפתם לואקום חישול טיפול. באמצעות שילוב של שני הטיפולים, מערכי CNT ניתן להחליף שוב ושוב בין הידרופילי והידרופובי. 2 לכן, שילוב כזה מראה פוטנציאל גבוה מאוד בהרבה יישומים תעשייתיים וצרכניים,כולל מערכת אספקת סמים וsupercapacitors מתח הגבוה צפיפות. 3-5 המפתח ללהשתנות יכולת הרטיבות של מערכי ה-CNT הוא לשלוט על ריכוז פני השטח של adsorbates חמצן. בעיקרון adsorbates חמצן יכול להיות הציג על ידי חשיפה למערכי ה-CNT כל טיפול חמצון. כאן אנו משתמשים בטיפולים יבשים חמצון, כגון פלזמת חמצן וUV / אוזון, functionalize את פני השטח של CNT עם קבוצות פונקציונליות מחומצן. קבוצות פונקציונליות חומץ אלה מאפשרים קשר מימן בין פני השטח של ה-CNT ומולקולות מים ליצירה, עיבוד CNT הידרופילי. כדי להפוך אותם הידרופובי, חמצן adsorbed יש להסיר מפני השטח של ה-CNT. כאן אנו מעסיקים טיפול חישול ואקום כדי לגרום לתהליך desorption חמצן. מערכי ה-CNT עם משטח ריכוז נמוך מאוד של החמצן adsorbates מפגינים התנהגות superhydrophobic.

שיטת CVD תוארה לעיל תוצאות במערכים צפופים מיושר אנכי רבי חומה CNT בעלי קוטר, מספר אופייני לקיר, ומרווח-Nanotube בין של כ 12-20 ננומטר, 8-16 קירות, ו40-100 ננומטר, בהתאמה. האורך הממוצע של המערכים יכול להיות מגוון מכמה מיקרומטרים ארוכים (איור 6 א) לעוד מילימטר (איור 6 ב)...

Watch this Scientific Journal Video about Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays at JoVE.com

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

מאמר זה מתאר שיטה פשוטה לפברק מערכי פחמן מיושר אנכי על ידי CVD ולאחר מכן מנגינת נכסי הרטבתם על ידי חשיפתם לואקום חישול או טיפול חמצון יבש.

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 ...

dry-oxidation-vacuum-annealing-treatments-for-tuning-wetting

Research

JoVE Journal

Engineering

14.9K Views.  California Institute of Technology. מאמר זה מתאר שיטה פשוטה לפברק מערכי פחמן מיושר אנכי על ידי CVD ולאחר מכן מנגינת נכסי הרטבתם על ידי חשיפתם לואקום חישול או טיפול חמצון יבש.

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

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

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1, 2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. 
Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3.

We present methods for fabrication of patterned microstructures of vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), and their use as master molds for production of polymer microstructures with organized nanoscale surface texture. The CNT forests are densified by condensation of solvent onto the substrate, which significantly increases their packing density and enables self-directed formation of 3D shapes.

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 ...

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 ...

Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates

In recent years &pi;-conjugated organic semiconductors have emerged as the active material in a number of diverse applications including large-area, low-cost displays, photovoltaics, printable and flexible electronics and organic spin valves. Organics allow (a) low-cost, low-temperature processing and (b) molecular-level design of electronic, optical and spin transport characteristics. Such features are not readily available for mainstream inorganic semiconductors, which have enabled organics to carve a niche in the silicon-dominated electronics market. The first generation of organic-based devices has focused on thin film geometries, grown by physical vapor deposition or solution processing. However, it has been realized that organic nanostructures can be used to enhance performance of above-mentioned applications and significant effort has been invested in exploring methods for organic nanostructure fabrication.	
A particularly interesting class of organic nanostructures is the one in which vertically oriented organic nanowires, nanorods or nanotubes are organized in a well-regimented, high-density array. Such structures are highly versatile and are ideal morphological architectures for various applications such as chemical sensors, split-dipole nanoantennas, photovoltaic devices with radially heterostructured "core-shell" nanowires, and memory devices with a cross-point geometry. Such architecture is generally realized by a template-directed approach. In the past this method has been used to grow metal and inorganic semiconductor nanowire arrays. More recently &pi;-conjugated polymer nanowires have been grown within nanoporous templates. However, these approaches have had limited success in growing nanowires of technologically important &pi;-conjugated small molecular weight organics, such as tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3), rubrene and methanofullerenes, which are commonly used in diverse areas including organic displays, photovoltaics, thin film transistors and spintronics.	
Recently we have been able to address the above-mentioned issue by employing a novel "centrifugation-assisted" approach. This method therefore broadens the spectrum of organic materials that can be patterned in a vertically ordered nanowire array. Due to the technological importance of Alq3, rubrene and methanofullerenes, our method can be used to explore how the nanostructuring of these materials affects the performance of aforementioned organic devices. The purpose of this article is to describe the technical details of the above-mentioned protocol, demonstrate how this process can be extended to grow small-molecular organic nanowires on arbitrary substrates and finally, to discuss the critical steps, limitations, possible modifications, trouble-shooting and future applications.

We report a simple method for fabricating an ultrahigh density array of vertically ordered small-molecular organic nanowires. This method allows for synthesis of complex heterostructured hybrid nanowire geometries, which can be inexpensively grown on arbitrary substrates. These structures have potential applications in organic electronics, optoelectronics, chemical sensing, photovoltaics and spintronics.

מערך צפיפות ultrahigh של nanowires אורגני קטן מולקולרי בציר אנכי על מצעים שרירותיים

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

ניתוח של ממשקי מגע עבור יחיד התקני Nanowire גן

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs along the interface between the fuel and core materials. Simultaneously, dynamic changes in thermal and chemical potentials across the micro/nanostructured materials result in concomitant electrical energy generation induced by charge transfer in the form of a high-output voltage pulse. We demonstrate the entire procedure of a thermopower wave experiment, from synthesis to evaluation. Thermal chemical vapor deposition and the wet impregnation process are respectively employed for the synthesis of a multi-walled carbon nanotube array and a hybrid composite of picric acid/sodium azide/multi-walled carbon nanotubes. The prepared hybrid composites are used to fabricate a thermopower wave generator with connecting electrodes. The combustion of the hybrid composite is initiated by laser heating or Joule-heating, and the corresponding combustion propagation, direct electrical energy generation, and real-time temperature changes are measured using a high-speed microscopy system, an oscilloscope, and an optical pyrometer, respectively. Furthermore, the crucial strategies to be adopted in the synthesis of hybrid composite and initiation of their combustion that enhance the overall thermopower wave energy transfer are proposed.

A protocol for conducting thermopower wave experiments is presented. The synthesis of hybrid composites of a chemical fuel and micro/nanostructured material, manufacturing of a thermopower wave generator, and methods for measuring the corresponding physical phenomena are described.

הכנה והערכה של חומרים מרוכבים היברידיים כימי דלק ורב חומת פחמן בחקר גלי Thermopower

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs ...

Functionalization and Dispersion of Carbon Nanomaterials Using an Environmentally Friendly Ultrasonicated Ozonolysis Process

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the as-received form, carbon nanomaterials, such as carbon nanotubes (CNTs) or graphene nanoplatelets (GNPs), may contain large agglomerates. Both agglomerates and impurities will diminish the benefits of the unique electrical and mechanical properties offered when CNTs or GNPs are incorporated into polymers or composite material systems. Whilst a variety of methods exist to functionalize carbon nanomaterials and to create stable dispersions, many the processes use harsh chemicals, organic solvents, or surfactants, which are environmentally unfriendly and may increase the processing burden when isolating the nanomaterials for subsequent use. The current research details the use of an alternative, environmentally friendly technique for functionalizing CNTs and GNPs. It produces stable, aqueous dispersions free of harmful chemicals. Both CNTs and GNPs can be added to water at concentrations up to 5 g/L and can be recirculated through a high-powered ultrasonic cell. The simultaneous injection of ozone into the cell progressively oxidizes the carbon nanomaterials, and the combined ultrasonication breaks down agglomerates and immediately exposes fresh material for functionalization. The prepared dispersions are ideally suited for the deposition of thin films onto solid substrates using electrophoretic deposition (EPD). CNTs and GNPs from the aqueous dispersions can be readily used to coat carbon- and glass-reinforcing fibers using EPD for the preparation of hierarchical composite materials.

