עבודה זו נתמכה כלכלית על ידי NSERC, CSEE, nanobridge וTRLabs.

כאמור, שני השלבים העיקריים בתהליך הייצור מבוסס AAO הם (א) סינתזה של התבנית הריקה בAAO שרירותי (בעיקר מוליך ו / או שקוף) מצעים (תיאור סכמטי באיור 1) ו (ב) גידול של קטן nanowires האורגני המולקולרי בתוך nanopores של תבנית AAO (איור 2). בסעיף זה אנו מספקים תיאור מפורט של תהליכים אלה. 1. צמיחה של (AAO) תחמוצת אלומיניום anodic תבניות על מצעי אלומיניום מוליך <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליצור תבניות אלומיניום nanoporous ידי רדידי אלומיניום ליטוש ראשונים ולאחר מכן של פרופילי אלומיניום (או electrochemically חמצון) אותם. בגין על ידי חיתוך (~ 2 x 2 ס&quot;מ 2) יריעות קטנות של אלומיניום unpolished טוהר גבוה (99.997%) עם 250 מיקרומטר עובי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקום electropolishing, משמש תהליך ליטוש כימי פשוטים יותר 18. להטביע מספר קטן של 2 ס&quot;מ 2 גיליונות X 2 בחנקן-החומצה זרחתית etchant על 80 מעלות צלזיוס על פלטה חמה למשך 5 דקות. </li></ol> הערה: פתרון החומצה חנקתית-זרחתית המשמש לטרום לטפל יריעות האלומיניום הוא 15 חלקים 68% חומצה חנקתית ו85 חלקים 85% חומצה זרחתית. צעד ליטוש הוא הכרחי לפני anodization בגלל חספוס פני השטח של אלומיניום כפי שנרכש הוא בסדר גודל של כמה מיקרונים, אשר יוצר שדה חשמלי לא אחיד על פני השטח ומונע היווצרות של נקבוביות מערך מסודרות. בספרות, electropolishing כבר נעשה שימוש נרחב למטרה זו 2,3. עם זאת, ליטוש הכימי הוא אלטרנטיבה זולה וקלה, שגם מניבה משטחים מלוטשים עם חלקות (או יותר) דומות 18. <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר תחריט, לנטרל את שקפים בסודיום הידרוקסיד ז 1 במשך 20 דקות. שקפים אלה &quot;כימיים מלוטשים&quot; מוכנים כעת להיות anodized. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את יריעות האלומיניום מלוטשות לתאים שטוחים ואנודייז במשך 15 דקות עם 3% oxalחומצת IC ב 40 V DC משוא פנים. </li></ol> הערה: לקבלת דוגמיות לסכל תהליך anodization שני שלבים מבוצע כדי לשפר נקבוביות הזמנת 2,3,19. הצעד ראשון זו ייצור שכבת תחמוצת נקבובית על פני השטח ואל גומות בקנה מידה ננו בממשק האלומיניום / אלומינה, שישמשו כאתרי החניכה לצמיחה נקבובית במהלך השלב השני של anodization. <ol start="5" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט את המדגם בחומצה כרומי-זרחתית על ידי הוצאתו מהתא השטוח. לטבול את הדגימה בכוס של etchant על צלחת חמה ב 60 מעלות צלזיוס במשך ~ 30 דקות כדי להסיר את שכבת תחמוצת הראשונית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על תהליך anodization (שלב 1.4) עבור 2.5 דקות, תוך שמירה על כל הפרמטרים האחרים ללא שינוי. נסה ליישר את נייר הכסף בדירה התא כך שאותו אזור אנודייז בצעד (1.4) שוב יהיה חשוף לאלקטרוליט. </li></ol> שימו לב: הזמן של צעד anodization הסופי קובע את עובי הסופישכבת תחמוצת וניתן לשנות בהתאם. משך זמן של 2.5 דקות. מתאים לעובי סרט (אורך נקבובית) של ~ 500 ננומטר. בסופו של השלב השני nanopore מערך מסודר נוצר בשכבת אלומינה anodic. Anodization ומחזור התחריט ניתן לחזור כדי לשפר את הסידור נקבובית יותר. <ol start="7" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להטביע את התבנית ב5% חומצה זרחתית בטמפרטורת חדר למשך 40 דקות כדי לדלל את שכבת המחסום בתחתית את nanopores ולהרחיב את קוטר nanopore. קוטר nanopore סופי לאחר שלב זה הוא ~ 60-70 ננומטר. </li></ol> 2. צמיחה של תבניות AAO על מצעים שקופים (זכוכית) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד את המערכת רב שכבתית הבאה ברצף על שקופיות זכוכית ניקו: טיו 2 (20 ננומטר, תצהיר שכבה אטומי), Au (7 ננומטר, המקרטעת), אל (1 מיקרומטר, רושף). </li></ol> הערה: שכבת Au פועלת כאלקטרודה, הנדרשת לanodization, ולא להתדרדר שקיפות 20 &lt;/ Sup&gt;. 