עבודה זו נתמכה על ידי NSF גרנט מס &#39;DMR-1207243, תכנית NSF MRSEC (DMR-0,820,414), DOE גרנט מס&#39; DE-FG02-03ER46054, וOSU-המכון לחקר חומרים. המחברים מודים המעבדה נאנומערכות באוניברסיטת אוהיו, וסיוע טכני מCY קאו וCY חן.

1. סינתזה והכנה של מבשרי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת [4 N Et] [V (CO) 6] 23 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתא כפפות חנקן, לחתוך 1.88 גרם של נתרן מתכת ל~ 40 חתיכות ומערבבים עם 14.84 גרם של anthracene ב320 מיליליטר של tetrahydrofuran נטול מים (THF) בL 1 שלושה-צוואר בקבוק עגול תחתון. זהירות: שתי מתכת נתרן וtetrahydrofuran הם דליקים מאוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הפתרון עבור 4.5 שעות ב RT תחת אווירת חנקן עד לפתרון כחול עמוק של 14 NAC H 10 נוצר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקרר את הפתרון ל0 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתא כפפות חנקן, להכין פתרון ורוד-אדום של 3 VCL (THF) 3 על ידי הוספת 400 מיליליטר של THF נטול מים לתוך 7.48 גרם של 3 VCL (THF) 3 בבקבוק 500 מיליליטר תחתי עגול ומערבבים על RT עבור שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הפתרון הוורוד-אדום 3 VCL (THF) 3 מתא הכפפות ומגניב 0 מעלות צלזיוס במשך 20 דקות. העברה לsolu הקודםtion של 14 NAC H 10 דרך צינורית תחת אווירת חנקן. פתרון סגול עמוק הומוגנית נוצר מייד לאחר התוספת הושלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוציאים מהחנקן ומערבבים במשך 15 שעות. חם לאט לRT על ידי הנחת בקבוק בדלי קרח המאפשר את הקרח כדי להמס O / N. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקרר את הפתרון שוב 0 מעלות צלזיוס ולמלא את הבקבוק עם תגובת פחמן חד חמצני. הפתרון ישתנה מסגול עמוק לצהוב-חום בעניין של דקות. זהירות: פחמן חד חמצני הוא רעיל מאוד. צעד זה לא צריך להיות מבוצע לבד וצריכה להיות מותקן אזעקת פחמן חד חמצני במעבדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הפתרון מתחת לאווירת פחמן חד חמצני ב 0 מעלות צלזיוס למשך 15 שעות ולאחר מכן חם לאט לRT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את כל אבל 200 מיליליטר של THF תחת ואקום. הוסף 500 מיליליטר של O 2 מים חופשיים תוך ערבוב הפתרון. V (CO) 6 הוא מתחמצן בקלות ואת הנוכחות של O 2 תגרום תשואה נמוכה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את התוצאהתרחיף צהוב לפתרון המורכב מ20.8 גרם של רומיד tetraethylammonium (Et 4 NBR) ב -200 מיליליטר של H 2 O. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטוף את עוגת הסינון עם O 2 מים חופשיים עד שהוא חסר צבע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את התרחיף וכתוצאה מ[ Et 4 N] [V (CO) 6] על ידי סינון ואקום ויבש תחת ואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חנות [Et 4 N] [V (CO) 6] במקפיא תא כפפות לשימוש עתידי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת V (CO) 6 23 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משמנים את נקודות חיבור למתאם ואקום עם ברזלים, זכוכית דו-כיוונית חיבור צינור, וקרה-אצבע. מניחים אצבע קרה בצוואר המרכז ומתאם ואקום עם ברזלים בפתיחה השלישית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתא כפפות ארגון, שילוב של 100 מ&quot;ג [Et 4 N] [V (CO) 6] עם 1 גרם של חומצה זרחתית בבקבוק תחתון עגול מכיל בר ערבוב מגנטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הבקבוק התחתון העגול לבקבוק תחתון עגול שלושה-צוואר באמצעות אמבטיה זכוכית דו-כיוונית חיבורדואר שבתא כפפות הארגון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מערכת הבקבוק האטום מתא הכפפות ולהגדיר במנדף כימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף מתנול לאצבע הקרה ומערבבים עם מרית-תוך הוספת חנקן נוזלי עד מתנול הוא קפוא. לשאוב את המערכת על ידי פתיחת השסתום לקו ואקום עד הלחץ מגיע 5 x 10 -2 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להטביע את הבקבוק התחתון העגול בסט אמבטיה שמן עד 45 מעלות צלזיוס ולהפעיל את הבחישה המגנטית. ברגע שמתחילה התגובה, החומצה זרחתית תתמוסס ואבקה שחורה-כחולה מתעבה על האצבע הקרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את קו הוואקום כאשר אבקה שחורה מתעבה על הבקבוק התחתון העגול במקום אצבע הקרה בגלל הלחץ הוא גבוה מדי. לשאוב את המערכת חזרה ל5 x 10 -2 Torr לפני הסגירה שוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את בקבוק התגובה כנדרש כדי לערבב את כל המגיבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר התגובה להמשיך עד השאריות שנותרו בבקבוק תחתון עגול היא לבנה-אפורות וכבר לא מבעבע.</li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים כדורי נחושת לתוך מיכל בטוח קר ומגניבים עם חנקן נוזלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מתנול מהאצבע הקרה עם micropipette. יוצקים כדורי נחושת מקוררים לתוך האצבע הקרה כדי לשמור על זה קר במהלך העברה לתא כפפות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נגב שמן ומים תמצית את מערכת הבקבוק לפני העברה לתא כפפות ארגון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך תא הכפפות, להסיר את האצבע הקרה ממערכת הבקבוק ולהשתמש במרית כדי לגרד את V השחור (CO) 6 אבקה על גבי פיסת נייר במשקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> V החנות (CO) 6 בבקבוק תחת אווירת ארגון ולשמור מתחת RT. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טיהור של TCNE ידי סובלימציה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש tetracyanoethylene זמין מסחרי (TCNE) וחנות במקרר כימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים ~ 5 גרם של TCNE עם ~ 0.5 גרם של פחם פעיל ולטחון עם מכתש ועלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח TCNE / תערובת פחמן לסירה זכוכית או לעטוף במגבוני משימה עדינים ולשים בתחתיתבקבוק עם קו ריק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים אצבע קרה לתוך החלק העליון של הבקבוק ולאטום את שני חלקים יחד עם מהדק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף מתנול לאצבע הקרה ומערבבים עם מרית-תוך הוספת חנקן נוזלי עד מתנול הוא קפוא. מניחים את תחתית הבקבוק המכיל TCNE באמבטית שמן מחוממת ל -70 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את קו הוואקום להגיע לחץ של 10 -4 Torr ולאחר מכן לסגור את קו הוואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדי פעם לפתוח את קו הוואקום כדי לשמור על הלחץ. TCNE מתעבה על האצבע הקרה כסובלימציה מתחילה. ברגע שאין יותר TCNE מצטבר על האצבע הקרה סובלימציה הוא סיימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מתנול מהאצבע הקרה עם micropipette. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נגב שמן ומים תמצית את מערכת הבקבוק לפני העברה לתא כפפות ארגון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך תא הכפפות, להסיר את האצבע הקרה ממערכת הבקבוק ולהשתמש במרית כדי לגרד את אבקת TCNE על גבי פיסת נייר במשקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סטהמחדש TCNE המטוהר במקרר מתחת RT תחת אווירת אינרטי. </li></ol></li></ol> 2. הגדרת מערכת הפקדת בתוך תא כפפות ארגון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרכיב את הכור בתוך תא כפפות ארגון כפי שמוצג באיור 1 א. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת חיבור למשאבת ואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר את זרימת גז חיבורים על ידי חיבור ברזלים 3-בדרך בין מד זרימה ושני קווים המחוברים למיקרומטר שסתומים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלק את סליל חימום זכוכית סביב הכור (חלק, איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעטוף שקופיות זכוכית עם קלטת polytetrafluoroethylene חותם (PTFE) חוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדחוף את שקופיות הזכוכית כ 10 סנטימטרים מהצד הימני של הכור, א החלק </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים O-טבעת על החלק ב &#39;והחלק לצד ימין של הכור. הצטרף לשני חלקים יחד עם מהדק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף קו ואקום לחיבור התחתון על חלק ולצרף את מד לחיבור העליון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים מילוי סירהאד עם TCNE המטוהר לחלק ג &#39;קרובה לסיום, כך שTCNE תשב בחלק החם ביותר של הכור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משמנים את הקשר של חלק ג &#39;והחלק אותו לצד השמאלי של הכור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משמנים את שני הצדדים של T-הסירה מלאה בV (CO) 6 ושקופיות לקצה הימני של B. חלק </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר כל שסתום מיקרומטר. אחד צריך להיות מחובר לצד הימני של T-סירה והאחר לצד השמאלי של חלק ג &#39;ומהדק את שני במקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל תצהיר מבחן כדי לקבוע היכן אזור התגובה ממוקם. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ההפקדה V [TCNE] x ~ 2 על גבי מצעים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הטמפרטורה של סליל חימום תגובה, כך שאזור התגובה מוגדר ערך ליד 46 מעלות צלזיוס, כאשר נמדדו בחלק התחתון של הכור והשטח של סירת TCNE קרובה 75 מעלות צלזיוס. הגדר את הטמפרטורה של אמבט שמן סיליקון עד 10 מעלות צלזיוס. לאפשר הטמפרטורות לייצב במשך לפחות 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלק את coi דוד הזכוכיתl סביב הכור (חלק, איור 1 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעטוף שקופיות זכוכית עם קלטת polytetrafluoroethylene חותם (PTFE) חוט. לארגן דגימות על גבי שקופית מכוסות בתוך מרחב שני אינץ &#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדחוף את שקופיות הזכוכית לתוך הכור כך הדגימות נמצאות באזור התגובה. ניתן להציב דגימות לחלופין ישירות על החלק התחתון של הכור, אם כי אזור התגובה עשוי להיות מוזז ללא שקופיות זכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים O-טבעת על החלק ב &#39;והחלק לצד ימין של הכור. הצטרף לשני חלקים יחד עם מהדק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף קו ואקום לחיבור התחתון על חלק ולצרף את מד לחיבור העליון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים 50 מ&quot;ג של TCNE לסירה TCNE ו -5 מ&quot;ג של V (CO) 6 לT-הסירה (כמויות אלו מתאימות לתצהיר 75-90 דקות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלק את סירת TCNE לחלק ג &#39;קרוב לסוף, כך שTCNE תשב בחלק החם ביותר של הכור שאמורה להיות כ -75 מעלות צלזיוס. </li><li<html> &gt; משמנים את הקשר של חלק ג &#39;והחלק אותו לצד השמאלי של הכור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משמנים את שני הצדדים של T-הסירה ושקופיות לקצה הימני של B. חלק </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלק את זרימת הקו על הצד הימני של T-הסירה והצד השמאלי של חלק ג &#39;ומהדק במקום. התאסף ההגדרה צריכה להיות דומה איור 1 א. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעלות את האמבטיה שמן כדי לכסות את כל החלק התחתון של T-הסירה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את קו הוואקום להגיע לחץ של 30-35 מ&quot;מ כספית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את קצב הזרימה 56 SCCM לV (CO) 6 ועד 84 SCCM לTCNE. התגובה צריכה להתחיל מייד עם חומר ירקרק עיבוי על הקיר של אזור תגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר תגובה להמשיך לאורך הרצוי של זמן. העובי של הסרט הדק מבוסס על זמן תגובה ומיקום בתוך הכור, כפי שמוצג באיור 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לעצור את התגובה, קו הוואקום קרוב ולכבות את תנור האמבטיה ושמן. </li></ol></li></ol>ove_title &quot;&gt; 3. לנקות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרק את המערכת בכל סדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משרים את כל כלי הזכוכית, למעט סליל החימום בפתרון אמבטיה בסיס לפחות 1-2 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את הזכוכית עם מים ויבשים בתנור. </li></ol><img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52891/52891fig1.jpg" /> מערכת () התאסף באופן מלא שיקוע כימי מותאם אישית (CVD) איור 1.. (ב) תצוגה מורחבת של הרכיבים למערכת CVD. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52891/52891fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52891/52891fig2.jpg" /> איור 2. מבט מלמעלה של מצעים בכור מציגים מיקומם (). (ב) משוערעובי סרט כפונקציה של מיקום בתוך צינור הכור, חלק מאיור 1 לתצהיר של 75 דקות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52891/52891fig2large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<ol>
	<li>Yoo, J. 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=Spin+injection/detection+using+an+organic-based+magnetic+semiconductor.">Spin injection/detection using an organic-based magnetic semiconductor.</a> Nat. Mater. 9, 638-642 (2010).</li><li>Li, B., 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=Room-temperature+organic-based+spin+polarizer.">Room-temperature organic-based spin polarizer.</a> Appl. Phys. Lett. 99, 153503 (2011).</li><li>Li, B., Kao, C. Y., Yoo, J. W., Prigodin, V. N., Epstein, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoresistance+in+an+All-Organic-Based+Spin+Valve.">Magnetoresistance in an All-Organic-Based Spin Valve.</a> Adv. Mater. 23, 3382-3386 (2011).</li><li>Fang, 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=Electrical+Spin+Injection+from+an+Organic-Based+Ferrimagnet+in+a+Hybrid+Organic-Inorganic+Heterostructure.">Electrical Spin Injection from an Organic-Based Ferrimagnet in a Hybrid Organic-Inorganic Heterostructure.</a> Phys. Rev. Lett. 106, 156602 (2011).</li><li>Yu, H., 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=Ultra-narrow+ferromagnetic+resonance+in+organic-based+thin+films+grown+via+low+temperature+chemical+vapor+deposition.">Ultra-narrow ferromagnetic resonance in organic-based thin films grown via low temperature chemical vapor deposition.</a> Appl. Phys. Lett. 105, 012407 (2014).</li><li>Manriquez, J. M., Yee, G. T., McLean, R. S., Epstein, A. J., Miller, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Room-Temperature+Molecular+Organic+Based+Magnet.">A Room-Temperature Molecular Organic Based Magnet.</a> Science. 252, 1415-1417 (1991).</li><li>Pokhodnya, K. I., Epstein, A. J., Miller, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin-film V TCNE (x) magnets. Adv. Mater. 12, 410-413 (2000).</li><li>Carlegrim, E., Kanciurzewska, A., Nordblad, P., Fahlman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Air-stable+organic-based+semiconducting+room+temperature+thin+film+magnet+for+spintronics+applications.">Air-stable organic-based semiconducting room temperature thin film magnet for spintronics applications.</a> Appl. Phys. Lett. 92, 163308 (2008).</li><li>Kao, C. Y., Yoo, J. W., Min, Y., Epstein, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Layer+Deposition+of+an+Organic-Based+Magnetic+Semiconducting+Laminate.">Molecular Layer Deposition of an Organic-Based Magnetic Semiconducting Laminate.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 4, 137-141 (2012).</li><li>Miller, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oliver+Kahn+Lecture:+Composition+and+structure+of+the+V+TCNE+(x)+(TCNE+=+tetracyanoethylene)+room-temperature,+organic-based+magnet+-+A+personal+perspective.">Oliver Kahn Lecture: Composition and structure of the V TCNE (x) (TCNE = tetracyanoethylene) room-temperature, organic-based magnet - A personal perspective.</a> Polyhedron. 28, 1596-1605 (2009).</li><li>Haskel, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+structural+order+in+the+disordered+vanadium+tetracyanoethylene+room-temperature+molecule-based+magnet.">Local structural order in the disordered vanadium tetracyanoethylene room-temperature molecule-based magnet.</a> Phys. Rev. B. 70, 054422 (2004).</li><li>Prigodin, V. N., Raju, N. P., Pokhodnya, K. I., Miller, J. S., Epstein, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin-Driven+Resistance+in+Organic-Based+Magnetic+Semiconductor+V[TCNE]x.">Spin-Driven Resistance in Organic-Based Magnetic Semiconductor V[TCNE]x.</a> Adv. Mater. 14, 1230-1233 (2002).</li><li>Yoo, J. W., Edelstein, R. S., Lincoln, D. M., Raju, N. P., Epstein, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoinduced+magnetism+and+random+magnetic+anisotropy+in+organic-based+magnetic+semiconductor+V(TCNE)(x)+films,+for+x+similar+to+2.">Photoinduced magnetism and random magnetic anisotropy in organic-based magnetic semiconductor V(TCNE)(x) films, for x similar to 2.</a> Phys. Rev. Lett. 99 (15), 157205 (2007).</li><li>Cimpoesu, F., Frecus, B., Oprea, C. I., Panait, P., G&#238;r&#355;u, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disorder,+exchange+and+magnetic+anisotropy+in+the+room-temperature+molecular+magnet+V[TCNE]x+&#8211;+A+theoretical+study.">Disorder, exchange and magnetic anisotropy in the room-temperature molecular magnet V[TCNE]x &#8211; A theoretical study.