Here, a novel method for the functionalization and stable dispersion of carbon nanomaterials in aqueous environments is described. Ozone is injected directly into an aqueous dispersion of carbon nanomaterial that is continuously recirculated through a high-powered ultrasonic cell.

פונקציונליזציה ופיזור של פחמן ננו באמצעות תהליך ידידותי לסביבה Ultrasonicated Ozonolysis

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the ...

Environment

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 of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them good candidates for high sensitivity biosensors. When a charged molecule binds to such a sensor surface, it alters the carrier density5 in the sensor, resulting in changes in its DC conductance. However, in an ionic solution a charged surface also attracts counter-ions from the solution, forming an electrical double layer (EDL). This EDL effectively screens off the charge, and in physiologically relevant conditions ~100 millimolar (mM), the characteristic charge screening length (Debye length) is less than a nanometer (nm). Thus, in high ionic strength solutions, charge based (DC) detection is fundamentally impeded6-8.
We overcome charge screening effects by detecting molecular dipoles rather than charges at high frequency, by operating carbon nanotube field effect transistors as high frequency mixers9-11. At high frequencies, the AC drive force can no longer overcome the solution drag and the ions in solution do not have sufficient time to form the EDL. Further, frequency mixing technique allows us to operate at frequencies high enough to overcome ionic screening, and yet detect the sensing signals at lower frequencies11-12. Also, the high transconductance of SWNT transistors provides an internal gain for the sensing signal, which obviates the need for external signal amplifier.
Here, we describe the protocol to (a) fabricate SWNT transistors, (b) functionalize biomolecules to the nanotube13, (c) design and stamp a poly-dimethylsiloxane (PDMS) micro-fluidic chamber14 onto the device, and (d) carry out high frequency sensing in different ionic strength solutions11.

We describe the device fabrication and measurement protocol for carbon nanotube based high frequency biosensors. The high frequency sensing technique mitigates the fundamental ionic (Debye) screening effect and allows nanotube biosensor to be operated in high ionic strength solutions where conventional electronic biosensors fail. Our technology provides a unique platform for point-of-care (POC) electronic biosensors operating in physiologically relevant conditions.

המצאה של Biosensor Nanotube פחמן בתדירות גבוהה Nanoelectronic לחישה בפתרוני כוח יוניים גבוהים

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them ...

Bioengineering

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 ...

Tuning the Acidity of Pt/ CNTs Catalysts for Hydrodeoxygenation of Diphenyl Ether

We herein present a method for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs. By varying the weight of various solid acid nanosheets, a series of Pt/xHMNO6/CNTs with different solid acid compositions (x = 5, 20 wt%; M = Nb, Ta; N = Mo, W) have been prepared by carbon nanotube pretreatment, protonic exchange, solid acid exfoliation, aggregation and finally Pt particles impregnation. The Pt/xHMNO6/CNTs are characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and NH3-temperature programmed desorption. The study revealed that HNbWO6 nanosheets were attached on CNTs, with some edges of the nanosheets being bent in shape. The acid strength of the supported Pt catalysts increases in the following order: Pt/CNTs &#60; Pt/5HNbWO6/CNTs &#60; Pt/20HNbMoO6/CNTs &#60; Pt/20HNbWO6/CNTs &#60; Pt/20HTaWO6/CNTs. In addition, the catalytic hydroconversion of lignin-derived model compound: diphenyl ether using the synthesized Pt/20HNbWO6 catalyst has been investigated.

A protocol for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs is presented.

כוונון החומציות של מזרזים Pt/CNTs להידרוחמצון אתר

We herein present a method for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs. By varying the weight of various solid acid ...