2 מעשי הדוד כשכבת הדבקה שקופה בין Au ומצע זכוכית. <ol start="2" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף האלקטרודה רדיד אל פני השטח של הסרט הדק של אלומיניום אנודייז להיות באמצעות כסף אפוקסי מוליך. זה יגרום חיבור מתאים ממקור כוח לדוגמה, תוך שיפור הפצה נוכחית. </li></ol> הערה: מאחר שיש מעט מאוד הוא אלומיניום שהונח על מצע הזכוכית, ליטוש טכניקות שהוזכרו קודם הם לא בר קיימא כדי לשטח את משטח האלומיניום. במקום זאת, פרוטוקול זה משנה את הליך anodization לשלב צעד anodization / תחריט אחר. <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען המדגם לתא השטוח ואנודייז סרט דק האלומיניום למשך 4 דקות באמצעות 3% חומצה אוקסלית ב30 הטיה V DC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבלי להסיר את הדגימה מהתאים שטוחים, יש לשטוף את התא במי DI ולחרוט תבנית בחומצה כרומית-זרחתית על 60 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 על ידי שפיכת etchant אני החםn לתא. </li></ol> הערה: הטמפרטורה של etchant מייד תתחיל לרדת פעם אחת זה כבר זרם לתא. לפיכך, את משך הזמן של תחריט הוא גדל לשעת 1 מ 30 דקות לדגימות הרדיד כדי להבטיח שכל סרט חמצון מוסר. <ol start="5" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את התא שוב ואנודייז בפעם שנייה באותם תנאים כמו הראשון; למשך 4 דקות, באמצעות 3% חומצה אוקסלית ב30 V DC משוא פנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזרו על פעולה (2.4). מבלי להסיר את הדגימה מהתאים שטוחים, יש לשטוף את התא במי DI ולחרוט תבנית בחומצה כרומית-זרחתית על 60 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 על ידי שפיכת etchant החם לתא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את התא בפעם האחרונה ולבצע את צעד anodization (והאחרון) השלישי, באמצעות 3% חומצה אוקסלית ב30 V DC. לפקח הנוכחי של המערכת, כדי לקבוע מתי להפסיק. </li></ol> הערה: את הצרכים הנוכחיים כדי להיות במעקב בזמן הסופיodization. אחרי השניות הראשונות, הנוכחי מייצב בסביבות 1-2 אמפר. זה מצביע על anodization האחיד מתקיים. לאחר תהליך anodization צרך אלומיניום שנותר, תמיסת אלקטרוליט (3% חומצה אוקסלית) תבוא למגע עם שכבת הזהב הבסיסית, דבר שתגרום לעלייה חדה בanodization הנוכחי (איור 3). בשלב זה, anodization הוא עצר. הזמן צריך להיות בערך סביב סימן 4 דקות. עלייה זו בנוכחי לא נצפתה בדגימות נייר כסף (איור 3), כי שכבת מחסום אחידה מפרידה את הפתרון ומצע מתכת. <ol start="8" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע צעד התרחבות נקבובית, בדומה לפרוטוקול מדגם הרדיד על ידי השריית את התבנית ב5% חומצה זרחתית בטמפרטורת חדר למשך 40 דקות. </li></ol> הערה:. זה יהיה להרחיב את הנקבוביות אך מאז תהליך anodization אכל דרך שכבת המחסום שלא ייותר כדי לדלל אלחוטיgure 4 מציג את המבנה שכבתי של מצע זכוכית / 20 ננומטר אל הנקבובי טיו 2/7 ננומטר Au / 500 ננומטר 2 O 3 עם היעדר שכבת מחסום ונקבובי באופן ברור שבבסיס נחשף לסרט דק Au. ציור 5a ו5b מראה AAO הריק תבניות בנייר כסף ומצעי זכוכית בהתאמה. 3. צנטריפוגה צמיחת סיוע של nanowires אורגני המולקולריים קטן בתוך הנקבובית של תבנית AAO <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכין תמיסה רוויה של אורגני המולקולרי הקטנה בממס מתאים. </li></ol> שים לב: המולקולות האורגניות הבאות והממסים היו בשימוש: rubrene באצטון, ALQ 3 בכלורופורם וPCBM בטולואן. מכאן והלאה PCBM מכונה מולקולה של עניין. <ol start="2" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את התבניות לתחתית מבחנת צנטריפוגה כגון כי האזור עומד בפני אנודייז עליון של המבחנה. הצינור חייב להיות דואר גדוליכול להוציא כדי שתתאים לדוגמא בפנים. </li></ol> הערה: לקבלת דוגמיות נייר כסף, כדאי להשתמש רקיק בגודל דומה לתמיכה בנייר הכסף ולמנוע כיפוף במהלך צנטריפוגה כפי שיתואר להלן תרשים 2 מציג תיאור סכמטי של איך המדגם הוא רכוב בצנטריפוגה.. <ol start="3" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש פיפטה כדי למלא את המבחנה עם פתרון PCBM מספיק כך שהתבנית היא שקועה לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המבחנה בצנטריפוגה ולהפעיל למשך 5 דקות ב 6000 סל&quot;ד. </li></ol> הערה: אם הדגימות היו רכובים במבחנה בזווית, להבטיח את המבחנה היא רכוב בצורה כזאת, כי פני השטח anodized הוא מצביעים לכיוון המרכז של צנטריפוגות (איור 2). <ol start="5" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהפסיקה צנטריפוגות, לפרוק את המבחנות ולשפוך את פתרון PCBM מן הצינורות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסירו את התבניות מהמבחנות, או Leave בתחתית, ל~ 1 דקות לייבוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 3.2-3.6 כך שהסכום כולל של ריצות צנטריפוגות 5-10 כבר בוצע. </li></ol> הערה: במצבים בהם יש מסיסות נמוכה של המולקולה הקטנה בה ממס, יותר ריצות צנטריפוגות יעזרו הפקדה יותר מהותיות בnanopores. <ol start="8" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הדגימה מתחתית המבחנה ולהשתמש בקיסם אוזניים הטבולים בטולואן (או ממס בהתאמה) כדי לנקות בעדינות את פני השטח של התבנית, מסיר כל חומר שנשאר מעל על פני השטח של התבנית. </li></ol>

