Research is carried out at the Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory, which is supported by the U.S. Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences, under Contract No. DE-SC0012704.

זהירות: יש להתייעץ בכל גיליונות הנתונים של בטיחות חומרים הרלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. ייתכן שיש לי ננו מפגעים נוספים בהשוואה לעמיתו בתפוצה רחבה שלהם. אנא השתמש בכל נהלי הבטיחות המתאימים בעת טיפול במצעים המכוסה nanomaterial, כולל השימוש בפקדי הנדסה (מנדף) וציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות, מעיל מעבדה, מכנסיים באורך מלאים, ונעליים סגורות). 1. מכין עבודה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת מערכת שיקוע <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Vent קאמרי בתצהיר ללחץ אווירה ולפתוח את התא. האוורור נעשה על ידי לחיצה על הכפתור &quot;התחל מחשב אוורור&quot; על ממשק תוכנת שליטה, אשר באופן אוטומטי מתחיל רצף שלפרוק תא לחץ אווירה. כשהגיע לחץ האווירה לפתוח את התא על ידי משיכת דלת Accessing הקדמית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר סירת אידוי טונגסטן (אלומינה המצופה) בין זוג אלקטרודות אידוי תרמית. מקום 1כדורי יסמוט גרם לסירה האידוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר יעד המקרטעת ונדיום למקור המקרטעת magnetron. עיין בצעד 1.1.4) למערכת בתצהיר שאינו מצויד במקור המקרטעת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> (לא חובה, למערכת בתצהיר שאינו מצויד במקור המקרטעת) הר סירת אידוי טונגסטן בין זוג אלקטרודות אידוי תרמית. הנח שבלולים ונדיום 0.5 גרם לסירה האידוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את המחברים מיני-בננה (שני לחימום / קירור כוח ושתי לבדיקת טמפרטורה) של בקר טמפרטורת לולאה הסגור למוזנים החשמליים של המערכת בתצהיר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת מצעי גידול הערה: ההיווצרות של ננו-חוטים ביסמוט היא רגישה למצע הגידול של בחירה. תוצאות דומות התקבלו משקופיות זכוכית, פרוסות סיליקון, או מתכת. מומלץ על ידי הסופרים שהמצע יש לנקות מייד לפני האדיםתהליך הדחה, על מנת להשיג הידבקות של underlayer נדיום עקבית. טכניקות ניקוי מצע שונות, כוללים ניקוי פלזמה וניקוי כימי רטוב, ניתן ליישם ולהוביל לתוצאות דומות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניקוי מצעי גידול על ידי פלזמה חמצן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מצעי גידול לשואב פלזמה ולשאוב את התא, על ידי לחיצה על &quot;VAC על&quot; כפתור, ללחץ בסיסה של 10 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את שסתום גז החמצן ולהציג את גז חמצן לתא על ידי לחיצה על &quot;הגז&quot; כפתור בלוח הקדמי ולהתאים את קצב הזרימה על ידי לחיצה על &quot;אינקר&quot; והכפתורים &quot;DECR&quot; לשליטת גז קצב זרימה כדי לשמור על לחץ קאמרי mTorr של כ -100. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את כוח הפלזמה ב 20 W על ידי לחיצה על &quot;אינקר&quot; והכפתורים &quot;DECR&quot; לשליטת כוח ולהצית את הפלזמה על ידי לחיצה על &quot;RF על&quot; כפתור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתן 5 דקות לפני כיבוי הפלזמה על ידי לחיצה על &quot;; RF ON &quot;. כפתור Vent התא על ידי לחיצה על הכפתור&quot; לדמם &quot;ולאחזר את מצעים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניקוי מצעי גידול בשיטה כימית רטובה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את מצעי הגידול באצטון הכלולים בכוס. מניחים את הכוס לultrasonicator וsonicate 2 דקות בכח המרבי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מצעים מהכוס ולשטוף אותם עם זרם של אלכוהול מוחלט מבקבוק לשטוף במשך 30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את מצעים בזרם של גז חנקן. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שאיבת מערכת תצהיר טעינה ומצע <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר ההרכבה בקרת טמפרטורת מצע לבעל המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בקטעי האביב להר מצעי גידול על גבי ההרכבה קרירה / דוד פלטייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר בעל מצע המורכב בשלמות לתוך תא שיקוע, עם מצעים מול המקורות בתצהיר. חבר את הרכיבים מוזני חשמל לקריר Peltier / הרכבה דוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את תריס המצע, כדי למנוע בתצהיר מכוון למצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחיל לשאוב את התא בתצהיר. השאיבה מתבצעת על ידי לחיצה על הכפתור &quot;התחל שאיבת מחשב&quot; על ממשק תוכנת שליטה, אשר באופן אוטומטי מתחיל רצף שלשאוב תא לחץ הבסיס שלה. </li></ol></li></ol> 2. צמיחה של nanowires ביסמוט הערה: הניסוי לא זז לשלב הבא עד לחץ הבסיס של החדר בתצהיר הגיע 2 × 10 -6 Torr או מתחת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתצהיר של underlayer נדיום הערה: שחזור הניסוי הטוב ביותר מושגת כאשר underlayer נדיום הוא שהופקד על ידי השיטה המקרטעת magnetron. בהעדר מקור המקרטעת, שחזור גבוה יכול גם להיות מושגת על ידי הפקדה עדיין underlayer נדיום בשיטת אידוי תרמי, ובלבד שחה המערכת בתצהירלחץ sa נמוך בסיס (≤ 5 × 10 -7 Torr). עיין בצעד 3.1.2 לפרטים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתצהיר ונדיום עם מקור המקרטעת magnetron. