Este trabalho foi financiado pela NSF Grant No. DMR-1207243, o programa NSF MRSEC (DMR-0820414), DOE Grant No. DE-FG02-03ER46054, eo OSU-Instituto de Pesquisa de Materiais. Os autores agradecem ao Laboratório NanoSystems na Universidade Estadual de Ohio, e assistência técnica de CY Kao e CY Chen.

1. Síntese e Preparação de Precursores <ol><li> Preparação de [Et4N] [V (CO) 6] 23 <ol><li> Numa caixa de luvas de azoto, 1,88 g de corte de metal de sódio em 40 partes ~ e misturar-se com 14,84 g de antraceno em 320 ml de tetra-hidrofurano anidro (THF) numa proporção de 1 L com três tubuladuras balão de fundo redondo. ATENÇÃO: Tanto o sódio metálico e tetra são altamente inflamáveis. </li><li> Agita-se a solução durante 4,5 horas à temperatura ambiente sob uma atmosfera de azoto até uma solução azul escura de NaC 14 H 10 é formado. </li><li> Arrefece-se a solução para 0 ° C. </li><li> Numa caixa de luvas de azoto, preparar uma solução-de-rosa-vermelho de VCL 3 (THF) 3 por adição de 400 ml de THF anidro a 7,48 g de VCl 3 (THF) 3 em um balão de 500 ml de fundo redondo e agitar temperatura ambiente durante 1 h. </li><li> Remover a solução de vermelho-rosado VCl 3 (THF) 3 a partir da caixa de luvas e arrefecer a 0 ° C durante 20 min. Transferir para a solu anteriorção do NAC 14 H 10 através de uma cânula, sob uma atmosfera de azoto. A solução púrpura escura homogénea é formado imediatamente após a adição estar completa. </li><li> Retire do azoto e agita-se durante 15 h. Aquecer lentamente até à temperatura ambiente, colocando balão em balde de gelo permitindo ao gelo derreter O / N. </li><li> Arrefece-se a solução novamente até 0 ° C e encher o balão de reacção com monóxido de carbono. A solução mudará de roxo profundo ao amarelo-marrom em uma questão de minutos. CUIDADO: O monóxido de carbono é altamente tóxico. Este passo não deve ser realizada isoladamente e um alarme de monóxido de carbono deve ser instalado no laboratório. </li><li> Agita-se a solução sob uma atmosfera de monóxido de carbono a 0 ° C durante 15 hr e, em seguida aquecer lentamente até à temperatura ambiente. </li><li> Remover tudo menos 200 ml de THF sob vácuo. Adicione 500 ml de O 2 de água livre, agitando a solução. V (CO) 6 é facilmente oxidado e a presença de O2 vai resultar num rendimento baixo. </li><li> Filtra-se o resultantepasta amarela para uma solução composta de 20,8 g de brometo de tetraetilamónio (Et 4 NBr) em 200 ml de H 2 O. </li><li> Lavar o bolo do filtro com água livre de O2 até que seja incolor. </li><li> Filtra-se a suspensão resultante de [Et4N] [V (CO) 6] por filtração sob vácuo e seco sob vácuo. </li><li> Loja [Et4N] [V (CO) 6] num congelador caixa de luvas para uso futuro. </li></ol></li><li> Preparação de V (CO) 6 23 <ol><li> Lubrifique os pontos de conexão para um adaptador de vácuo com torneira, vidro de duas vias tubo de ligação, e-dedo frio. Coloque um dedo frio no centro do pescoço e um adaptador de vácuo com torneira na terceira abertura. </li><li> Numa caixa de luvas de árgon, misturar 100 mg de [Et4N] [V (CO) 6] com 1 g de ácido fosfórico num balão de fundo redondo, contendo uma barra de agitação magnética. </li><li> Ligar o balão de fundo redondo a um balão de fundo redondo com três gargalo de vidro através de duas vias de ligação banheirae no porta-luvas árgon. </li><li> Remover o sistema de balão selado a partir do porta-luvas e configurar na capa química. </li><li> Adiciona-se metanol ao dedo frio e agita-se com uma espátula, enquanto a adição de azoto liquido até metanol é congelado. Bombear o sistema através da abertura da torneira a uma linha de vácuo até que a pressão atinge 5 x 10 -2 Torr. </li><li> Mergulhe o balão de fundo redondo em um conjunto de banho de óleo a 45 ° C e ligue a agitação magnética. Uma vez iniciada a reacção, o ácido fosfórico irá derreter e um pó preto-azul condensa no dedo frio. </li><li> Abrir o tubo de vácuo quando um pó preto condensa no balão de fundo redondo, em vez do dedo frio, porque a pressão é demasiado alta. Bombear o sistema de volta para 5 x 10 -2 Torr antes de fechar novamente. </li><li> Rodar o balão de reacção, conforme necessário para misturar todos os reagentes. </li><li> Permitir que a reacção continue até que o resíduo remanescente no balão de fundo redondo é branco-cinzento e não mais borbulhar.