<ol>
	<li>Martin, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomaterials:+a+membrane-based+synthetic+approach.">Nanomaterials: a membrane-based synthetic approach.</a> Science. , (1994).</li><li>Pramanik, S., Kanchibotla, B., Sarkar, S., Tepper, G., Bandyopadhyay, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Self-Assembly+of+Nanostructures:+Fabrication+and+Device+Applications.">Electrochemical Self-Assembly of Nanostructures: Fabrication and Device Applications.</a> Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology. 13, 273-332 (2011).</li><li>Kanchibotla, B., Pramanik, S., Bandyopadhyay, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+nanostructures+using+nanoporous+alumina+template.">Self-assembly of nanostructures using nanoporous alumina template.</a> Nano and Molecular Electronics Handbook. Chapter 9, (2007).</li><li>Pramanik, S., Stefanita, C. -. G., 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=Observation+of+extremely+long+spin+relaxation+times+in+an+organic+nanowire+spin+valve.">Observation of extremely long spin relaxation times in an organic nanowire spin valve.</a> Nat. Nano. 2 (4), 216-219 (2007).</li><li>Alam, K. M., Bodepudi, S. C., Starko-Bowes, R., Pramanik, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+spin+relaxation+in+rubrene+nanowire+spin+valves.">Suppression of spin relaxation in rubrene nanowire spin valves.</a> Applied Physics Letters. 101 (19), 192403 (2012).</li><li>Alam, K. M., Singh, A. P., Starko-Bowes, R., Bodepudi, S. C., Pramanik, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template-Assisted+Synthesis+of+&#960;-Conjugated+Molecular+Organic+Nanowires+in+the+Sub-100+nm+Regime+and+Device+Implications.">Template-Assisted Synthesis of &#960;-Conjugated Molecular Organic Nanowires in the Sub-100 nm Regime and Device Implications.</a> Advanced Functional Materials. 22 (15), 3298-3306 (2012).</li><li>Zhang, D., Luo, L., Liao, Q., Wang, H., Fu, H., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polypyrrole/ZnS+Core/Shell+Coaxial+Nanowires+Prepared+by+Anodic+Aluminum+Oxide+Template+Methods.">Polypyrrole/ZnS Core/Shell Coaxial Nanowires Prepared by Anodic Aluminum Oxide Template Methods.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 115 (5), 2360-2365 (2011).</li><li>Kim, F. S., Ren, G., Jenekhe, 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=One-Dimensional+Nanostructures+of+&#960;-Conjugated+Molecular+Systems:+Assembly,+Properties,+and+Applications+from+Photovoltaics,+Sensors,+and+Nanophotonics+to+Nanoelectronics.">One-Dimensional Nanostructures of &#960;-Conjugated Molecular Systems: Assembly, Properties, and Applications from Photovoltaics, Sensors, and Nanophotonics to Nanoelectronics.</a> Chem. Mater. 23 (3), 682-732 (2010).</li><li>Brock, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Membrane filtration: a user's guide and reference manual. , (1983).</li><li>Valizadeh, S., George, J., Leisner, P., Hultman, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+deposition+of+Co+nanowire+arrays;+quantitative+consideration+of+concentration+profiles.">Electrochemical deposition of Co nanowire arrays; quantitative consideration of concentration profiles.</a> Electrochimica Acta. 47 (6), 865-874 (2001).</li><li>Nasirpouri, F., Southern, P., Ghorbani, M., Iraji zad, A., Schwarzacher, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GMR+in+multilayered+nanowires+electrodeposited+in+track-etched+polyester+and+polycarbonate+membranes.">GMR in multilayered nanowires electrodeposited in track-etched polyester and polycarbonate membranes.</a> Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 308 (1), 35-39 (2007).</li><li>Diggle, J. W., Downie, T. C., Goulding, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anodic+oxide+films+on+aluminum.">Anodic oxide films on aluminum.</a> Chemical Reviews. 69 (3), 365-405 (1969).</li><li>Steinhart, M., Wehrspohn, R. B., G&#246;sele, U., Wendorff, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotubes+by+Template+Wetting:+A+Modular+Assembly+System.">Nanotubes by Template Wetting: A Modular Assembly System.</a> Angewandte Chemie International Edition. 43 (11), 1334-1344 (2004).</li><li>Al-Kaysi, R. O., Ghaddar, T. H., Guirado, G. <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+One-Dimensional+Organic+Nanostructures+Using+Anodic+Aluminum+Oxide+Templates.">Fabrication of One-Dimensional Organic Nanostructures Using Anodic Aluminum Oxide Templates.</a> Journal of Nanomaterials. 2009, 1-14 (2009).</li><li>Lee, J. W., Kim, 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=Light-Emitting+Rubrene+Nanowire+Arrays:+A+Comparison+with+Rubrene+Single+Crystals.">Light-Emitting Rubrene Nanowire Arrays: A Comparison with Rubrene Single Crystals.</a> Advanced Functional Materials. 19 (5), 704-710 (2009).</li><li>Pramanik, S., Bandyopadhyay, S., Garre, K., Cahay, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normal+and+inverse+spin-valve+effect+in+organic+semiconductor+nanowires+and+the+background+monotonic+magnetoresistance.">Normal and inverse spin-valve effect in organic semiconductor nanowires and the background monotonic magnetoresistance.</a> Physical Review B. 74 (23), 235329 (2006).</li><li>Alam, K. M., Pramanik, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-field+magnetoresistance+in+nanowire+organic+spin+valves.">High-field magnetoresistance in nanowire organic spin valves.</a> Physical Review B. 83 (24), 245206 (2011).</li><li>Alam, K. M., Singh, A. P., Bodepudi, S. C., Pramanik, S. <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+hexagonally+ordered+nanopores+in+anodic+alumina:+An+alternative+pretreatment.">Fabrication of hexagonally ordered nanopores in anodic alumina: An alternative pretreatment.</a> Surface Science. 605 (3-4), 441-449 (2011).</li><li>Masuda, H., Hasegwa, F., Ono, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Ordering+of+Cell+Arrangement+of+Anodic+Porous+Alumina+Formed+in+Sulfuric+Acid+Solution.">Self-Ordering of Cell Arrangement of Anodic Porous Alumina Formed in Sulfuric Acid Solution.</a> Journal of The Electrochemical Society. 144 (5), L127-L130 (1997).</li><li>Stec, H. M., Williams, R. J., Jones, T. S., Hatton, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrathin+Transparent+Au+Electrodes+for+Organic+Photovoltaics+Fabricated+Using+a+Mixed+Mono-Molecular+Nucleation+Layer.">Ultrathin Transparent Au Electrodes for Organic Photovoltaics Fabricated Using a Mixed Mono-Molecular Nucleation Layer.