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל זרימת ארגון במקור המקרטעת. קצב זרימה מוגדר 40 SCCM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים את קצב המהפכה של משאבת turbomolecular ללחץ קאמרי של 2.5 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד קאמרי מגיע לחץ המצב היציב שלה בהדרגה, להגדיר את גורמי כיול העובי לQCM. ולנדיום, הצפיפות היא 5.96 גר &#39;/ סנטימטר 3 וZ-הגורם הוא .530. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המקור המקרטעת DC ולהגדיר את הכח ב200-250 וו למערכת בתצהיר המופעלת על ידי המחברים, השיעור בתצהיר הוא כ -0.4 / sec בכוח הזה. מבלי לפתוח את תריס המצע, לשמור על המקור פועל במשך 2 דקות. הערה: באמצעות צעד זה תחמוצת הילידים במקור נדיום מוסרת, חשיפת פני השטח ונדיום טרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תריס המצע להתחיל depositio נדיוםn. בינתיים, לאפס את העובי המצטבר של QCM לאפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך בתצהיר עד עובי 20 ננומטר, לכאורה, של מצטבר, לקריאת QCM. סגור את תריס המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהדרגה להקטין את כוח גמגום לאפס. הפעל את המקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות את זרימת הארגון. החזר את משאבת turbomolecular לכח המלא שלו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> (לא חובה, למערכת בתצהיר שאינו מצויד במקור המקרטעת) בתצהיר ונדיום עם מקור אידוי תרמית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשל נקודת ההתכה הגבוהה של ונדיום (1,910 מעלות צלזיוס) ואת נכונותה לחמצון, מומלץ כי האידוי התרמי שלה להתנהל בלחץ בסיס של 5 × 10 -7 Torr או נמוך יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את גורמי כיול העובי לQCM. ולנדיום, הצפיפות היא 5.96 גר &#39;/ סנטימטר 3 וZ-הגורם הוא .530. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את כוח אידוי אספקת תרמית למקור ונדיום.לאט לאט להגדיל את כוח החימום לסירת טונגסטן עד שבלולים ונדיום להמס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם תריס המצע המשיך סגור, להגדיל לאט כוח החימום עד שיעור בתצהיר של 2 / sec מושגת, לקריאת QCM. פתח את תריס המצע להתחיל בתצהיר ונדיום. בינתיים, לאפס את העובי המצטבר של QCM לאפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך בתצהיר עד עובי לכאורה של 50 ננומטר מצטבר. סגור את תריס המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהדרגה להקטין את כוח האידוי התרמי לאפס. הפעל את המקור. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתצהיר של ננו-חוטים ביסמוט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתצהיר ביסמוט בטמפרטורה מעל או מתחת RT, להגדיר את הערך הרצוי לבקר הטמפרטורה. חכה עד שתגיע לטמפרטורה הרצויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את גורמי כיול העובי לQCM. ביסמוט, הצפיפות היא 9.78 גר &#39;/ סנטימטר 3 וZ-הגורם הוא .790. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את כוח אידוי תרמית supply למקור ביסמוט. לאט לאט להגדיל את כוח החימום לסירת טונגסטן עד השיעור בתצהיר של 2 / sec מושגת, לקריאת QCM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תריס המצע להתחיל בתצהיר ביסמוט. בינתיים, לאפס את העובי המצטבר של QCM לאפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך בתצהיר עד עובי לכאורה של 50 ננומטר מצטבר. סגור את תריס המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהדרגה להקטין את כוח האידוי התרמי לאפס. הפעל את המקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את אספקת חשמל לקירור / החימום החשמלי התרמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Vent קאמרי בתצהיר ללחץ אווירה ולפתוח את התא. אחזר את בעל המצע ולאסוף ננו-חוטים ביסמוט מצעים מכוסים. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Hu, J. T., Odom, T. W., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+and+physics+in+one+dimension:+Synthesis+and+properties+of+nanowires+and+nanotubes.">Chemistry and physics in one dimension: Synthesis and properties of nanowires and nanotubes.</a> Acc. Chem. Res. 32, 435-445 (1999).</li><li>Akimov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots.">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li><li>Thurn-Albrecht, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh-density+nanowire+arrays+grown+in+self-assembled+diblock+copolymer+templates.">Ultrahigh-density nanowire arrays grown in self-assembled diblock copolymer templates.</a> Science. 290, 2126-2129 (2000).</li><li>Xia, Y. N., 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=One-dimensional+nanostructures:+Synthesis,+characterization,+and+applications.">One-dimensional nanostructures: Synthesis, characterization, and applications.</a> Adv. Mater. 15, 353-389 (2003).