Deneyler, Gelişmiş Işık Kaynağı, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı Kimyasal Dynamics beamline yürütülen ve Sözleşme No DE-AC02-05CH11231 altında ABD Enerji Bakanlığı Bilim Dairesi, Temel Enerji Bilimler Dairesi tarafından desteklenen Kimyasal Bilimler Bölümü aracılığıyla.

1. Örnek Yükleme <ol><li> Arka flanş çıkarın ve cihazdan 3/8 &quot;paslanmaz nozul tüp sökmeye (Şekil 1 ve Şekil 2) ve temiz ve 100 mm orifis (Bu üzerine bir ışık kaynağı bakarak yapılabilir açık olduğundan emin olun o). temizleme işlemi için, ~ 1 ml etanol ile tüp doldurmak ve pamuk uçları kullanarak içinde ovma. Alternatif olarak, yaklaşık 20 dakika için sabun ve su ya da etanol ile dolu bir ultrasonik banyo içinde meme yerleştirin. basınçlı hava ile daha sonra kuru. </li><li> Yakın orifis için, meme ön kısmında örnek 250 mg hakkında küçük, temiz bir spatül, yerde kullanma ama engelleme yok. Engellenmiş dan delik önlemek için iyi bir yöntem deliğin önünde küçük bir alüminyum folyo ya da top cam yünü yerleştirmek ve sonra örnek toz eklemektir. O tüpün ön 25 mm olmasını sağlamak için tüp içine itmek için örnek bir pamuk ucu kullanın. Bu ön kısmı ısıtmalı oluşacaktırbölge. </li><li> Içindeki örnek toz hareketli önlemek için dikkatli bir aparata meme takın. Sonra birdcage adaptörü (Bakınız Şekil 2), ısıtıcı blok ve termokupl (Bakınız Şekil 3) takın. </li><li> Vakum odası kapatmadan önce, flanş yüzeyi 22.5 inç olacak şekilde memenin ucu olan mesafeyi ölçmek, bu meme ve kepçe olarak yaklaşık 0.5 inç izin verir. </li><li> Vakum odası kapalı olduğunda, onlar da geçişli bağlantı bağlı olduğundan emin olmak için ısıtıcı kartuş ve termokupl bağlantılarını sınayın. </li><li> Taşıyıcı gaz giriş vanası kapalı olduğundan emin olun. </li><li> Havalandırma vanası (eğer kullanıldıysa) kapatın. </li><li> Yavaşça kaba pompaları (4 valf) kullanarak odasına pompalama başlar ve odasındaki basınç &lt;1 torr olduğunda, (5 pompalar) turbomoleküler pompalar başlatın. </li><li> Odasındaki basınç &lt;10 -6 Torr olduğu zaman, iyon optik için gerilim uygulamakuçuş kütle spektrometresi ve mikro-kanal plaka dedektörü (ikincisi üzerinde gerilim yavaş yavaş açık olmalıdır) (çeşitli gerilimler için Bakınız Şekil 1) ve zaman. </li><li> Odasında foton ışın izin VUV deklanşör açın. </li><li> Taşıyıcı gaz giriş vanasını açın ve (bu nedenle 460 ayarlandığında zaman 300 torr için hattındaki basınç düzenleyecek, 0 -760 torr olumsuz bir ölçekte ölçme, bir vakum regülatörü) 460 desteğini basınç regülatörü ayarlayın . </li><li> Bu koşullar altında, kaynak ve kütle spektrometresi odası içindeki basınç, yaklaşık 1 x 10 olmalıdır sırasıyla -6 torr ve yaklaşık 1 x 10 -6 torr. </li></ol> 2. Bir Kütle Spektrumu alımı <ol><li> Bilgisayarda FAST kartı (model numarası P7889, 100 ps / bin) yazılımını başlatın ve arka planda çalışmasına izin ver. </li><li> &quot;Genel Interface.vi&quot; * (Şekil 4): Labview veri toplama programı açın </li></ol><html> (* Bu yazılım ve diğer Labview kodları beamline geliştirilen ve ilgili yazarın hiçbir maliyeti paylaşmak için kullanılabilir edildi) <ol start="3"><li> Labview yazılım ALS Denetimi sekmesini kullanarak, istenen dalga boyuna foton enerjisi ayarlayın. </li><li> Kazıyıcı sekmesinin (tipik olarak 32) birlikte binned için zaman birimi sayısı, aralık (depo sayısı) ve temizleyicileri (kütle spektrumu sayısı nihai kütle spektrumu oluşturacak şekilde birbiri üzerine eklendiği), sonra ayarlamak Bu değerler depolanan ve kullanılan olacak, böylece kabul tıklatın. </li><li> Sonra, veri toplama başlamak için veri elde tıklatın. Edinimi bittiğinde, kütle spektrumu ekranda belirecektir. </li><li> Kaydet düğmesini tıklayarak kütle spektrumu kaydedin. (Elde edilen spektrum bir X-ekseni 100 ps birimleri iyon uçuş süresi tekabül eder) </li></ol>Bir fotoiyonizasyon Verim Eğrisi (PIE) arasında tle &quot;&gt; 3. Edinimi <ol><li> ALS Scan sekmesini kullanarak (Şekil 5) Labview yazılımı, veri elde etmek mümkündür ayar