</a> Computational Materials Science. 91, 320-328 (2014).</li><li>Raju, N. P., Prigodin, V. N., Pokhodnya, K. I., Miller, J. S., Epstein, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+field+linear+magnetoresistance+in+fully+spin-polarized+high-temperature+organic-based+ferrimagnetic+semiconductor+V(TCNE)(x)+films,+x+similar+to+2.">High field linear magnetoresistance in fully spin-polarized high-temperature organic-based ferrimagnetic semiconductor V(TCNE)(x) films, x similar to 2.</a> Synth. Met. 160, 307-310 (2010).</li><li>Raju, N. P., 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=Anomalous+magnetoresistance+in+high-temperature+organic-based+magnetic+semiconducting+V(TCNE)(x)+films.">Anomalous magnetoresistance in high-temperature organic-based magnetic semiconducting V(TCNE)(x) films.</a> J. Appl. Phys. 93, 6799-6801 (2003).</li><li>Yoo, J. 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=Multiple+photonic+responses+in+films+of+organic-based+magnetic+semiconductor+V(TCNE)(x),+x+similar+to+2.">Multiple photonic responses in films of organic-based magnetic semiconductor V(TCNE)(x), x similar to 2.</a> Phys. Rev. Lett. 97, 247205 (2006).</li><li>Yoo, J. W., Edelstein, R. S., Raju, N. P., Lincoln, D. M., Epstein, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+mechanism+of+photoinduced+magnetism+in+organic-based+magnetic+semiconductor+V(TCNE)(x),+x+similar+to+2.">Novel mechanism of photoinduced magnetism in organic-based magnetic semiconductor V(TCNE)(x), x similar to 2.</a> J. Appl. Phys. 103, 07B912 (2008).</li><li>Caro, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CVD-grown+thin+films+of+molecule-based+magnets.">CVD-grown thin films of molecule-based magnets.</a> Chem. Mat. 12, 587-589 (2000).</li><li>Erickson, P. K., Miller, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin+film+Co+TCNE+(2)+and+VyCo1-y+TCNE+(2)+magnetic+materials.">Thin film Co TCNE (2) and VyCo1-y TCNE (2) magnetic materials.</a> J. Magn. Magn. Mater. 324 (2), 2218-2223 (2012).</li><li>Valade, 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=Thin+films+of+molecular+materials+grown+on+silicon+substrates+by+chemical+vapor+deposition+and+electrodeposition.">Thin films of molecular materials grown on silicon substrates by chemical vapor deposition and electrodeposition.</a> J. Low Temp. Phys. 142, 393-396 (2006).</li><li>Casellas, H., de Caro, D., Valade, L., Cassoux, 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+new+chromium-based+molecular+magnet+grown+as+a+thin+film+by+CVD.">A new chromium-based molecular magnet grown as a thin film by CVD.</a> Chem. Vapor Depos. 8, 145-147 (2002).</li><li>Barybin, M. V., Pomije, M. K., Ellis, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+reduced+organometallics+-+42.+A+new+method+for+the+syntheses+of+V(CO)(6)+(-)+and+V(PF3)(6)+(-)+involving+anthracenide+mediated+reductions+of+VCl3(THF)(3).">Highly reduced organometallics - 42. A new method for the syntheses of V(CO)(6) (-) and V(PF3)(6) (-) involving anthracenide mediated reductions of VCl3(THF)(3).</a> Inorg. Chim. Acta. 269, 58-62 (1998).</li><li>Froning, I. H. M., Lu, Y., Epstein, A. J., Johnston-Halperin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin-film+Encapsulation+of+the+Air-Sensitive+Organic+Ferrimagnet+Vanadium+Tetracyanoethylene.">Thin-film Encapsulation of the Air-Sensitive Organic Ferrimagnet Vanadium Tetracyanoethylene.</a> Appl. Phys. Lett. 106, 122403 (2015).</li><li>Pokhodnya, K. I., Bonner, M., Miller, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parylene+protection+coatings+for+thin+film+V+TCNE+(x)+room+temperature+magnets.">Parylene protection coatings for thin film V TCNE (x) room temperature magnets.</a> Chem. Mat. 16, 5114-5119 (2004).</li><li>Shima Edelstein, R., Yoo, J. -. W., Raju, N. P., Bergeson, J. D., Pokhodnya, K. I., Miller, J. S., Epstein, A. J., Tessler, N., Arias, A. C., Burgi, L., Emerson, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Materials Research Society. , (2005).</li><li>Katz, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+semiconductor+performance+and+printing+processes+for+organic+transistor-based+electronics).">Recent advances in semiconductor performance and printing processes for organic transistor-based electronics).</a> Chem. Mat. 16, 4748-4756 (2004).</li><li>Subbarao, S. P., Bahlke, M. E., Kymissis, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+Thin-Film+Encapsulation+of+Air-Sensitive+Organic+Semiconductor+Devices.">Laboratory Thin-Film Encapsulation of Air-Sensitive Organic Semiconductor Devices.</a> IEEE Trans. Electron Devices. 57, 153-156 (2010).</li><li>Lungenschmied, C., 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=Flexible,+long-lived,+large-area,+organic+solar+cells.">Flexible, long-lived, large-area, organic solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 91, 379-384 (2007).</li><li>Lu, 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=Thin-Film+Deposition+of+an+Organic+Magnet+Based+on+Vanadium+Methyl+Tricyanoethylenecarboxylate.">Thin-Film Deposition of an Organic Magnet Based on Vanadium Methyl Tricyanoethylenecarboxylate.</a> Adv. Mater. 26, 7632-7636 (2014).</li></ol>