</li><li>Gudiksen, M. S., Lauhon, L. J., Wang, J., Smith, D. C., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+nanowire+superlattice+structures+for+nanoscale+photonics+and+electronics.">Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics.</a> Nature. 415, 617-620 (2002).</li><li>Yang, P. 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=Controlled+growth+of+ZnO+nanowires+and+their+optical+properties.">Controlled growth of ZnO nanowires and their optical properties.</a> Adv. Funct. Mater. 12, 323-331 (2002).</li><li>Allen, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+detection+of+Au+catalyst+atoms+in+Si+nanowires.">High-resolution detection of Au catalyst atoms in Si nanowires.</a> Nature Nanotech. 3, 168-173 (2008).</li><li>Lin, Y. M., Sun, X. Z., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+investigation+of+thermoelectric+transport+properties+of+cylindrical+Bi+nanowires.">Theoretical investigation of thermoelectric transport properties of cylindrical Bi nanowires.</a> Phys. Rev. B. 62, 4610-4623 (2000).</li><li>Isaacson, R. T., Williams, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alfv&#233;n-Wave+propagation+in+solid-state+plasmas.+III.+Quantum+oscillations+of+the+Fermi+surface+of+bismuth.">Alfv&#233;n-Wave propagation in solid-state plasmas. III. Quantum oscillations of the Fermi surface of bismuth.</a> Phys Rev. 185, 682-688 (1969).</li><li>Sandomirskii, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+size+effect+in+a+semimetal+film.">Quantum size effect in a semimetal film.</a> Sov. Phys. JETP. 25, 101-106 (1967).</li><li>Huber, T. E., Nikolaeva, A., Gitsu, D., Konopko, L., Graf, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+confinement+and+surface-state+effects+in+bismuth+nanowires.">Quantum confinement and surface-state effects in bismuth nanowires.</a> Physica E. 37, 194-199 (2007).</li><li>Black, M. R., Lin, Y. M., Cronin, S. B., Rabin, O., Dresselhaus, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+absorption+in+bismuth+nanowires+resulting+from+quantum+confinement.">Infrared absorption in bismuth nanowires resulting from quantum confinement.</a> Phys. Rev. B. 65, 2921-2930 (2002).</li><li>Hofmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+surfaces+of+bismuth:+Structural+and+electronic+properties.">The surfaces of bismuth: Structural and electronic properties.</a> Prog. Surf. Sci. 81, 191-245 (2006).</li><li>Huber, T. E., 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=Confinement+effects+and+surface-induced+charge+carriers+in+Bi+quantum+wires.">Confinement effects and surface-induced charge carriers in Bi quantum wires.</a> Appl Phys Lett. 84, 1326-1328 (2004).</li><li>Huber, T. E., 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=Surface+state+band+mobility+and+thermopower+in+semiconducting+bismuth+nanowires.">Surface state band mobility and thermopower in semiconducting bismuth nanowires.</a> Phys. Rev. B. 83, 235414-23 (2011).</li><li>Dresselhaus, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 23, 129-140 (2003).</li><li>Cheng, Y. -. T., Weiner, A. M., Wong, C. A., Balogh, M. P., Lukitsch, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress-induced+growth+of+bismuth+nanowires.">Stress-induced growth of bismuth nanowires.</a> Appl Phys Lett. 81, 3248-3250 (2002).</li><li>Volobuev, V. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanism+of+Bi+nanowire+growth+from+Bi/Co+immiscible+composite+thin+films.">The mechanism of Bi nanowire growth from Bi/Co immiscible composite thin films.</a> J. Nanosci. Nanotech. 12, 8624-8629 (2012).</li><li>Shim, 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=On-film+formation+of+Bi+nanowires+with+extraordinary+electron+mobility.">On-film formation of Bi nanowires with extraordinary electron mobility.</a> Nano Lett. 9, 18-22 (2009).</li><li>Berglund, S. P., Rettie, A. J. E., Hoang, S., Mullins, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporation+of+Mo+and+W+into+nanostructured+BiVO4+films+for+efficient+photoelectrochemical+water+oxidation.">Incorporation of Mo and W into nanostructured BiVO4 films for efficient photoelectrochemical water oxidation.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 7065-7075 (2012).</li><li>Liu, M., 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=Surface-Energy+Induced+Formation+of+Single+Crystalline+Bismuth+Nanowires+over+Vanadium+Thin+Film+at+Room+Temperature.">Surface-Energy Induced Formation of Single Crystalline Bismuth Nanowires over Vanadium Thin Film at Room Temperature.</a> Nano Lett. 14, 5630-5635 (2014).</li></ol>