beamline Motorlardan biri ise. Bu durumda, farklı foton enerjileri (sinkrotron içindeki salındırıcıya İstediğiniz dalgaboyu uyacak şekilde otomatik olarak hareket edecektir) üzerinde ayarlamak için motor &quot;Mono T3 enerji&quot; seçeneğini seçin. Istenen değeri (eV) için foton enerjisi ayarlayın. </li><li> Başlat ve Durdur enerjileri (eV) yanı sıra Adım boyutunu girin. </li><li> Silme sayısını girmeyin - Bu adımda 2.4 girilen değere göre otomatik olarak güncellenir. </li><li> Fotodiyot tarafından ölçülen fotoakım okumak K486 akımı oku tıklatın. </li><li> Ardından, tarama işlemini başlatmak için Başlat düğmesini tıklatın. Verilerin çalışma sonunda saklandığı bir dosya seçmeniz istenecektir. </li><li> Veri dosyası con ilk sütunbin sayısı (Bin #) tain ve 13 toplu birimlere dönüştürülmesi gerekir. Tipik değerler şunlardır: Kütle = 0.6 + 1XE-3 (Bin #) + 5xE-7 (Bin #) ^ 2 (daha kesin bir kütle kalibrasyon bilinen bir gaz karışımı ya da hatta çoğunlukla örneğin oda havasında O 2, N kullanılarak yapılabilir 2 ve H 2 O karışımı ve bir ikinci dereceden polinom gelişlerini zaman uydurma) </li><li> Kitle dönüştürülmüş ilk sütun veri dosyasını kaydedin. </li><li> Bir PIE eğriyi çizmek için, bir kolay yolu tarama verilerini analiz etmek ve PIE&#39;lerin üretmek için tasarlanmıştır &quot;ALS enerji scan.vi&quot; denilen ikinci bir Labview programı kullanmaktır. </li></ol> 4. Bir fotoiyonizasyon Verim Eğrisi (PIE) Plotting <ol><li> Yukarıda da belirtildiği gibi, analiz &quot;ALS enerji scan.vi&quot; programı (bkz. Şekil 6) kullanılarak yapılabilir, ancak biz de burada olmadan verileri analiz etmek için gerekli adımları anlatacağız. </li><li> Programı çalıştırırken dosyayı containin seçmeniz istenecektirg veri. Bu, adım 3.7 &#39;de kaydedilir ve bir sonraki sütunlar farklı foton enerjileri ilk sütun ve iyon sayılarında kitleleri içeren dosyadır. Dosyasının ilk ve ikinci sıra bu sütundaki veri foton enerjisi ve fotoakım, sırasıyla göstermektedir dikkat ediniz. </li><li> Üst panelinde bir veri 2B komplo vardır; kırmızı yatay işaretleyici hareket alt panelinde görüntülenecek belirli bir foton enerjisi bir kütle spektrumları seçer. </li><li> Bir sonraki adım, bir arka plan sinyali çıkarılması sırasında her bir foton enerjisi tesisindeki bir özel kütle iyonu sayısı birleştirmektir. Alt panelinde iki adet dikey kırmızı işaretleri entegre edilecek kitle tepe etrafında ayarlanmış olmalıdır temel değeri olarak hizmet verebilir hiçbir veri ile yakındaki bir bölgenin çevresinde iki mavi işaretleri ise. Yazılım sağdaki panelde arka eksi entegre veri sunacak. </li><li> Gerçek bir PIE eğrisi sunmak biri değişen foton akısı bir iyon sayar düzeltmek gerekirt her adımda. Bu yazılım tarafından otomatik olarak yapılır. Bu düzeltme geçmek isterseniz, üst panelin sağ geçerli düzeltme düğmesini kapatmak için tıklayınız. Eğer bu adımı elle yapmak isterseniz, foton enerji başına fotodiyot kuantum verimliliği (fotodiyot üreticinin elde edilen ve ilgili yazarın uçabileceğiniz) yanı sıra dikkate alınması gereken, denklem 1&#39;e bakınız. Aksi takdirde, bu tüm yazılım tarafından otomatik olarak yapılır. </li></ol><img alt="Denklem 1" fo:src="/files/ftp_upload/50164/50164eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50164/50164eq1.jpg" /><ol start="6"><li> Düzeltilmiş PIE eğrisi kaydetmek için sağ alt köşedeki spektrum kaydetmek tıklayın. </li></ol>

<ol>