יש המחברים אין לחשוף.

הפרמטרים המרכזיים ל[ TCNE] x ~ 2 בתצהיר V כוללים טמפרטורה, זרימת גז מוביל, לחץ, ויחס של מבשרים. בגלל הגדרת שיקוע הכימי אינה זמינה מסחרי פרמטרים אלה צריכים להיות מותאמים לכל מערכת. מחקר קודם על ידי אל שמעה et. גילה כי יש לו את הטמפרטורה ההשפעה הגדולה ביותר ?...

Tetracyanoethylene מבוסס המוליכים למחצה האורגני ferrimagnetic נדיום (x, x ~ 2 V [TCNE]) הזמנת מוצגי טמפרטורת חדר מגנטית ומבטיחה את היתרונות של חומרים אורגניים עבור יישומי magnetoelectronic, כגון גמישות, ייצור בעלות נמוך, וtunability הכימי. מחקרים קודמים הראו פונקציונלי במכשירי spintronic, כוללים שסתומי ספין אורגניים / אורגני 1,2 וכל-אורגניים היברידיים 3, וכמו מקטב ספין בheterostructure מוליכים למחצה אורגני / אורגני פעיל 4. בנוסף, V [TCNE] x ~ 2 הוכיח הבטחה להכללה באלקטרוניקה תדירות גבוהה בשל linewidth התהודה פרומגנטיים הצר מאוד שלה 5. קיימות ארבע שיטות שונות שהוקמו לסינתזת V [TCNE] x ~ 2 6-9. V x ~ 2 היה מסונתז ראשון [TCNE] כpowder בdichloromethane באמצעות תגובה של TCNE וV (C 6 H 6) 6. אבקות אלה הציגו ההזמנה הראשונה טמפרטורת חדר המגנטית נצפתה בחומר מבוסס אורגני. עם זאת, צורת האבקה של חומר זה היא מאוד רגיש אוויר, הגבלת היישום שלה במכשירי סרט דקים. בשנת 2000, שיקוע כימי שיטה (CVD) הוקמה ליצירת x ~ 2 סרטי V [TCNE] דקים 7. לאחרונה תצהיר פיזי אדים (PVD) 8 בתצהיר שכבה מולקולרי (MLD) 9 יש גם נהג לפברק סרטים דקים. שיטת PVD דורשת מערכת גבוהה במיוחד ואקום (UHV) ושני PVD ושיטות MLD דורשות פעמים רבות מאוד לגדול סרטים עבים יותר 100 ננומטר, ואילו בקלות ניתן להפקיד סרטי CVD בעוביים הנעים בין 30 ננומטר לכמה מיקרונים. בנוסף למגוון רחב של עוביים זמינים עם שיטת CVD, מחקרים מקיפים הניבו מותאמים סרטים שמראים באופן עקבי גבוה qהתכונות מגנטיות uality כולל: linewidth תהודה פרומגנטיים צרה (FMR) (1.5 G), טמפרטורה הגבוהה קירי (600 K), וחד מגנטיים מיתוג 5. הזמנה מגנטית בx ~ 2 סרטים דקים [TCNE] V ממשיכה דרך מסלול שגרתי. מדידות magnetometry SQUID להראות הזמנה מגנטית מקומית חזקה, אבל היעדר הפסגות עקיפה X-ray ומיקרוסקופי אלקטרונים הילוכים תווים (TEM) 10 המורפולוגיה לחשוף חוסר סדר מבני ארוך טווח. עם זאת, קליטת רנטגן הוארך עדין מבנה (EXAFS) לומד 11 תכנית שכל יון ונדיום מתואם octahedrally עם שש מולקולות TCNE שונות, מה שמעיד על סדר מבני מקומי חזק עם אורך קשר ונדיום-חנקן של 2.084 (5). מגנטיות נובעת מצימוד חילופי אנטי פרומגנטי בין הספינים מזווגים של TCNE - אניוני הרדיקלי, אשר מופצים בכל רחבי TCNE -מולקולה, והספינים על יוני 2 + V, שהובילו להזמנה ferrimagnetic מקומית עם T C ~ 600 K לסרטים מותאמים 5. בנוסף להצגת הזמנה מגנטית בטמפרטורת חדר, V [TCNE] x ~ 2 סרטיהם מוליכים למחצה עם bandgap 0.5 eV 12. מאפיינים אחרים של פתק כוללים sperimagnetism האפשרי מתחת לטמפרטורת קיפאון של 150 ~ K 13,14, magnetoresistance החריג החיובי 12,15,16, ומגנטיות מושרה תמונה 13,17,18. שיטת CVD לסינתזת x ~ 2 סרטים דקים [TCNE] V תואמת עם מגוון רחב של מצעים בשל טמפרטורה נמוכה (&lt;60 ° C) ותצהיר קונפורמי. מחקרים קודמים הראו בתצהיר מוצלח של V [TCNE] x ~ 2 בשני מצעים הקשיחים וגמישים 7. יתר על כן, טכניקה בתצהיר זה משאיל את עצמו לכוונון באמצעות שינוי של מבשרים וגרהפרמטרים owth. 19-22 בעוד הפרוטוקול המוצג כאן מניב סרטים מותאמים ביותר עד כה, התקדמות משמעותית נעשתה בשיפור חלק מנכסי הסרט מאז גילויה של שיטה זו ורווחים נוספים עשויים להיות אפשריים.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen Glovebox</td>
			<td>Vacuum Atmospheres</td>
			<td>Omni</td>
			<td>steps done in nitrogen glovebox can also be done in an argon glovebox</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 L three-neck round bottom flask</td>
			<td>Corning</td>
			<td>4965A-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL round bottom flask</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>64678</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Turbo vacuum pumping station</td>
			<td>Agilent Varian</td>
			<td>G8701A-011-037</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Stopcock</td>
			<td>Kontes</td>
			<td>185000-2440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass two way connecting tube</td>
			<td>Corning</td>
			<td>8940-24</td>
			<td>Corning Pyrex(R) 105 degree Angled Tube Adapter with Two-Way 24/40 Standard Taper Joint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coldfinger</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom part made by OSU chemistry glass shop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon Glovebox</td>
			<td>Vacuum Atmospheres</td>
			<td>Nexus I</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot plate stirrer</td>
			<td>Corning</td>
			<td>6795</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoeletric cooler</td>
			<td>Advanced Thermoelectric</td>
			<td>TCP-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>Advanced Thermoelectric</td>
			<td>TLZ10</td>
			<td>for TE cooler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Advanced Thermoelectric</td>
			<td>PS-145W-12V&#160;</td>
			<td>for TE cooler and temperature controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller</td>
			<td>J-Kem&#160; Scientific</td>
			<td>Model 150</td>
			<td>For heating coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating wire</td>
			<td>Pelican Wire Company</td>
			<td>Nichrome 60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom glassware pieces</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Made by OSU Chemistry glass shop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>BOC Edwards</td>
			<td>XDS-5</td>
			<td>Connected to the CVD set-up</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow meter</td>
			<td>Gilmont</td>
			<td>GF-2260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micrometer valve</td>
			<td>Gilmont</td>
			<td>7300</td>
			<td>Controls flow of argon over TCNE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micrometer valve</td>
			<td>Gilmont</td>
			<td>7100</td>
			<td>Controls flow of argon over&#160; V(CO)6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Tygon</td>
			<td>R3603</td>
			<td>1/8 in walls, connected between valves and meter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-way Stopcock</td>
			<td>Nalgene</td>
			<td>6470</td>
			<td>used to adjust the flow rates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>Matheson</td>
			<td>63-4105</td>
			<td>connects to the top of Figure 1 part A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SQUID magnetometer</td>
			<td>Quantum Design</td>
			<td>MPMS-XL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPR</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Elexsys</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PPMS</td>
			<td>Quantum Design</td>
			<td>14T PPMS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sourcemeter</td>
			<td>Keithely&#160;</td>
			<td>2400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Materials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium metal</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>262714</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anthracene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>141062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous tetrahydrofuran</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>186562</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium(III) chloride tetrahydrofuran complex</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>395382</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon monoxide gas</td>
			<td>OSU stores</td>
			<td>98610</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetraethylammonium bromide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>241059</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphoric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>79622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>14262</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silcone oil</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>146153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper pellets</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Cut from spare copper wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetracyanoethylene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T8809</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass slides</td>
			<td>Gold Seal</td>
			<td>3010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Activated Charcoal</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>242276</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