Authors have nothing to disclose.

הצמיחה של ננו-חוטים ביסמוט היא להתנהל במערכת שיקוע פיזית עם לפחות שני מקורות בתצהיר, אחד ביסמוט ואחר ולנדיום. מומלץ שאחד המקורות הוא מקור המקרטעת magnetron, לתצהירו של ונדיום. ואקום גבוה מושגת על ידי משאבות turbomolecular מגובות על ידי גלילה משאבה יבשה. מערכת שיקוע מצויד בmicrobalance גביש קוורץ מכויל (QCM) לניטור בעובי אתר. מערכת שיקוע יש רכיבים מוזנים חשמליים לבקרת טמפרטורת לולאה הסגורה של מצעי הגידול. בקר טמפרטורת חימום מספק חימום / קירור למצע, דרך מודול חימום צלחת הקרמיקה פלטייה סוג שהוא דבוק תרמית לגוף קירור. טמפרטורת מצע מנוטרת על ידי גלאי טמפרטורת התנגדות פלטינה (RTD). עיין באיור 1 לאיור של יחידת בקרת טמפרטורת מצע. בהשוואה לשיטות קיימות בספרות, הטכניקה הנוכחית מאפשרת היווצרות תשואה גבוהה (&gt; 70%) של ננו-חוטים ביסמוט גבישים יחידים. הטכניקה היא גם משמעותית ליכולת ההרחבה שלו: הסכום של ננו-חוטים ביסמוט שהופקד מוגבל רק על ידי גודל המצע. לצמיחה מוצלחת של ננו-חוטים ביסמוט, זה חשוב מאוד להפקיד סרט דק ונדיום nanoporous שהוא חופשי באופן עקבי של חמצון. ונדיום נבחר לנקודת ההתכה הגבוהה שלו (1,910 מעלות צלזיוס), שהופך אותו קל ליצירת סרט נקבובי כאשר הופקדו על מצע קר. מתכות אחרות התכה גבוהה, כגון טיטניום (MP 1,668 מעלות צלזיוס), יכולות לקדם את צמיחת nanowires ביסמוט באופן דומה. שמוצגים באיור 2 הם SEM התמונות של סרטים דקים ונדיום שהופקדו על ידי magnetron המקרטעת (א) ואידוי תרמי (ב) שיטות, ששניהם מראים נקבוביות משמעותי. כפי שהתגלה במחקר הקודם שלנו, יש צורך לinfilתחומים יסמוט trated להיות בלתי הרטבה ולנדיום, כך שהם יכולים להיות מגורשים מהמטריצה ​​ונדיום הנקבובית כדי ליצור ננו-חוטים. 21 משטח נדיום מתחמצן, לעומת זאת, הוא רטוב על ידי יסמוט ולא יכול לתמוך בצמיחת nanowires. בהתחשב בפגיעותו של ונדיום לכיוון חמצון, ההצלחה של הניסוי מסתמכת על מידת יעילות החמצון הספונטני נמנע. הוא מצא כי העקביות הנדרשת מסופקת על ידי המיטב המקרטעת magnetron תחת פלזמה ארגון. אם אידוי תרמית היא הברירה היחידה לתצהיר ונדיום, לעומת זאת, נמצא כי העקביות הנדרשת מושגת כאשר הלחץ הוא בסיס 5 × 10 -7 Torr או נמוך יותר. ישנם שני גורמים שתרמו ליתרון של magnetron המקרטעת על אידוי תרמי: 1) בmagnetron המקרטעת המקור הוא הרבה יותר מגניב מאשר במקרה של אידוי תרמי, אשר מאט את החמצון; ו -2) בmagnetron המקרטעת המקור חשוף לכ -2 mTorr שלזרימת ארגון, אשר מדכאת לחץ חלקי של חמצן. בנוסף, חום הקרינה מוגזם מאידוי תרמית מחמם את המצע בתצהיר באופן משמעותי מאוד, מה שהופך את זה קשה להתאים את טמפרטורת המצע במהלך התצהיר ביסמוט שלאחר מכן, בשל כוחו המוגבל של דוד / קריר ותרמית. אם ביסמוט מופקד כסרט חלק ומהורהר, זה בגלל החמצון של סרט ונדיום בתצהירו. כדי למנוע את זה מלקרות, קאמרי בתצהיר צריך להישאב לזמן ארוך יותר (כגון O / N) כדי להגיע ללחץ הבסיס שלה. כפי שניתן לראות בתמונות SEM באיור 3, המורפולוגיה של הפיקדונות ביסמוט משתנה באופן משמעותי בטמפרטורת מצע שונה. ברור כי בטמפרטורה הנמוכה ביותר (273 K) לא nanowire יסמוט אבל סרט מגורען מופקדת על נדיום. ננו-חוטים ביסמוט יוצרים בטמפרטורת מצע נמוכה כמו 285 K, אבל הם דקים (60-80 ננומטר) וקצרים (0.5-156; מ &#39;). ב RT (298 K) nanowires לגדול 90-120 עבה ננומטר ו6-8 מיקרומטר ארוך. זה בולט שטיפי nanowire הם צדדיים במקום להיות חלק מעוגלים, שנצפה בדרך כלל מצמיחת VLS. הסיבה לכך היא כי במקרה זה מול הצמיחה של nanowire מאתר בממשק ביסמוט / נדיום, שבי nanodomains של ביסמוט הוא מותכים. ברגע שמתפרץ ביסמוט המותך מהמטריצה ​​ונדיום הנקבובית, תמורת התגבשות מייד כדי לתת את מראה הפנים. ננו-חוטים יגדלו משמעותי עבים יותר וארוך יותר בטמפרטורה גבוהה יותר. ב 323 K, ננו-חוטים הם כ -200 ננומטר בקוטר 20-30 ומיקרומטר באורך. ב348 K, ננו-חוטים הם ננומטר כ -400 בקוטר מעל 100 מיקרומטר באורך. לכן, חשוב לשלוט על טמפרטורת המצע בתוך כמה קלווין להיווצרות של ננו-חוטים ביסמוט ממדים רצויים עקבית. נכון לעכשיו, הטכניקה לא ניתן להשתמש לגדול ננו-חוטים ביסמוט עם קוטר פחות מ -60 ננומטר. על tהוא היד השנייה, נראה כי בקרת טמפרטורה היא לא חשובה בתצהיר ונדיום, אשר, ככל הנראה משום שהמצע הוא תמיד קר מאוד בהשוואה לאדים ונדיום. מכשיר חימום באיור 1 הוא הפתרון לבקרת טמפרטורה. עם גוף הקירור שנערך ב RT, המצע יכול להיות מקורר 273 K או מחומם לאפוקסי 373 מילא-כסף ק משמש למגע התרמי בין מודול חימום ומפזר החום. חשוב שאפוקסי הוא נרפא לחלוטין ויבש של כל ממס, שכן האדים של הממס עלולים לזהם את פני השטח המצע במהלך שיקוע ולהוביל לתוצאות לא עקביות. מאותה הסיבה יש להשתמש בשום דבק תרמי כמו ג&#39;ל. בפועל דומה הוא עשה עבור הקשר בין מודול חימום וRTD Pt. באיור 4 (א) (ב) אנו מציגים במיקרוסקופ האלקטרונים הילוכים תמונות (TEM) oו nanowires ביסמוט. סקר של דפוסי עקיפת אלקטרונים (ריבועי, איור 4 (א) (ב)) מגלה כי רוב nanowires יסמוט לגדול לאורך שני (1102) או (1210) כיוונים. למרות שלא היה זרע בתיווך צמיחה כגון מנגנון אדים-נוזל-מוצק (VLS), ננו-חוטים ביסמוט הם גבישים יחידים, בשל נוכחותם של מול צמיחה ממוקמת בסמוך לממשק ביסמוט / נדיום, שבו הנוזל למוצק שלב מעבר קורה. חתך רדיאלי של nanowire יכול להיות לא סדיר במקום מעגלי, מה שמוביל לניגוד החושך נצפה בתמונה TEM שמוצגת באיור 4 (א). דפוס האבקה רנטגן עקיפה (איור 4 (ג)) גם מאשר כי ננו-חוטים ביסמוט להתגבש בסריג rhombohedral (מ &#39;R3) התפזורת שלהם. כפי שצוין על ידי נפיצה אנרגיית רנטגן הניתוח (EDX) באיור 4 (ד), ננו-חוטים הם ביסמוט הטהור ללא נתוך עם נדיום (איור 4 (ד) </strong&gt;). הנוכחות של אות מנחושת בשל השימוש ברשת TEM נחושת. לסיכום, שיטה חדשנית באה לידי ביטוי במאמר זה לצמיחה להרחבה ותשואה הגבוהה של ננו-חוטים ביסמוט גבישים יחידים, הנגרמת על ידי אנרגיית פני השטח בממשק ביסמוט / נדיום. הטכניקה היא מסוגל לצמוח nanowires ביסמוט על פני טווח רחב של מידות, פשוט על ידי כוונון הטמפרטורה של מצע הגידול. זה צפוי כי מנגנון צמיחה פשוט אך לא מסורתי זה יפותח נוסף לצמיחה של מערכת חומר אחרת.