</a> Advanced Functional Materials. 21 (9), 1709-1716 (2011).</li><li>Schettino, V., Pagliai, M., Ciabini, L., Cardini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Vibrational+Spectrum+of+Fullerene+C60.">The Vibrational Spectrum of Fullerene C60.</a> J. Phys. Chem. A. 105, 11192-11196 (2001).</li><li>Lee, Y., Lee, S., Kim, K., Lee, J., Han, K., Kim, J., Joo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+nanoparticle+of+organic+p-type+and+n-type+hybrid+materials:+nanoscale+phase+separation+and+photovoltaic+effect.">Single nanoparticle of organic p-type and n-type hybrid materials: nanoscale phase separation and photovoltaic effect.</a> J. Mater. Chem. 22, 2485-2490 (2012).</li><li>Bodepudi, S. C., Bachman, D., Pramanik, S. <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+Highly+Ordered+Cylindrical+Nanopores+with+Modulated+Diameter+Using+Anodic+Alumina.">Fabrication of Highly Ordered Cylindrical Nanopores with Modulated Diameter Using Anodic Alumina.</a> , 1-4 (2011).</li><li>Vlad, A., Melinte, S., M&#225;t&#233;fi-Tempfli, M., Piraux, L., M&#225;t&#233;fi-Tempfli, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertical+Nanowire+Architectures:+Statistical+Processing+of+Porous+Templates+Towards+Discrete+Nanochannel+Integration.">Vertical Nanowire Architectures: Statistical Processing of Porous Templates Towards Discrete Nanochannel Integration.</a> Small. 6 (18), 1974-1980 (2010).</li><li>Jo, S. H., Kim, K. -. H., Lu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Density+Crossbar+Arrays+Based+on+a+Si+Memristive+System.">High-Density Crossbar Arrays Based on a Si Memristive System.</a> Nano Letters. 9 (2), 870-874 (2009).</li><li>Haberkorn, N., Gutmann, J. S., Theato, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template-Assisted+Fabrication+of+Free-Standing+Nanorod+Arrays+of+a+Hole-Conducting+Cross-Linked+Triphenylamine+Derivative:+Toward+Ordered+Bulk-Heterojunction+Solar+Cells.">Template-Assisted Fabrication of Free-Standing Nanorod Arrays of a Hole-Conducting Cross-Linked Triphenylamine Derivative: Toward Ordered Bulk-Heterojunction Solar Cells.</a> ACS Nano. 3 (6), 1415-1422 (2009).</li><li>Aryal, M., Buyukserin, F., 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=Imprinted+large-scale+high+density+polymer+nanopillars+for+organic+solar+cells.">Imprinted large-scale high density polymer nanopillars for organic solar cells.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures. 26 (6), 2562 (2008).</li><li>Lee, J. H., Kim, D. 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=Enhanced+solar-cell+efficiency+in+bulk-heterojunction+polymer+systems+obtained+by+nanoimprinting+with+commercially+available+AAO+membrane+filters.">Enhanced solar-cell efficiency in bulk-heterojunction polymer systems obtained by nanoimprinting with commercially available AAO membrane filters.</a> Small (Weinheim an Der Bergstrasse, Germany). 5 (19), 2139-2143 (2009).</li><li>Allen, J. E., Black, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+Power+Conversion+Efficiency+in+Bulk+Heterojunction+Organic+Solar+Cells+with+Radial+Electron+Contacts.">Improved Power Conversion Efficiency in Bulk Heterojunction Organic Solar Cells with Radial Electron Contacts.</a> ACS Nano. 5 (10), 7986-7991 (2011).</li><li>Slota, J. E., He, X., Huck, W. T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+nanoscale+morphology+in+polymer+photovoltaic+devices.">Controlling nanoscale morphology in polymer photovoltaic devices.</a> Nano Today. 5 (3), 231-242 (2010).</li><li>Chidichimo, G., Filippelli, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Solar+Cells:+Problems+and+Perspectives.">Organic Solar Cells: Problems and Perspectives.</a> International Journal of Photoenergy. 2010, 1-11 (2010).</li><li>O'Carroll, D. M., Fakonas, J. S., Callahan, D. M., Schierhorn, M., Atwater, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-Polymer-Metal+Split-Dipole+Nanoantennas.">Metal-Polymer-Metal Split-Dipole Nanoantennas.</a> Advanced Materials. 24 (23), (2012).</li><li>Zheng, J. Y., Yan, Y., 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=Hydrogen+Peroxide+Vapor+Sensing+with+Organic+Core/Sheath+Nanowire+Optical+Waveguides.">Hydrogen Peroxide Vapor Sensing with Organic Core/Sheath Nanowire Optical Waveguides.</a> Advanced Materials. 24 (35), (2012).</li><li>Zhang, L., Meng, F., 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=A+novel+ammonia+sensor+based+on+high+density,+small+diameter+polypyrrole+nanowire+arrays.">A novel ammonia sensor based on high density, small diameter polypyrrole nanowire arrays.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 142 (1), 204-209 (2009).</li><li>Cui, Q. H., Jiang, L., Zhang, C., Zhao, Y. S., Hu, W., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coaxial+Organic+p-n+Heterojunction+Nanowire+Arrays:+One-Step+Synthesis+and+Photoelectric+Properties.">Coaxial Organic p-n Heterojunction Nanowire Arrays: One-Step Synthesis and Photoelectric Properties.</a> Advanced Materials. 24 (17), 2332-2336 (2012).</li><li>Duvail, J. L., Long, Y., Cuenot, S., Chen, Z., Gu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+electrical+properties+of+conjugated+polymer+nanowires+with+the+diameter.">Tuning electrical properties of conjugated polymer nanowires with the diameter.</a> Applied Physics Letters. 90, 102114 (2007).</li><li>Briseno, A. L., Mannsfeld, S. C. B., Jenekhe, S. A., Bao, Z., 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=Introducing+organic+nanowire+transistors.">Introducing organic nanowire transistors.</a> Materials Today. 11 (4), 38-47 (2008).</li><li>Kippelen, B., Br&#233;das, J. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+photovoltaics.">Organic photovoltaics.</a> Energy &amp; Environmental Science. 2 (3), 251-261 (2009).</li><li>G&#252;nes, S., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+polymer-based+organic+solar+cells.">Conjugated polymer-based organic solar cells.</a> Chemical Reviews. 107 (4), 1324-1338 (2007).</li><li>Coakley, K. M., McGehee, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+Polymer+Photovoltaic+Cells.">Conjugated Polymer Photovoltaic Cells.</a> Chem. Mater. 16 (23), 4533-4542 (2004).</li></ol>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