chemical vapor deposition of an organic magnet, vanadium tetracyanoethylene

ההתקדמות האחרונה בתחום של חומרים אורגניים הניבה מכשירים כגון דיודות פולטות אור אורגני (OLEDs) שיש יתרונות לא מצאו בחומרים מסורתיים, כוללים עלות נמוכה וגמישות מכאנית. ברוח דומה, זה יהיה יתרון להרחיב את השימוש בחומרים אורגניים לאלקטרוניקת תדירות גבוהה ואלקטרוניקה מבוססת ספין. עבודה זו מציגה תהליך סינטטי לצמיחה של סרטים דקים של ferrimagnet האורגני טמפרטורת חדר, tetracyanoethylene נדיום (V [TCNE] x, x ~ 2) על ידי תצהיר נמוך אדים כימיים בטמפרטורה (CVD). הסרט הדק הוא גדל ב&lt; 60 ° C, ויכול להכיל מגוון רחב של מצעים, לרבות, אך לא רק, סיליקון, זכוכית, טפלון ומצעים גמישים. בתצהיר קונפורמי הוא תורם מראש בדוגמת ומבנים תלת-ממדיים, כמו גם. בנוסף טכניקה זו יכולה להניב סרטים עם עובי הנע בין 30 ננומטר לכמה מיקרונים. ההתקדמות האחרונהבאופטימיזציה של צמיחת סרט יוצר סרט שאיכויות, כגון טמפרטורה גבוהה קירי (600 K), הומוגניות מגנטית משופרת, וקו-רוחב תהודה פרומגנטיים צר (1.5 G) הבטחת מופע עבור מגוון רחב של יישומים בספינטרוניקה ואלקטרוניקה מיקרוגל.

השיטה הראשונה והקלה ביותר לקביעה אם בתצהיר הוא מוצלח היא לעשות בדיקה ויזואלית של הסרטים. הסרט אמור להופיע סגול כהה בגימור ראי שהוא אחיד על פני מצעים. אם יש כתמים על פני השטח של המצע שבו אין V [TCNE] x ~ 2 או שזה קל יותר בצבע, אז זה סביר בשל נוכחותם של ממסים או זיהומ?...

Watch this Scientific Journal Video about Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene at JoVE.com

Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

אנו מציגים את הסינתזה של tetracyanoethylene נדיום ferrimagnet מבוסס האורגני (V [TCNE] x, x ~ 2) באמצעות תצהיר נמוך אדים כימיים בטמפרטורה (CVD). מתכון מותאם זה מניב עלייה בטמפרטורת קירי מ 400 K ליותר מ 600 K ושיפור דרמטי בנכסי תהודה מגנטיים.

כימית החמקן הפקדת של מגנט אורגני, ונדיום Tetracyanoethylene

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

chemical-vapor-deposition-an-organic-magnet-vanadium

Research

JoVE Journal

Chemistry

11.4K Views.  The Ohio State University.  אנו מציגים את הסינתזה של tetracyanoethylene נדיום ferrimagnet מבוסס האורגני (V [TCNE] x, x ~ 2) באמצעות תצהיר נמוך אדים כימיים בטמפרטורה (CVD). מתכון מותאם זה מניב עלייה בטמפרטורת קירי מ 400 K ליותר מ 600 K ושיפור דרמטי בנכסי תהודה מגנטיים. 