Nanowires להגביל את התחבורה של נושאי מטען וקוואזי-חלקיקים אחרים, כגון פוטונים וplasmons בממד אחד. בהתאם לכך, ננו-חוטים בדרך כלל תערוכה תכונות חשמליות, מגנטיות, אופטיות וכימיות רומן, שתענקנה להם פוטנציאל כמעט אינסופי עבור יישומים בתחום אלקטרוניקה, פוטוניקה, טכנולוגיות ביו-רפואיות, הקשורים לאיכות סביבה ואנרגיה מיקרו / ננו. 1,2 במהלך שני העשורים האחרונים, רב מלמעלה למטה ומלמטה למעלה גישות פותחו לסינתזת מגוון רחב של ננו-חוטים מתכת או מוליכים למחצה באיכות גבוהה בקנה מידת מעבדה. 3-6 למרות התפתחויות אלו, כל גישה מסתמכת על מאפיינים ייחודיים מסוימים של המוצר הסופי להצלחתה. לדוגמא, השיטה הפופולרית אדים-נוזל-המוצקה (VLS) היא בכושר טוב יותר עבור החומרים המוליכים למחצה שיש לי נקודות היתוך גבוהות יותר וליצור סגסוגת eutectic עם מקביל &quot;זרעים&quot; קטליטי. 7 כתוצאה מכך, הסינתזה של nanowireחומר של עניין מיוחד לא יכול להיות מכוסה על ידי טכניקות קיימות. כsemimetal עם חפיפה קטנה עקיפה להקה (-38 מופתעים נוכח ב 0 K) ונושאי מטען אור בצורה יוצאת דופן, ביסמוט הוא דוגמא אחת כזו. החומר מתנהג שונה באופן קיצוני בממד מופחת בהשוואה לכמות הגדולה שלה, כמו כליאה קוונטים יכולה להפוך nanowires ביסמוט או דקים סרטים למוליכים למחצה פער פס צרים. 8-12 בינתיים, את פני השטח של צורות ביסמוט מתכת מעין-דו-ממדית כי הוא יותר באופן משמעותי מאשר בתפזורת מתכתית שלה. 13,14 זה היה הראה כי פני השטח של ביסמוט משיג ניידות אלקטרונים של 2 × 10 סנטימטר 4 2 V -1 שניות -1 ותורם מאוד לחימום החשמלי שלה בצורת nanowire. 15 כ כאמור, יש אינטרסים משמעותיים בלימוד nanowires ביסמוט לאלקטרוני ויישומים ובתרמית בפרט. 12-16 עם זאת, בשל יסמוט של נמוך מאודנקודת התכה (544 K) ונכונות לחמצון, זה עדיין מהווה אתגר לסינתזה באיכות גבוהה וננו-חוטים ביסמוט גבישים יחידים באמצעות טכניקות שלב שלב אדים או פתרון מסורתיים. בעבר, זה כבר דווח על ידי כמה קבוצות שnanowires יסמוט גבישים יחידים לגדול בתשואה נמוכה בתצהיר ואקום של סרט דק ביסמוט, אשר מיוחס לשחרורו של מתח המובנה בסרט. 17-20 לאחרונה, גילינו רומן טכניקה שמבוססת על אידוי התרמית של ביסמוט תחת ואקום גבוה ומובילה להיווצרות של ננו-חוטים להרחבה ביסמוט גבישים יחידים בתשואה גבוהה. 21 השוואה בעבר דיווחה שיטות, התכונה הייחודית ביותר של טכניקה זו היא שמצע הגידול הוא טרי מצופה בשכבה דקה של ונדיום nanoporous לפני יסמוט בתצהיר. במהלך האידוי התרמי של האחרון, אדים ביסמוט חודרים לתוך מבנה nanoporous של ואןסרט וAdium מתעבה שם nanodomains. מאז ונדיום לא רטוב על ידי יסמוט תמצית, תחומים שחדרם הוגלו, לאחר מכן מהמטריצה ​​ונדיום לשחרר אנרגיית פני השטח שלהם. זה הגירוש המתמשך של nanodomains יסמוט שיוצר ננו-חוטים ביסמוט האנכיים. מאז תחומים יסמוט הם רק 1-2 ננומטר בקטרים, הם כפופים לדיכוי נקודת התכה משמעותי, שהופך אותם כמעט מותך על RT. כתוצאה מכך, צמיחת nanowires ממשיכה עם המצע שנערך בRT. מצד השני, כמו ההגירה של תחומים ביסמוט מופעלת תרמית, לאורכה ורוחבה של ננו-חוטים יכולים להיות מכוון על פני טווח רחב פשוט על ידי שליטה על הטמפרטורה של מצע הגידול. פרוטוקול וידאו מפורט זה נועד לעזור למתרגלים חדשים בתחום להימנע מבעיות נפוצות שונות הקשורים בתצהיר אד פיזי של שכבות דקות בואקום גבוה, סביבה נטולת חמצן.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bismuth&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>556130</td>
			<td>Granular, 99.999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium Slug</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>42829</td>
			<td>3.175mm (0.125in) dia x 6.35mm (0.25in) length, 99.8%&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium Sputtering Target</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>EJTVXXX253A2</td>
			<td>3.00&#34; Dia. x 0.125&#34; Thick, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>179124</td>
			<td>&#62;99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>33361</td>
			<td>Anhydrous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Wafer</td>
			<td>University Wafers</td>
			<td></td>
			<td>300 microns in thickness, (100) orientation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Filled Epoxy</td>
			<td>Circuit Works</td>
			<td>CW2400</td>
			<td>Two part conductive epoxy resin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten Boat, Alumina Coated</td>
			<td>R. D. Mathis</td>
			<td>S9B-AO-W</td>
			<td>For bismuth thermal evaporation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten Boat</td>
			<td>R. D. Mathis</td>
			<td>S4-.015W</td>
			<td>For vanadium thermal evaporation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RIE Plasma</td>
			<td>Nordson March</td>
			<td>CS-1701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVD 75 Vapor Deposition Platform</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>PEDP75FTCLT001</td>
			<td>Equipped with three thermal evaporation source and one DC magnetron sputtering source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoelectric Temperature Controller</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>MTTC-1410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PT1000 RGD</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>340912-01</td>
			<td>Temperature sensor for MTTC-1410</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoelectric Module</td>
			<td>LairdTech</td>
			<td>56910-502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonicator</td>
			<td>Crest Ultrasonics</td>
			<td>Tru-Sweep 175</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