תמונה גופנית לצמיחה Nanowire חשוב קודם להבין את שיטת הגידול של nanowires האורגני באופן מלא. ברגע שאנחנו יודעים בדיוק איך הם גדלים ויוצרים את עצמם בנקבוביות שאנחנו יכולים להשתמש בשיטה זו בתצהיר למהנדס ננו, מכשירים וחומרים. בעבר, nanowires הפולי?...

שיטת תבנית בסיוע משמשת בדרך כלל לייצור של מערכי nanowire בכיוון אנכי 1-3. שיטה זו מאפשרת ייצור פשוט של גיאומטריות nanowire מורכבות כגון צירי 4-6 או רדיאלית 7 superlattice nanowire heterostructured, שהם לעתים קרובות רצויים ביישומים אלקטרוניים ואופטיים שונים. בנוסף, מדובר בשיטת nanosynthesis בעלות נמוכה, מלמטה למעלה עם תפוקה גבוהה וצדדי. כתוצאה מכך, מכוונת תבנית שיטות צברו פופולריות עצומה בקרב חוקרים ברחבי העולם 2,3. הרעיון הבסיסי של &quot;שיטת תבנית מכוונת&quot; הוא כדלקמן. ראשית תבנית היא מפוברקת, שמכילה מערך של nanopores הגלילי בכיוון אנכי. בשלב בא, את החומר הרצוי מופקד בתוך nanopores עד מלאות את הנקבוביות. כתוצאה מכך החומר הרצוי מאמץ את המורפולוגיה הנקבובית ומהווה מערך nanowire מתארח בתוך template. לבסוף, בהתאם ליישום היעד, תבנית המארח ניתן להסיר. עם זאת, זה גם הורס את הסדר האנכי. הגיאומטריה והממדים של ננו הסופי לחקות את המורפולוגיה הנקבובית ולכן הסינתזה של תבנית המארח הוא חלק קריטי בתהליך הייצור. סוגים שונים של תבניות nanoporous דווחו בספרות 8. את התבניות הנפוצות ביותר כוללות (א) פולימר קרום מסלול-חרוט, (ב) קופולימרים לחסום ו( ג) תחמוצת אלומיניום anodic (AAO) תבניות. כדי ליצור את הקרומים חרוטים מסלול פולימר רדיד פולימר הוא מוקרן עם יונים עתירי אנרגיה, אשר חודרים לחלוטין את נייר הכסף ולהשאיר את השירים יון חבויים בתוך נייר הכסף בתפזורת 9. המסלולים הרבים ולאחר מכן חרוטים באופן סלקטיבי כדי ליצור ערוצי nanosized בתוך רדיד הפולימר 9. ערוצי nanosized ניתן להרחיב עוד יותר על ידי צעד תחריט מתאים. בעיות עיקריות בשיטה זו הן אי אחידה של הnanochannels הדואר, חוסר שליטה של מיקום, מרחק יחסית לא אחיד בין הערוצים, צפיפות נמוכה (מספר ערוצים לכל יחידת שטח ~ 10 8/2 ס&quot;מ), וגרוע הורו מבנה 1 נקבובי. בשיטת קופולימר לחסום תבנית nanoporous גלילית דומה נוצרה ראשון, ואחרי הצמיחה של חומר רצוי בתוך הנקבובית 8. בעבר, שיטות (א) ו (ב) שהוזכר לעיל כבר בשימוש לפברק nanowires פולימר 8. עם זאת, שיטות אלו עשויות שלא להיות מתאימות לסינתזת nanowires של כל חומר אורגני שרירותי בשל היעדר הפוטנציאל של תחריט סלקטיבית במהלך שלבי עיבוד. לאחר העיבוד בדרך כלל כרוך בהסרת תבנית המארח, שעבור תבניות הנ&quot;ל תדרוש ממסים אורגניים. ממסים אלה עשויים להיות השפעה מזיקה על המאפיינים המבניים ופיסיים של nanowires האורגני. עם זאת, בתבניות אלה לעבוד כהו אידיאלייםSTS לnanowires אורגני כגון 10 קובלט, ניקל, נחושת וmultilayers מתכתי 11, אשר נותר מושפע בתהליך התחריט שמסיר את מארח הפולימר. אתגר נוסף פוטנציאל לשיטות הנ&quot;ל הוא יציבות התרמית הגרועה של מטריצת המארח בטמפרטורות גבוהות יותר. טמפרטורה גבוהה חישול נדרש לעתים קרובות כדי לשפר את crystallinity של nanowires האורגני, דבר המצביע על הצורך ביציבות תרמית טובה של המטריצה ​​המארחת. חמצון אלקטרוכימי המבוקר של אלומיניום (המכונה גם &quot;anodization&quot; של אלומיניום) הוא תהליך תעשייתי ידוע ומשמש בדרך כלל ברכב, כלי הבישול, התעופה והחלל ותעשיות אחרות כדי להגן על משטח אלומיניום מ 12 קורוזיה. טבעו של האלומיניום מחומצן (או &quot;אלומינה anodic&quot;) תלוי באופן קריטי על ה-pH של אלקטרוליט משמש לanodization. עבור יישומי קורוזיה התנגדות, anodization מבוצע בדרך כלל עם Weaחומצות K (pH ~ 5-7), אשר יוצרות,, &quot;מסוג מכשול&quot; אינו נקבובי קומפקטי סרט אלומינה 12. עם זאת, אם את האלקטרוליט הוא מאוד חומצי (pH &lt;4), תחמוצת הופכת להיות &quot;נקבובית&quot; בשל פירוק המקומי של תחמוצת על ידי יוני H +. השדה החשמלי המקומי על פני תחמוצת קובע את הריכוז המקומי של יוני + H ולכן המשטח מראש דפוסים לפני anodization מציע שליטה מסוימת על המבנה הנקבובי הסופי. הנקבוביות הם גליליים, עם קוטר קטן (~ 10-200 ננומטר) ולכן סרטי אלומינה anodic nanoporous כאלה נעשו שימוש נרחב בשנים האחרונות לסינתזה של חומרים שונים nanowires 2,3. תבניות אלומיניום anodic Nanoporous מציעות יציבות תרמית טובה יותר, צפיפות נקבובית גבוהה, כדי נקבובית לטווח ארוך, וtunability המצוין של קוטר נקבובית, אורך, הפרדה בין נקבובית וצפיפות נקבובית באמצעות בחירה נבונה של פרמטרים Anodization כגון ה-pH של אלקטרוליט וanodization וולטגיל 2,3. בשל הסיבות הללו אנו בוחרים תבניות AAO כמטריצת מארח לצמיחת nanowire האורגנית. יתר על כן, יש לי תחמוצות אורגניות כגון אלומינה אנרגיה פנים גבוהה, ובכך להקל אחיד הפצה של הפתרון האורגני (אנרגיה פני השטח נמוכה) על פני השטח אלומינה 13. בנוסף, המטרה שלנו היא לגדול מערכי nanowire אלה ישירות על מוליך ו / או מצע שקוף. כתוצאה מכך, הנקבובית סגור בקצה התחתון, שזקוק לתמורה נוספת כפי שנתואר להלן. הצמיחה של nanowires בתוך תבנית-דרך נקבובית והעברה לאחר המצע הרצוי היא לעתים קרובות לא רצויה בשל איכות ממשק ירודה ושיטה זו היא אפילו לא ריאלי עבור nanowires קצר באורך (או דקות תבניות) בשל יציבות מכאנית ירודה מהתבניות דקות . חומרים אורגניים π-מצומדות יכולים להיות מסווגים באופן כללי לשתי קטגוריות: (א) פולימרים מצומדות ארוך שרשרת ו( ב) במשקל מולקולרי קטן האורגני של<html> emiconductors. קבוצות רבות דיווחו סינתזה של nanowires פולימרים ארוך שרשרת בתוך nanopores הגלילי של תבנית AAO בעבר. סקירה מקיפה בנושא זה זמין בשופטים 8,14. עם זאת, סינתזה של חומרים אורגניים של nanowires מולקולריים קטנים חשובים מסחרי (כגון rubrene, טריס-8-hydroxyquinoline אלומיניום (ALQ 3), וPCBM) בAAO היא נדירה ביותר. פיזי שיקוע של rubrene וALQ 3 בתוך nanopores של תבנית AAO כבר דווח על ידי מספר קבוצות 4,15-17. עם זאת, רק בשכבה דקה (~ 30 ננומטר) של חומרים אורגניים יכולה להיות מופקדת בתוך הנקבובית (~ ננומטר בקוטר 50) ותצהיר ממושך נוטה לחסום 4,16,17 הכניסה הנקבובית. מילוי נקבובית מלא ניתן להשיג בשיטה זו, אם הקוטר הנקבובית הוא מספיק גדול (~ 200 ננומטר) 15. לכן חשוב למצוא שיטה חלופית שהיא ישים עבור קטרים ​​נקבוביות בטווח ננומטר 100 המשנה. &quot;&gt; גישה נוספת שהיה בשימוש כבר כמה אורגני קטן מולקולרי אחרים היא מה שנקרא&quot; שיטת תבנית הרטבה &quot;8,14. עם זאת, ברוב דיווחי תבניות מסחריות עבות (~ 50 מיקרומטר) עם שני נקבוביות פתוח לוואי וקוטר גדול (~ 200 ננומטר) היה בשימוש. שיטה כזו לא הפיקה nanowires בצד אחד סגר את הנקבוביות כמו שהוזכר קודם לכן, כנראה בשל נוכחותם של כיסי אוויר שנלכדו בתוך נקבוביות, המונע חדירה של הפתרון בתוך הנקבובית. יש לנו דווחה בעבר כי שיטה חדשה מתגברת על אתגרים אלה ומאפשר צמיחה של מערכי nanowire קטנים מולקולריים אורגניים עם ממדים שרירותיים על כל מצע רצוי. בדברים שלהלן, נתאר את הפרוטוקול מפורט, מגבלות ושינויים פוטנציאליות בעתיד.