Video: Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high surface area microporous materials, such as metal-organic frameworks (MOFs), unique challenges present themselves for PECVD treatments. Herein the protocol for development of a MOF that was previously unstable to humid conditions is presented. The protocol describes the synthesis of Cu-BTC (also known as HKUST-1), the treatment of Cu-BTC with PECVD of perfluoroalkanes, the aging of materials under humid conditions, and the subsequent ammonia microbreakthrough experiments on milligram quantities of microporous materials. Cu-BTC has an extremely high surface area (~1,800 m2/g) when compared to most materials or surfaces that have been previously treated by PECVD methods. Parameters such as chamber pressure and treatment time are extremely important to ensure the perfluoroalkane plasma penetrates to and reacts with the inner MOF surfaces. Furthermore, the protocol for ammonia microbreakthrough experiments set forth here can be utilized for a variety of test gases and microporous materials.

Herein the procedures for plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes on microporous materials such as metal-organic frameworks to enhance their stability and hydrophobicity are described. Furthermore, breakthrough testing of milligram quantities of samples is described in detail.

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. Specifically, the sapphire cell enables visual data collection from multiple loadings to solve a set of material balances to precisely determine phase composition. Ternary phase diagrams can then be established to determine the proportion of each component in each phase at a given condition. In principle, any ternary system can be studied although ternary systems (gas-liquid-liquid) are the specific examples discussed herein. For instance, the ternary THF-Water-CO2 system was studied at 25 and 40&#160;&#176;C and is described herein. Of key importance, this technique does not require sampling. Circumventing the possible disturbance of the system equilibrium upon sampling, inherent measurement errors, and technical difficulties of physically sampling under pressure is a significant benefit of this technique. Perhaps as important, the sapphire cell also enables the direct visual observation of the phase behavior. In fact, as the CO2 pressure is increased, the homogeneous THF-Water solution phase splits at about 2 MPa. With this technique, it was possible to easily and clearly observe the cloud point and determine the composition of the newly formed phases as a function of pressure.
The data acquired with the sapphire cell technique can be used for many applications. In our case, we measured swelling and composition for tunable solvents, like gas-expanded liquids, gas-expanded ionic liquids and Organic Aqueous Tunable Systems (OATS)1-4. For the latest system, OATS, the high-pressure sapphire cell enabled the study of (1) phase behavior as a function of pressure and temperature, (2) composition of each phase (gas-liquid-liquid) as a function of pressure and temperature and (3) catalyst partitioning in the two liquid phases as a function of pressure and composition. Finally, the sapphire cell is an especially effective tool to gather accurate and reproducible measurements in a timely fashion.

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus is a unique tool to study, without sampling, phase behavior under a wide range of pressures. Using a cathetometer, very precise volume measurements can be recorded to measure liquid expansion and phase composition. Thus, this synthetic method enables the study of (1) phase equilibria of multi-component mixtures and (2) the partition behavior of catalyst or model compounds as a function of pressure.

תא ספיר בלחץ גבוהים למדידות שלב שיווי משקל של CO<sub&gt; 2</sub&gt; מערכות אורגניות / / מים

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. ...

Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The analysis of volatile and oxidation sensitive compounds by mass spectrometry is not easily achieved, as all state-of-the-art mass spectrometric methods require at least one sample preparation step, e.g., dissolution and dilution of the analyte (electrospray ionization), co-crystallization of the analyte with a matrix compound (matrix-assisted laser desorption/ionization), or transfer of the prepared samples into the ionization source of the mass spectrometer, to be conducted under atmospheric conditions. Here, the use of a sample inlet system is described which enables the analysis of volatile metal organyls, silanes, and phosphanes using a sector field mass spectrometer equipped with an electron impact ionization source. All sample preparation steps and the sample introduction into the ion source of the mass spectrometer take place either under air-free conditions or under vacuum, enabling the analysis of compounds highly susceptible to oxidation. The presented technique is especially of interest for inorganic chemists, working with metal organyls, silanes, or phosphanes, which have to be handled using inert conditions, such as the Schlenk technique. The principle of operation is presented in this video.

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The presented technique is especially of interest for inorganic chemists, working with metal organyls, silanes, or phosphanes which have to be handled using inert conditions, such as the Schlenk technique.

ניתוח של תרכובות נדיפות רגישות וחמצון באמצעות מערכת קרה מפרצון ואלקטרוני השפעה המוני ספקטרומטריית

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step process based on the preparation of a sol in a one-pot synthesis which is followed by the deposition of a gel film on Si(100) substrates by evaporation induced self-assembly using the dip-coating technique and ends with a thermal treatment of the material to induce the gel crystallization and the growth of the quartz film. The formation of a silica gel is based on the reaction of a tetraethyl orthosilicate and water, catalyzed by HCl, in ethanol. However, the solution contains two additional components that are essential for preparing mesoporous epitaxial quartz films from these silica gels dip-coated on Si. Alkaline earth ions, like Sr2+ act as glass melting agents that facilitate the crystallization of silica and in combination with cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) amphiphilic template form a phase separation responsible of the macroporosity of the films. The good matching between the quartz and silicon cell parameters is also essential in the stabilization of quartz over other SiO2 polymorphs and is at the origin of the epitaxial growth.

A protocol is presented for the preparation of piezoelectric macroporous epitaxial films of quartz on silicon by solution chemistry using dip-coating and thermal treatments in air.