seedless growth of bismuth nanowire array via vacuum thermal evaporation

הנה טכניקה ללא גרעינים וללא תבנית מוכחת לscalably לגדול ננו-חוטים ביסמוט, באמצעות אידוי תרמי בואקום גבוה ב RT. מקובל שמורות עבור הייצור של סרטי מתכת דקים, פיקדונות אידוי תרמיים ביסמוט למערך של ננו-חוטים גבישים יחידים האנכיים על סרט שטוח דק של ונדיום שנערך ב RT, אשר מופקד על ידי טרי המקרטעת magnetron או אידוי תרמית. על ידי שליטה על הטמפרטורה של מצע הגידול לאורכה ורוחבה של ננו-חוטים יכולים להיות מכוון על פני טווח רחב. אחראי על טכניקה חדשנית זו היא מנגנון צמיחת nanowire ידוע קודם לכן כי שורשים בנקבוביים קלה של הסרט הדק ונדיום. הסתנן לתוך הנקבוביות ונדיום, תחומים ביסמוט (~ ננומטר 1) נושאים אנרגיית משטח מוגזמת שמדכאת נקודת ההתכה שלהם ורציפות מגרש מתוך מטריצת נדיום כדי ליצור ננו-חוטים. תגלית זו מוכיחה את ההיתכנות של סינטיסייזר שלב אדי מדרגיesis של טוהר גבוה ננו ללא שימוש בכל זרזים.