</li><li> Despeje pelotas de cobre em um recipiente seguro frio e arrefecer com nitrogênio líquido. </li><li> Remover o metanol a partir do dedo frio com uma micropipeta. Despeje pelotas de cobre refrigerados para o dedo frio para mantê-lo frio durante a transferência para porta-luvas. </li><li> Limpe o óleo ea água condensada fora do sistema de balão antes de se transferir para um porta-luvas de árgon. </li><li> Dentro da caixa de luvas, remover o dedo frio do sistema de balão e utilizar uma espátula para raspar o V preto (CO) 6 em pó sobre um pedaço de papel de pesagem. </li><li> V loja (CO) 6 num frasco sob atmosfera de árgon e manter abaixo de RT. </li></ol></li><li> A purificação por sublimação de TCNE <ol><li> Comprar tetracianoetileno comercialmente disponível (TCNE) e conservar no frigorífico química. </li><li> Misturar ~ 5 g de TCNE com ~ 0,5 g de carvão activado e moer com um almofariz e pilão. </li><li> Coloque TCNE mistura / carbono em um barco de vidro ou embrulhe em toalhetes de tarefas delicadas e colocar no fundo deNum balão com uma linha de vácuo. </li><li> Coloque um dedo frio para o topo do frasco e selar as duas partes em conjunto com um grampo. </li><li> Adiciona-se metanol ao dedo frio e agita-se com uma espátula, enquanto a adição de azoto liquido até metanol é congelado. Inserir o fundo do frasco contendo o TCNE num banho de óleo aquecido a 70 ° C. </li><li> Abra a linha de vácuo para chegar a uma pressão de 10 -4 Torr e, em seguida, fechar a linha de vácuo. </li><li> Ocasionalmente abrir a linha de vácuo para manter a pressão. TCNE condensa no dedo frio como sublimação começa. Uma vez que não mais TCNE acumula no dedo frio a sublimação está terminado. </li><li> Remover o metanol a partir do dedo frio com uma micropipeta. </li><li> Limpe o óleo ea água condensada fora do sistema de balão antes de se transferir para um porta-luvas de árgon. </li><li> Dentro da caixa de luvas, remover o dedo frio do sistema de balão e utilizar uma espátula para raspar o pó TCNE sobre um pedaço de papel de pesagem. </li><li> Store TCNE purificada num frigorífico abaixo TA sob atmosfera inerte. </li></ol></li></ol> 2. Configure Deposição sistema dentro de um Argon Glovebox <ol><li> Montar o reactor dentro de uma caixa de luvas árgon como mostrado na Figura 1A. <ol><li> Configurar uma ligação a uma bomba de vácuo. </li><li> Defina-se as ligações de fluxo de gás através da ligação de uma torneira de 3 vias entre um medidor de fluxo e duas linhas ligadas a micrômetro válvulas. </li><li> Deslize a bobina de aquecimento de vidro em torno do reactor (parte A, Figura 1B). </li><li> Enrole uma lâmina de vidro com fita de politetrafluoretileno (PTFE) selo de discussão. </li><li> Empurre a lâmina de vidro de aproximadamente 10 cm do lado direito do reactor, parte A. </li><li> Colocar um anel em O na parte B e deslizar para o lado direito do reactor. Junte as duas peças juntas com uma braçadeira. </li><li> Anexar uma linha de vácuo para a conexão inferior na parte A e anexar a bitola para o início da conexão. </li><li> Coloque um preenchimento de barcoed com TCNE purificada em parte C perto da extremidade de modo que a TCNE vai sentar-se na parte mais quente do reactor. </li><li> Unte a conexão da parte C e deslize-o no lado esquerdo do reactor. </li><li> Unte ambos os lados da T-boat preenchido com V (CO) 