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagents</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>T324-4</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>68% Nitric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A200-212</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>85% Phosphoric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A242-4</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>10% Chromic Acid</td>
			<td>RICCA Chemical Company</td>
			<td>2077-32</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>10% Oxalic Acid</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>FW.90.04</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>C607-4</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Aluminum Sheets</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>7429-90-5</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>PCBM</td>
			<td>Nano-C</td>
			<td>Nano-CPCBM-BF</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Alq3</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>444561-5G</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Rubrene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>551112-1G</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>FlexAL Atomic Layer Deposition (ALD)</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td></td>
			<td>For deposition of TiO2</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>PVD Sputter System</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td></td>
			<td>For deposition of Au &amp; Al</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Flat Cell</td>
			<td>Princeton Applied Research</td>
			<td>K0235</td>
			<td>For anodization of Al</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>HERMLE Labnet</td>
			<td>Z206 A</td>
			<td>For deposition of organic nanowires</td>
		 </tr>
	 </tbody>
 </table>

ultrahigh density array of vertically aligned small-molecular organic nanowires on arbitrary substrates

בשנים האחרונות מוליכים למחצה אורגניים π-מצומדות צמחו כחומר פעיל במספר יישומים שונים, כולל מציג שטח גדול, בעלות נמוכה, photovoltaics, אלקטרוניקה להדפסה וגמישה ושסתומים ספין אורגניים. אורגניקס לאפשר (א) עיבוד בעלות נמוכה, בטמפרטורה נמוכה ו( ב) עיצוב מולקולרי ברמה של מאפייני תחבורה אלקטרוניות, אופטיים וספין. תכונות אלה אינן זמינות עבור מוליכים למחצה אורגניים מהזרם המרכזי, אשר אפשרו אורגניים לגלף נישה בשוק האלקטרוניקה סיליקון הנשלט. הדור הראשון של מכשירים מבוססי אורגניים התמקד בגיאומטריות סרט דקים, שגודלו על ידי שיקוע פיזי או עיבוד פתרון. עם זאת, זה כבר הבין שניתן להשתמש בו ננו האורגני כדי לשפר את הביצועים של יישומים הנ&quot;ל ומאמץ ניכר הושקע בחקר שיטות לייצור nanostructure אורגני. t &quot;&gt; כיתה מעניינת במיוחד של ננו האורגני היא אחד שבו בכיוון אנכי nanowires האורגני, או צינורות nanorods מאורגנים במערך מאורגן היטב, בצפיפות גבוהה. מבנים כאלה הם תכליתי מאוד והם ארכיטקטורות מורפולוגיים אידיאליות עבור יישומים שונים כגון כחיישנים כימיים, nanoantennas מפוצל דיפול, התקני פוטו עם nanowires רדיאלית heterostructured &quot;ליבת קליפה&quot;, והתקני זיכרון עם גיאומטריה צולבת נקודה. ארכיטקטורה כזו היא בדרך כלל הבינה בגישה מכוונת תבנית. בעבר בשיטה זו כבר משמש לגידול מתכת ומערכי nanowire מוליכים למחצה אורגניים. לאחרונה π-מצומדות nanowires הפולימר כבר גדל בתוך תבניות nanoporous. עם זאת, יש לו גישות אלה בהצלחה מוגבלת nanowires ההולכים וגדל של חומרים אורגניים משקל מולקולרי קטנים π-מצומדות חשובים מבחינה טכנולוגית, כגון טריס- 8-hydroxyquinoline אלומיניום (ALQ 3), rubrene וספידanofullerenes, המשמשים בדרך כלל בתחומים מגוונים, כולל תצוגות אורגניות, photovoltaics, טרנזיסטורים סרט דקים וספינטרוניקה. לאחרונה הצלחנו להתייחס לנושא הנ&quot;ל על ידי שימוש בגישה חדשנית &quot;צנטריפוגה בסיוע&quot;. שיטה זו ולכן מרחיבה את הספקטרום של חומרים אורגניים שיכול להיות בדוגמת במערך nanowire הורה בצורה אנכית. בשל החשיבות הטכנולוגית של 3 ALQ, rubrene וmethanofullerenes, ניתן להשתמש בשיטה שלנו כדי לחקור כיצד nanostructuring של חומרים אלה משפיע על הביצועים של התקנים אורגניים כאמור לעיל. מטרת מאמר זה היא לתאר את הפרטים הטכניים של הפרוטוקול הנ&quot;ל, להדגים כיצד ניתן להרחיב את התהליך הזה לגדול nanowires האורגני קטן מולקולרי על מצעים שרירותיים ולבסוף, כדי לדון בשלבים הקריטיים, מגבלות, שינויים אפשריים, בעיות יישומי ירי ובעתיד.

כפי שמעיד הנתונים המוצגים להלן (איורים 5, 6), שיטת ליהוק טיפת סיוע צנטריפוגות זה מייצרת nanowires הרציף. את nanowires, מפוברק בתוך הנקבובית של תבנית AAO, מיושרים אנכי, אחיד, וחשמלי מבודד זה מזה עם תחתית כתרים. הקוטר של nanowires נקבע על ידי הקוטר של הנקבוביות בתבנית. הם יכולים ל...