תמונות SEM החתך של underlayers נדיום שהוקם על ידי המקרטעת magnetron ושיטות אידוי תרמית מוצגות באיור 2. מיקרוסקופ אלקטרונים סורק תמונות (SEM) מוצגים לnanowires יסמוט נוצר בטמפרטורות מצע שונות (איור 3). המבנה הגבישי של ננו-חוטים ביסמוט נקבע באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM), התאבכות אלקטרונים אזור סלקטיבית (סעד), ועקיפת רנטגן (XRD) מחקרים (איור 4). ניתוח יסודי של ספקטרוסקופיה רנטגן נפיצה אנרגיה מציין כי ננו-חוטים ביסמוט לא בשילוב underlayer נדיום (איור 4). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53396/53396fig1.jpg" /> פריסת איור 1. של יחידת בקרת טמפרטורת מצע. היחידה הורכבה על ידי תרמית הדבקת פלטייה להקליד<html> מודול rmoelectric לגוף קירור באמצעות אפוקסי כסף מלא. פלטינה RTD מודבקת לראש פני השטח (עבודה) של מודול כדי לפקח על טמפרטורת העבודה. מצע הגידול קבוע לחלק העליון של מודול והתרמית על ידי סרטוני אביב (לא מוצג). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53396/53396fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53396/53396fig2.jpg" /> איור 2. תמונות SEM של סרטים ונדיום טריים שהופקדו על מצע סיליקון, בהתאמה על ידי magnetron המקרטעת () ואידוי תרמי (ב &#39;). כפי שצוינו על ידי החתכים האנכיים שלהם, שניהם הסרטים עלילתיים עמודים ומעט מבנה נקבובי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53396/53396fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> jove_content &quot;FO: לשמור-together.within עמודים =&quot; תמיד &quot;&gt; <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53396/53396fig3.jpg" /> איור 3. תמונות SEM של פיקדונות ביסמוט עם מצעים שנערכו בטמפרטורות שונות: (א) 273K, (ב) 285 K, (ג) 298 K, (ד) 323 K, ו- (ה) 348 ק <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53396/53396fig3large.jpg" target="_blank">&#39;אנא לחץ כאן ל לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53396/53396fig4.jpg" /> איור 4. אפיון של ננו-חוטים ביסמוט (A, B) במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM), (ג) קרן ה- X עקיפה (XRD), וספקטרוסקופיה (ד) רנטגן נפיצה אנרגיה (EDX). ריבועי של פנלים () ו (ב) בהתאמה להראות התאבכות אלקטרונים אזור סלקטיבית דפוסים (סעד) המתאימים. בפנל X-ray diffra (C)דפוס ction של ננו-חוטים ביסמוט מוצג בקו שחור, ואילו הקווים האדומים האנכיים מציינים את מיקומי השיא העקיפה ועוצמות של ביסמוט rhombohedral תפזורת, לפי קובץ עקיפת כוח הסטנדרטי שלה (PDF # 01-071-4643). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53396/53396fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן ל לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation at JoVE.com

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented.

צמיחה ללא גרעינים של מערך ביסמוט Nanowire באמצעות אידוי תרמי אבק

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

seedless-growth-bismuth-nanowire-array-via-vacuum-thermal

Google

Research

JoVE Journal

Engineering

8.3K Views.  Brookhaven National Laboratory. A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented. 

Video: Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy and dynamics1-4. Fundamental studies of photoionization processes of biomolecules provide information about the electronic structure of these systems. Furthermore determinations of ionization energies and other properties of biomolecules in the gas phase are not trivial, and these experiments provide a platform to generate these data. We have developed a thermal vaporization technique coupled with supersonic molecular beams that provides a gentle way to transport these species into the gas phase. Judicious combination of source gas and temperature allows for formation of dimers and higher clusters of the DNA bases. The focus of this particular work is on the effects of non-covalent interactions, i.e., hydrogen bonding, stacking, and electrostatic interactions, on the ionization energies and proton transfer of individual biomolecules, their complexes and upon micro-hydration by water1, 5-9.
We have performed experimental and theoretical characterization of the photoionization dynamics of gas-phase uracil and 1,3-dimethyluracil dimers using molecular beams coupled with synchrotron radiation at the Chemical Dynamics Beamline10 located at the Advanced Light Source and the experimental details are visualized here. This allowed us to observe the proton transfer in 1,3-dimethyluracil dimers, a system with pi stacking geometry and with no hydrogen bonds1. Molecular beams provide a very convenient and efficient way to isolate the sample of interest from environmental perturbations which in return allows accurate comparison with electronic structure calculations11, 12. By tuning the photon energy from the synchrotron, a photoionization efficiency (PIE) curve can be plotted which informs us about the cationic electronic states. These values can then be compared to theoretical models and calculations and in turn, explain in detail the electronic structure and dynamics of the investigated species 1, 3.

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

A molecular beam coupled to tunable vacuum ultraviolet photoionization mass spectrometer at a synchrotron provides a convenient tool to explore the electronic structure of isolated gas phase molecules and clusters. Proton transfer mechanisms in DNA base dimers were elucidated with this technique.