6 e deslize para o lado direito da parte B. </li><li> Conecte-se cada válvula micrômetro. Deve ser ligado ao lado direito do T-barco e o outro para o lado esquerdo da parte C e fixar tanto no lugar. </li><li> Executar uma deposição de ensaio para determinar onde a zona de reacção está localizado. </li></ol></li><li> Depósito V [TCNE] x ~ 2 sobre substratos <ol><li> Ajustar a temperatura da serpentina de aquecimento de reacção de modo que a zona de reacção é ajustado para um valor próximo de 46 ° C quando medido na parte inferior do reactor e a área do barco TCNE é próximo de 75 ° C. Ajustar a temperatura de um banho de óleo de silicone a 10 ° C. Permitir que as temperaturas para estabilizar durante pelo menos 30 min. </li><li> Deslize o coi aquecedor de vidrol em torno do reactor (parte A, Figura 1A). </li><li> Enrole uma lâmina de vidro com fita de politetrafluoretileno (PTFE) selo de discussão. Organize amostras em cima de slides coberta dentro de um espaço de duas polegadas. </li><li> Empurrar a lâmina de vidro para dentro do reactor de modo que as amostras situam-se na zona de reacção. Alternadamente amostras pode ser colocado directamente sobre o fundo do reactor, embora a zona de reacção pode ser deslocado sem uma lâmina de vidro. </li><li> Colocar um anel em O na parte B e deslizar para o lado direito do reactor. Junte as duas peças juntas com uma braçadeira. </li><li> Anexar uma linha de vácuo para a conexão inferior na parte A e anexar a bitola para o início da conexão. </li><li> Colocar 50 mg de TCNE no barco TCNE e 5 mg de V (CO) 6 na t-barco (estas quantidades são apropriadas para uma deposição de 75-90 min). </li><li> Deslize o barco TCNE em parte C perto do final para que o TCNE vai sentar-se na parte mais quente do reactor, que deve ser de cerca de 75 ° C. </li><li<html> &gt; Unte a conexão da parte C e deslize-o no lado esquerdo do reactor. </li><li> Unte ambos os lados da T-boat e deslize para o lado direito da parte B. </li><li> Deslize a linha de fluxo para o lado direito da T-barco e lados esquerdos de parte C e prenda no lugar. O montado set-up deve se parecer com a Figura 1A. </li><li> Elevar o banho de óleo para cobrir todo o fundo do T-barco. </li><li> Abrir o tubo de vácuo para se atingir uma pressão de 30-35 mmHg. </li><li> Definir a taxa de fluxo para 56 sccm para o V (CO) e 6 a 84 sccm para o TCNE. A reacção deve começar imediatamente com um material esverdeado condensação na parede da zona de reacção. </li><li> Permitir a reacção prosseguir durante o período de tempo desejado. A espessura da película fina é baseado no tempo de reacção e localização no interior do reactor, como mostra a Figura 2. </li><li> Para parar a reacção, perto linha de vácuo e desligar o aquecedor e banho de óleo. </li></ol></li></ol>ove_title &quot;&gt; 3. Limpe <ol><li> Leve para além do sistema em qualquer ordem. </li><li> Embeber todo o material de vidro, excepto a bobina de aquecimento em um banho de solução de base durante pelo menos 1-2 horas. </li><li> Enxágüe copos com água e seco em um forno. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52891/52891fig1.jpg" /> Figura 1. Sistema (A) deposição de vapor químico costume Totalmente montado (DCV). (B) vista expandida dos componentes para o sistema de DCV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52891/52891fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52891/52891fig2.jpg" /> Figura 2. (A) uma vista de topo dos substratos no reactor mostrando a sua localização. (B) aproximadoespessura do filme em função da posição no interior do tubo reactor, parte A da Figura 1B por um deposição de 75 min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52891/52891fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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Os autores não têm nada a revelar.