Watch this Scientific Journal Video about Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates at JoVE.com

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

אנו מדווחים שיטה פשוטה לבודת מערך צפיפות ultrahigh של nanowires האורגני הקטן מולקולרי מסודרים בצורה אנכית. שיטה זו מאפשרת לסינתזה של גיאומטריות מורכבות heterostructured היברידי nanowire, שניתן לגדל ביוקר על מצעים שרירותיים. מבנים אלו יישומים פוטנציאליים באלקטרוניקה אורגנית, אופטו, חישה כימית, photovoltaics וספינטרוניקה.

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, ...

ultrahigh-density-array-vertically-aligned-small-molecular-organic

Research

JoVE Journal

Engineering

14.9K Views.  University of Alberta. אנו מדווחים שיטה פשוטה לבודת מערך צפיפות ultrahigh של nanowires האורגני הקטן מולקולרי מסודרים בצורה אנכית. שיטה זו מאפשרת לסינתזה של גיאומטריות מורכבות heterostructured היברידי nanowire, שניתן לגדל ביוקר על מצעים שרירותיים. מבנים אלו יישומים פוטנציאליים באלקטרוניקה אורגנית, אופטו...

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

Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of low weight, easy tailoring of properties and a wide spectrum of applications2,3. Due to sensitivity of conducting polymers to environmental conditions (e.g., air, oxygen, moisture, high temperature and chemical solutions), lithographic techniques present significant technical challenges when working with these materials4. For example, current photolithographic methods, such as ultra-violet (UV), are unsuitable for patterning the conducting polymers due to the involvement of wet and/or dry etching processes in these methods. In addition, current micro/nanosystems mainly have a planar form5,6. One layer of structures is built on the top surfaces of another layer of fabricated features. Multiple layers of these structures are stacked together to form numerous devices on a common substrate. The sidewall surfaces of the microstructures have not been used in constructing devices. On the other hand, sidewall patterns could be used, for example, to build 3-D circuits, modify fluidic channels and direct horizontal growth of nanowires and nanotubes.
A macropunching method has been applied in the manufacturing industry to create macropatterns in a sheet metal for over a hundred years. Motivated by this approach, we have developed a micropunching lithography method (MPL) to overcome the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. Like the macropunching method, the MPL also includes two operations (Fig. 1): (i) cutting; and (ii) drawing. The "cutting" operation was applied to pattern three conducting polymers4, polypyrrole (PPy), Poly(3,4-ethylenedioxythiophen)-poly(4-styrenesulphonate) (PEDOT) and polyaniline (PANI). It was also employed to create Al microstructures7. The fabricated microstructures of conducting polymers have been used as humidity8, chemical8, and glucose sensors9. Combined microstructures of Al and conducting polymers have been employed to fabricate capacitors and various heterojunctions9,10,11. The "cutting" operation was also applied to generate submicron-patterns, such as 100- and 500-nm-wide PPy lines as well as 100-nm-wide Au wires. The "drawing" operation was employed for two applications: (i) produce Au sidewall patterns on high density polyethylene (HDPE) channels which could be used for building 3D microsystems12,13,14, and (ii) fabricate polydimethylsiloxane (PDMS) micropillars on HDPE substrates to increase the contact angle of the channel15.

A micropunching lithography approach is developed to generate micro- and submicron-patterns on top, sidewall and bottom surfaces of polymer substrates. It overcomes the obstacles of patterning conducting polymers and generating sidewall patterns. This method allows rapid fabrication of multiple features and is free of aggressive chemistry.

Micropunching ליתוגרפיה לייצור מיקרו submicron דפוסי פולימר על מצעים

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of ...

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

שליטה על גודל, צורה ויציבות של פולימרים מולקולריים במים

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

חד שכבתי לתקשר סימום של משטחי סיליקון וNanowires שימוש בתרכובות זרחן אורגניות

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information support1,2,3. In this context, metal nanowires are especially desirable for realizing dense routing networks4. A prerequisite to operate such shared nanowire-based platform relies on our ability to electrically contact individual metal nanowires and efficiently excite surface plasmon polaritons5 in this information support. In this article, we describe a protocol to bring electrical terminals to chemically-synthesized silver nanowires6 randomly distributed on a glass substrate7. The positions of the nanowire ends with respect to predefined landmarks are precisely located using standard optical transmission microscopy before encapsulation in an electron-sensitive resist. Trenches representing the electrode layout are subsequently designed by electron-beam lithography. Metal electrodes are then fabricated by thermally evaporating a Cr/Au layer followed by a chemical lift-off. The contacted silver nanowires are finally transferred to a leakage radiation microscope for surface plasmon excitation and characterization8,9. Surface plasmons are launched in the nanowires by focusing a near infrared laser beam on a diffraction-limited spot overlapping one nanowire extremity5,9. For sufficiently large nanowires, the surface plasmon mode leaks into the glass substrate9,10. This leakage radiation is readily detected, imaged, and analyzed in the different conjugate planes in leakage radiation microscopy9,11. The electrical terminals do not affect the plasmon propagation. However, a current-induced morphological deterioration of the nanowire drastically degrades the flow of surface plasmons. The combination of surface plasmon leakage radiation microscopy with a simultaneous analysis of the nanowire electrical transport characteristics reveals the intrinsic limitations of such plasmonic circuitry.

Silver nanowires can simultaneously transport electrons and optical information in the form of surface plasmons. A procedure is described here to realize such a shared circuitry and the limitations at propagating both information carriers are evaluated.

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and reduction half reactions, and fast electron (hole) diffusion and charge separation. Nanowires present suitable architectures to meet these requirements. Axially segmented Ag|ZnO and radially segmented (coaxial) TiO2-Ag nanowires with a diameter of 200 nm and a length of 6-20 &#181;m were made by templated electrodeposition within the pores of polycarbonate track-etched (PCTE) or anodized aluminum oxide (AAO) membranes, respectively. In the photocatalytic experiments, the ZnO and TiO2 phases acted as photoanodes, and Ag as cathode. No external circuit is needed to connect both electrodes, which is a key advantage over conventional photo-electrochemical cells. For making segmented Ag|ZnO nanowires, the Ag salt electrolyte was replaced after formation of the Ag segment to form a ZnO segment attached to the Ag segment. For making coaxial TiO2-Ag nanowires, a TiO2 gel was first formed by the electrochemically induced sol-gel method. Drying and thermal annealing of the as-formed TiO2 gel resulted in the formation of crystalline TiO2 nanotubes. A subsequent Ag electrodeposition step inside the TiO2 nanotubes resulted in formation of coaxial TiO2-Ag nanowires. Due to the combination of an n-type semiconductor (ZnO or TiO2) and a metal (Ag) within the same nanowire, a Schottky barrier was created at the interface between the phases. To demonstrate the photocatalytic activity of these nanowires, the Ag|ZnO nanowires were used in a photocatalytic experiment in which H2 gas was detected upon UV illumination of the nanowires dispersed in a methanol/water mixture. After 17 min&#160;of illumination, approximately 0.2 vol% H2 gas was detected from a suspension of ~0.1 g of Ag|ZnO nanowires in a 50 ml 80 vol% aqueous methanol solution.