ספקטרומטריית מסת קרן מולקולרית עם קרינת אולטרה סגולה אבק מתכוונן (VUV) Synchrotron

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

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

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

ניתוח של ממשקי מגע עבור יחיד התקני Nanowire גן

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

Characterization of Thermal Transport in One-dimensional Solid Materials

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including conductive, semi-conductive or nonconductive one-dimensional structures. This technique broadens the measurement scope of materials (conductive and nonconductive) and improves the accuracy and stability. If the sample (especially biomaterials, such as human head hair, spider silk, and silkworm silk) is not conductive, it will be coated with a gold layer to make it electronically conductive. The effect of parasitic conduction and radiative losses on the thermal diffusivity can be subtracted during data processing. Then the real thermal conductivity can be calculated with the given value of volume-based specific heat (&#961;cp), which can be obtained from calibration, noncontact photo-thermal technique or measuring the density and specific heat separately. In this work, human head hair samples are used to show how to set up the experiment, process the experimental data, and subtract the effect of parasitic conduction and radiative losses.

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials.

אפיון של תחבורה תרמית בחומרים מוצקים חד ממדיים

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

הכנת גשרי Electrohydrodynamic מנוזלי דיאלקטרי פולאר

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

מה שהופך את התאים סולריים שיא יעילות SNS על ידי אידוי תרמי ואטומית שכבת הפקדת

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. Micromachining techniques allow reduction of the thermal mass of fabricated structures and introduce the possibility to perform high sensitivity thermal measurements in the micro-scale and nano-scale devices. Combining thermal measurement techniques with microfluidic devices allows performing different analytical measurements with low sample consumption and reduced measurement time by integrating the miniaturized system on a single chip. The procedures of thermal measurement techniques for particle detection, material characterization, and chemical detection are introduced in this paper.

Here, we present three protocols for thermal measurements in microfluidic devices.

טכניקות מדידת תרמית במכשירי microfluidic אנליטי

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their behavior for single stages of a process or even an entire process. For the simulation with occurring particle-particle and particle-wall contacts, the value of the coefficient of restitution is required. It can be determined experimentally. The coefficient of restitution depends on several parameters like the impact velocity. Especially for fine particles the impact velocity depends on the air pressure and under atmospheric pressure high impact velocities cannot be reached. For this, a new experimental setup for free-fall tests under vacuum conditions is developed. The coefficient of restitution is determined with the impact and rebound velocity which are detected by a high-speed camera. To not hinder the view, the vacuum chamber is made of glass. Also a new release mechanism to drop one single particle under vacuum conditions is constructed. Due to that, all properties of the particle can be characterized beforehand.

The coefficient of restitution is a parameter that describes the loss of kinetic energy during collision. Here, a free-fall setup under vacuum conditions is developed to be able to determine the coefficient of restitution parameter for particles in micrometer range with high impact velocities.

פיתוח של התקנה ניסיונית עבור המדידה של מקדם התקומה בתנאי אבק

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to 1.0 Pa. In this application, the SRGs are frequently transported to laboratories for calibration. Events can occur during transportation that change the rotor surface conditions, thus changing the calibration factor. To assure calibration stability, a spring-transport mechanism is often used to immobilize the rotor and keep it under vacuum during transport. It is also important to transport the spring-transport mechanism using packaging designed to minimize the risk of damage during shipping. In this manuscript, a detailed description is given on how to build a robust spring-transport mechanism and shipping container. Together these form a spring-transport package. The spring-transport package design was tested using drop-tests and the performance was found to be excellent. The present spring-transport mechanism design keeps the rotor immobilized when experiencing shocks of several hundred g (g = 9.8 m/sec2 and is the acceleration due to gravity), while the shipping container assures that the mechanism will not experience shocks greater than about 100 g during common shipping mishaps (as defined by industry standards).

Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.

כיצד לבנות חבילה הכוללת טיסה-אביב אבק עבור ספינינג Rotor מחוונים

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was employed here for demonstration purposes. Multiple evaporation tests on the model compound as a humectant with various concentrations in solutions were conducted for comparison purposes. A conventional weight loss approach is known as the most straightforward, but time-consuming, measurement technique for evaporation rate detection. Yet, a clear disadvantage is that a large volume of sample is required and multiple sample tests cannot be conducted at the same time. For the first time in literature, an electrical impedance sensing chip is successfully applied to a real-time evaporation investigation in a time sharing, continuous and automatic manner. Moreover, as little as 0.5 ml of test samples is required in this impedance-based apparatus, and a large impedance variation is demonstrated among various dilute solutions. The proposed high-sensitivity and fast-response impedance sensing system is found to outperform a conventional weight loss approach in terms of evaporation rate detection.

This paper presents an impedance-based apparatus for evaporation rate detection of solutions. It offers clear advantages over a conventional weight loss approach: a fast response, high-sensitivity detection, a small sample requirement, multiple sample measurements, and easy disassembly for cleaning and reuse purposes.

בעל ביצועים גבוהים פלטפורמת עכבה מבוססת איתור דרג אידוי

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

בסיוע זרימת Dielectrophoresis: שיטה בעלות נמוכה עבור הזיוף של התקני ננו-חוט processable-פתרון ביצועים גבוהים

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...