Os principais parâmetros para V [TCNE] x ~ 2 deposição incluem a temperatura, o fluxo de gás transportador, a pressão, e proporção de precursores. Uma vez que a deposição de vapor químico set-up não está disponível comercialmente estes parâmetros têm de ser optimizados para cada sistema. Um estudo anterior por Shima et ai. Revelaram que a temperatura tem o maior impacto na taxa de sublimação do precursor TCNE 26. A temperatura pode ser modificado, tanto por o valo...

O semicondutor ferrimagnético vanádio tetracianoetileno de base orgânica (V [TCNE] x, x ~ 2) exibe temperatura ambiente ordenação magnética e promete as vantagens de materiais orgânicos para aplicações magnetoelectronic, tais como a flexibilidade, a produção de baixo custo, e tunability química. Estudos anteriores demonstraram funcionalidade em dispositivos de spintrônica, incluindo válvulas de spin orgânicos / inorgânicos 1,2 e totalmente orgânico híbridos 3, e como um polarizador de spin em um heterostructure semicondutores orgânicos / inorgânicos ativo 4. Além disso, V [TCNE] x ~ 2 demonstrou promessa para inclusão em produtos eletrônicos de alta freqüência devido a sua extremamente estreita ressonância ferromagnética linewidth 5. Existem quatro métodos diferentes que foram estabelecidas para sintetizar V [TCNE] x ~ 06-09 fevereiro. V [TCNE] x ~ 2 foi sintetizado pela primeira vez como TISHIr em diclorometano através de uma reacção de TCNE e V (C 6 H 6) 6. Estes pós exibiu o primeiro ordenamento magnético temperatura ambiente observada em um material de base orgânica. No entanto, a forma de pó deste material é extremamente sensível ao ar, o que limita a sua aplicação em dispositivos de película fina. Em 2000, um produto químico de deposição de vapor foi estabelecida método (CVD) para a criação de V [TCNE] x ~ 2 filmes finos 7. Mais recentemente deposição física de vapor (PVD) e camada de deposição 8 molecular (MLD) 9 tem também sido utilizado para fabricar películas finas. O método PVD requer um sistema de vácuo ultra-alto (UHV) e ambos PVD e métodos MLD requerem tempos extremamente longos no crescimento de filmes mais espessos do que 100 nm, enquanto os filmes de CVD pode ser facilmente depositado em espessuras variando de 30 nm a vários micrómetros. Além da grande variedade de espessuras disponíveis com o método CVD, estudos extensos produziram filmes que mostram consistentemente alta q optimizadoualidade propriedades magnéticas, incluindo: ressonância ferromagnético estreita (FMR) largura de linha (1,5 g), de alta temperatura de Curie (600 K), e afiado magnética comutação 5. Ordenamento magnético em V [TCNE] x ~ 2 filmes finos prossegue através de uma rota não convencional. Medições magnetometria SQUID mostrar forte ordenamento magnético local, mas a ausência de picos de difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão inexpressivo (TEM) 10 morfologia revelar uma falta de ordem estrutural de longo alcance. No entanto, a absorção de raios-X estendido de estrutura fina (EXAFS) estuda 11 mostram que cada íon vanádio é octaedricamente coordenado com seis moléculas TCNE diferentes, indicando uma ordem estrutural local, robusto, com um comprimento de ligação de vanádio-nitrogênio de 2,084 (5) a. Magnetismo surge de um acoplamento de troca antiferromagnetic entre os spins desemparelhados do TCNE - ânions radicais, que são distribuídos em toda a TCNE -molécula, e as rotações no V 2+, que conduzem a uma ordenação ferrimagnético local com t C ~ 600 K para filmes otimizados 5. Além de exibir a temperatura ambiente ordenamento magnético, V [TCNE] x ~ 2 filmes são semicondutor com 0,5 eV bandgap 12. Outras propriedades da nota incluem possível sperimagnetism abaixo de uma temperatura de congelamento de ~ 150 K 13,14, magnetorresistência positiva anômala 12,15,16, e foto-induzido magnetismo 13,17,18. O método CVD para a síntese V [TCNE] x ~ 2 filmes finos é compatível com uma variedade de substratos devido à baixa temperatura (&lt;60 ° C) e a deposição conformada. Estudos anteriores mostraram deposição de sucesso de V [TCNE] x ~ 2 em ambos os substratos rígidos e flexíveis 7. Além disso, esta técnica de deposição presta-se ao ajuste por meio de modificação de precursores e de grparâmetros owth 19-22 Enquanto o protocolo mostrado aqui produz os filmes mais otimizado para data., progressos significativos foram feitos na melhoria algumas das propriedades do filme desde a descoberta deste método e novos ganhos podem ser possíveis.