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Procedures are outlined to prepare segmented and coaxial nanowires via templated electrodeposition in nanopores. As examples, segmented nanowires consisting of Ag and ZnO segments, and coaxial nanowires consisting of a TiO2 shell and a Ag core were made. The nanowires were used in photocatalytic hydrogen formation experiments.

אופן ההכנה ושימוש בPhotocatalytically פעיל מקוטע Ag | ZnO וקואקסיאלי טיו<sub&gt; 2</sub&gt;-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and ...

Resonance Raman Spectroscopy of Extreme Nanowires and Other 1D Systems

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the presence of carbon nanotubes. These nanowires are extreme in the sense that they are the limit of miniaturization of nanowires and their behavior is not always a simple extrapolation of the behavior of larger nanowires as their diameter decreases. The paper then describes the methods required to obtain Raman spectra from extreme nanowires and the fact that due to the van Hove singularities that 1D systems exhibit in their optical density of states, that determining the correct choice of photon excitation energy is critical. It describes the techniques required to determine the photon energy dependence of the resonances observed in Raman spectroscopy of 1D systems and in particular how to obtain measurements of Raman cross-sections with better than 8% noise and measure the variation in the resonance as a function of sample temperature. The paper describes the importance of ensuring that the Raman scattering is linearly proportional to the intensity of the laser excitation intensity. It also describes how to use the polarization dependence of the Raman scattering to separate Raman scattering of the encapsulated 1D systems from those of other extraneous components in any sample.

The paper describes a method for producing extreme nanowires by melt infiltration into carbon nanotubes and how 1D systems may be characterized and investigated using Resonance Raman Spectroscopy to determine vibrational and optical excitation energies.

תהודה ראמאן ספקטרוסקופיה של Nanowires אקסטרים מערכות 1D אחרים

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the ...

A Fabrication Method for Highly Stretchable Conductors with Silver Nanowires

Stretchable electronics are identified as a key technology for electronic applications in the next generation. One of the challenges in fabrication of stretchable electronic devices is the preparation of stretchable conductors with great mechanical stability. In this study, we developed a simple fabrication method to chemically solder the contact points between silver nanowire (AgNW) networks. AgNW nanomesh was first deposited on a glass slide via spray coating method. A reactive ink composed of silver nanoparticle (AgNPs) precursors was applied over the spray coated AgNW thin films. After heating for 40 min, AgNPs were preferentially generated over the nanowire junctions to solder the AgNW nanomesh, and reinforced the conducting network. The chemically modified AgNW thin film was then transferred to polyurethane (PU) substrates by casting method. The soldered AgNW thin films on PU exhibited no obvious change in electrical conductivity under stretching or rolling process with elongation strains up to 120%.

A simple synthesis method is used to chemically solder silver nanowire thin film to fabricate highly stretchable and conductive metal conductors.

שיטת ייצור למוליכים מאוד מתיחה עם Nanowires הכסף

Stretchable electronics are identified as a key technology for electronic applications in the next generation. One of the challenges in fabrication of ...

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 ...

Morphology Control for Fully Printable Organic&#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting material. However, fullerene derivatives are air-sensitive; therefore, air-stable material is needed as an alternative. In the present study, we propose and describe the properties of Ti-alkoxide as an alternative electron-accepting material to fullerene derivatives to create highly air-stable BHJ solar cells. It is well-known that controlling the morphology in the photoactive layer, which is constructed with fullerene derivatives as the electron acceptor, is important for obtaining a high overall efficiency through the solvent method. The conventional solvent method is useful for high-solubility materials, such as fullerene derivatives. However, for Ti-alkoxides, the conventional solvent method is insufficient, because they only dissolve in specific solvents. Here, we demonstrate a new approach to morphology control that uses the molecular bulkiness of Ti-alkoxides without the conventional solvent method. That is, this method is one approach to obtain highly efficient, air-stable, organic-inorganic bulk-heterojunction solar cells.

Morphology Control for Fully Printable Organic&amp;#8211;Inorganic Bulk-heterojunction Solar Cells Based on a Ti-alkoxide and Semiconducting Polymer

A method for fully printable, fullerene-free, highly air-stable, bulk-heterojunction solar cells based on Ti alkoxides as the electron acceptor and the electron-donating polymer fabrication is described here. Moreover, a method for controlling the morphology of the photoactive layer through the molecular bulkiness of the Ti-alkoxide units is reported.

בקרת מורפולוגיה עבור תאים סולריים מילוי heterojunction אורגני-אורגניים להדפסה מלא מבוסס על מולקולה פולימרית Ti-alkoxide ו מוליכים למחצה

The photoactive layer of a typical organic thin-film bulk-heterojunction (BHJ) solar cell commonly uses fullerene derivatives as the electron-accepting ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule (SMPV1) and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester (PC71BM), by utilizing ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO NRs that grew on both a sputtered and sol-gel processed AZO seed layer are fabricated. Compared with the AZO thin film prepared by the sol-gel method, the sputtered AZO thin film exhibits better crystallization and lower surface roughness, according to X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) measurements. The orientation of the ZnO NRs grown on a sputtered AZO seed layer shows better vertical alignment, which is beneficial for the deposition of the subsequent active layer, forming better surface morphologies. Generally, the surface morphology of the active layer mainly dominates the fill factor (FF) of the devices. Consequently, the well-aligned ZnO NRs can be used to improve the carrier collection of the active layer and to increase the FF of the solar cells. Moreover, as an anti-reflection structure, it can also be utilized to enhance the light harvesting of the absorption layer, with the power conversion efficiency (PCE) of solar cells reaching 6.01%, higher than the sol-gel based solar cells with an efficiency of 4.74%.

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The well-aligned vertically oriented ZnO NRs exhibit high crystalline properties. The power conversion efficiency of solar cells can reach 6.01%.

היטב מיושר אנכית מונחה ZnO Nanorod מערכים ויישומם ב הפוך קטן מולקולה תאים סולריים

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...