הכנת Macroporous Epitaxial קוורץ סרטים על הסיליקון על ידי פתרון כימי הפקדת

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and conformality by taking advantage of self-limiting reactions between vapor-phase precursors and the growing film. Perovskite oxides present potential for next-generation electronic materials, but to-date have mostly been deposited by physical methods. This work outlines a method for depositing SrTiO3 (STO) on germanium using ALD. Germanium has higher carrier mobilities than silicon and therefore offers an alternative semiconductor material with faster device operation. This method takes advantage of the instability of germanium's native oxide by using thermal deoxidation to clean and reconstruct the Ge (001) surface to the 2&#215;1 structure. 2-nm thick, amorphous STO is then deposited by ALD. The STO film is annealed under ultra-high vacuum and crystallizes on the reconstructed Ge surface. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) is used during this annealing step to monitor the STO crystallization. The thin, crystalline layer of STO acts as a template for subsequent growth of STO that is crystalline as-grown, as confirmed by RHEED. In situ X-ray photoelectron spectroscopy is used to verify film stoichiometry before and after the annealing step, as well as after subsequent STO growth. This procedure provides framework for additional perovskite oxides to be deposited on semiconductors via chemical methods in addition to the integration of more sophisticated heterostructures already achievable by physical methods.

This work details the procedures for the growth and characterization of crystalline SrTiO3 directly on germanium substrates by atomic layer deposition. The procedure illustrates the ability of an all-chemical growth method to integrate oxides monolithically onto semiconductors for metal-oxide semiconductor devices.

הצמיחה epitaxial של perovskite סטרונציום Titanate על גרמניום באמצעות הפקדת אטומית Layer

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to the gas phase, and efficiently transferred to a detection system. Fizzy extraction takes advantage of the effervescence phenomenon. First, a carrier gas (here, carbon dioxide) is dissolved in the sample by applying overpressure and stirring the sample. Second, the sample chamber is decompressed abruptly. Decompression leads to the formation of numerous carrier gas bubbles in the sample liquid. These bubbles assist the release of the dissolved analyte species from the liquid to the gas phase. The released analytes are immediately transferred to the atmospheric pressure chemical ionization interface of a triple quadrupole mass spectrometer. The ionizable analyte species give rise to mass spectrometric signals in the time domain. Because the release of the analyte species occurs over short periods of time (a few seconds), the temporal signals have high amplitudes and high signal-to-noise ratios. The amplitudes and areas of the temporal peaks can then be correlated with concentrations of the analytes in the liquid samples subjected to fizzy extraction, which enables quantitative analysis. The advantages of fizzy extraction include: simplicity, speed, and limited use of chemicals (solvents).

Fizzy extraction is a new laboratory technique for analysis of volatile and semivolatile compounds. A carrier gas is dissolved in the liquid sample by applying overpressure and stirring the sample. The sample chamber is then decompressed. The analyte species are liberated to the gas phase due to effervescence.

פיצי הפקה של תרכובות אורגניות נדיפות בשילוב עם לחץ אטמוספרי כימי יוניזציה Quadropole מסה ספקטרומטריית

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, their high cost production and/or incompatibility with microfabrication technologies, due to the use of pre-deposited catalyst-seeds and/or high processing temperatures exceeding 900 &#176;C, represent a drawback for a widespread use of these methods. Here, however, we report the synthesis of ZnO rods via a non-catalyzed vapor-solid mechanism enabled by using an aerosol-assisted chemical vapor deposition (CVD) method at 400 &#176;C with zinc chloride (ZnCl2) as the precursor and ethanol as the carrier solvent. This method provides both single-step formation of ZnO rods and the possibility of their direct integration with various substrate types, including silicon, silicon-based micromachined platforms, quartz, or high heat resistant polymers. This potentially facilitates the use of this method at a large-scale, due to its compatibility with state-of-the-art microfabrication processes for device manufacture. This report also describes the properties of these structures (e.g., morphology, crystalline phase, optical band gap, chemical composition, electrical resistance) and validates its gas sensing functionality towards carbon monoxide.

Columnar zinc oxide structures in the form of rods are synthesized via aerosol-assisted chemical vapor deposition without the use of pre-deposited catalyst-seed particles. This method is scalable and compatible with various substrates based on either silicon, quartz or polymers.

תרסיס בסיוע בתצהיר אדים כימיים של תחמוצת מתכת מבנים: תחמוצת אבץ מוטות

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

Here, we describe an effective protocol that combines photoredox Ni/Ir catalysis with the use of a Zn-alkoxide for efficient ring-opening polymerization, allowing for the synthesis of isotactic poly(&#945;-hydroxy acids) with expected molecular weights (&#62;140 kDa) and narrow molecular weight distributions (Mw/Mn &#60; 1.1). This ring-opening polymerization is mediated by Ni and Zn complexes in the presence of an alcohol initiator and a photoredox Ir catalyst, irradiated by a blue LED (400 - 500 nm). The polymerization is performed at a low temperature (-15 &#176;C) to avoid undesired side reactions. The complete monomer consumption can be achieved within 4 - 8 hours, providing a polymer close to the expected molecular weight with narrow molecular weight distribution. The resulted number-average molecular weight shows a linear correlation with the degree of polymerization up to 1000. The homodecoupling 1H NMR study confirms that the obtained polymer is isotactic without epimerization. This polymerization reported herein offers a strategy for achieving rapid, controlled O-carboxyanhydrides polymerization to prepare stereoregular poly(&#945;-hydroxy acids) and its copolymers bearing various functional side-chain groups.

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

A protocol for the controlled photoredox ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides mediated by Ni/Zn complexes is presented.

נשלט Photoredox הפילמור טבעת-פתיחה של O- Carboxyanhydrides מתווכת על-ידי Ni/Zn מתחמי

Here, we describe an effective protocol that combines photoredox Ni/Ir catalysis with the use of a Zn-alkoxide for efficient ring-opening polymerization, ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.