<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

Recentes progressos no campo dos materiais orgânicos rendeu dispositivos orgânicos tais como diodos emissores de luz (OLEDs), que têm vantagens que não são encontradas em materiais tradicionais, incluindo baixo custo e flexibilidade mecânica. Em uma veia similar, seria vantajoso para expandir o uso de produtos orgânicos em produtos eletrônicos de alta freqüência e eletrônica baseada em rotação. Este trabalho apresenta um processo de síntese para o crescimento de películas finas da ferrimagnet orgânica temperatura ambiente, vanádio tetracianoetileno (V [TCNE] x, x ~ 2) por deposição de vapor químico de baixa temperatura (DCV). A película fina é cultivada a &lt;60 ° C, e pode acomodar uma ampla variedade de substratos incluindo, mas não limitado a, silicone, vidro, Teflon e substratos flexíveis. A deposição conformal é propício para a pré-modelado e estruturas tridimensionais também. Além disso, esta técnica pode produzir películas com espessuras entre 30 nm a vários micrómetros. O progresso recentena otimização do crescimento filme cria um filme cujas qualidades, como a maior temperatura Curie (600 K), a melhoria da homogeneidade magnética, e apertado ressonância ferromagnética linha de largura (1,5 G) mostram a promessa para uma variedade de aplicações em spintrônica e eletrônicos de microondas.

O primeiro e mais fácil método para determinar se uma deposição é bem sucedido é fazer uma inspecção visual dos filmes. O filme deve aparecer roxo escuro com um acabamento espelhado que é uniforme entre os substratos. Se existem manchas sobre a superfície do substrato onde não há V [TCNE] x ~ 2 ou é de cor mais clara, em seguida, esta é provavelmente devido à presença de solventes ou outras impurezas na superfície do substrato. Além disso, a película deve ser opaco. A menos que uma...

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Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Apresentamos a síntese do tetracianoetileno ferrimagnet vanádio de base orgânica (V [TCNE] x, x ~ 2) por meio de deposição de vapor químico de baixa temperatura (DCV). Esta receita optimizado produz um aumento na temperatura de Curie entre 400 K e 600 K e sobre uma melhoria dramática em propriedades de ressonância magnética.

Chemical Vapor Deposition de um ímã Orgânica, vanádio tetracianoetileno

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 visualizações.  The Ohio State University.  Apresentamos a síntese do tetracianoetileno ferrimagnet vanádio de base orgânica (V [TCNE] x, x ~ 2) por meio de deposição de vapor químico de baixa temperatura (DCV). Esta receita optimizado produz um aumento na temperatura de Curie entre 400 K e 600 K e sobre uma melhoria dramática em propriedades de ressonância magnética. 

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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.

Preparação de hidrofóbicos Metal-Organic Frameworks via Plasma aprimorado Chemical Vapor Deposition de perfluoroalcanos para a remoção de amônia

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

Química

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.

Sapphire celular de alta pressão para medições de Equilíbrio de Fases de CO<sub&gt; 2</sub&gt; / Orgânicos / Sistemas de Água

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.

Análise de compostos sensíveis voláteis e oxidação usando um sistema de frio e de entrada Electron Impact Espectrometria de Massa

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.

Preparação de macroporosas Epitaxial quartzo Filmes sobre Silicon Chemical Solution Deposition por

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.

Síntese e Caracterização de Supramoleculares Colloids

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.

Crescimento epitaxial de Perovskita titanato de estrôncio em Germânio via deposição de camadas Atomic

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.

Extração efervescente de compostos orgânicos voláteis combinados com a espectrometria de massa de quadrupoolos de ionização química de pressão atmosférica

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.

Aerossol-assistida de deposição de Vapor químico de estruturas de óxido de Metal: hastes de óxido de zinco

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.

Controlado por polimerização de anel de abertura Photoredox do - Carboxyanhydrides, mediada por complexos de Ni/Zn

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.