	<li>Golan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionization+of+dimethyluracil+dimers+leads+to+facile+proton+transfer+in+the+absence+of+hydrogen+bonds.">Ionization of dimethyluracil dimers leads to facile proton transfer in the absence of hydrogen bonds.</a> Nat. Chem. 4, 323-329 (2012).</li><li>Belau, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vacuum-Ultraviolet+Photoionization+Studies+of+the+Microhydration+of+DNA+Bases+(Guanine,+Cytosine,+Adenine,+and+Thymine).">Vacuum-Ultraviolet Photoionization Studies of the Microhydration of DNA Bases (Guanine, Cytosine, Adenine, and Thymine).</a> The Journal of Physical Chemistry A. 111, 7562-7568 (2007).</li><li>Golan, A., Ahmed, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionization+of+Water+Clusters+Mediated+by+Exciton+Energy+Transfer+from+Argon+Clusters.">Ionization of Water Clusters Mediated by Exciton Energy Transfer from Argon Clusters.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 3, 458-462 (2012).</li><li>Nicolas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vacuum+Ultraviolet+Photoionization+of+C3.">Vacuum Ultraviolet Photoionization of C3.</a> Journal of the American Chemical Society. 128, 220-226 (2005).</li><li>Kamarchik, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectroscopic+signatures+of+proton+transfer+dynamics+in+the+water+dimer+cation.">Spectroscopic signatures of proton transfer dynamics in the water dimer cation.</a> Journal of Chemical Physics. 132, (2010).</li><li>Khistyaev, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+microhydration+on+ionization+energies+of+thymine.">The effect of microhydration on ionization energies of thymine.</a> Faraday Discussions. 150, 313-330 (2011).</li><li>Bravaya, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+pi-stacking,+H-bonding,+and+electrostatic+interactions+on+the+ionization+energies+of+nucleic+acid+bases:+adenine-adenine,+thymine-thymine+and+adenine-thymine+dimers.">The effect of pi-stacking, H-bonding, and electrostatic interactions on the ionization energies of nucleic acid bases: adenine-adenine, thymine-thymine and adenine-thymine dimers.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 2292-2307 (2010).</li><li>Kostko, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionization+of+cytosine+monomer+and+dimer+studied+by+VUV+photoionization+and+electronic+structure+calculations.">Ionization of cytosine monomer and dimer studied by VUV photoionization and electronic structure calculations.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 2860-2872 (2010).</li><li>Bravaya, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronic+Structure+and+Spectroscopy+of+Nucleic+Acid+Bases:+Ionization+Energies,+Ionization-Induced+Structural+Changes,+and+Photoelectron+Spectra.">Electronic Structure and Spectroscopy of Nucleic Acid Bases: Ionization Energies, Ionization-Induced Structural Changes, and Photoelectron Spectra.</a> Journal of Physical Chemistry A. 114, 12305-12317 (2010).</li><li>Leone, S. R., Ahmed, M., Wilson, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+dynamics,+molecular+energetics,+and+kinetics+at+the+synchrotron.">Chemical dynamics, molecular energetics, and kinetics at the synchrotron.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 6564-6578 (2010).</li><li>Scoles, G., Bassi, D., Buck, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atomic and Molecular Beam Methods. 1, (1988).</li><li>Pauly, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atom, Molecule and Cluster Beams I. , (2000).</li><li>Wiley, W. C., McLaren, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-of-Flight+Mass+Spectrometer+with+Improved+Resolution.">Time-of-Flight Mass Spectrometer with Improved Resolution.</a> Review of Scientific Instruments. 26, 1150-1157 (1955).</li><li>Levy, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Spectroscopy+of+Very+Cold+Gases.">The Spectroscopy of Very Cold Gases.</a> Science. 214, 263-269 (1981).</li></ol>

Monomerler ve dimerleri bir moleküler ışın doğurur süpersonik jet genişleme üretilir. DNA baz küçük bir örneği, bir termal buharlaşma kaynağı yerleştirilir ve yeterli buhar basıncı oluşturmak için ısıtılır. Argon gazı, bir 100 mikron delik aracılığıyla buhar taşıyan ve bir soğuk moleküler ışın 14 üretmek için 2 mm&#39;lik bir kepçe geçer. Örnek kütle spektrometre kovucu plaka (iyon optik) bağlı bir ısıtılmış fırında yerleştirilir Alternatif olarak, bir taş...

<table border="1"&gt;<tr&gt;<td<strongReaktif / Malzeme&gt; İsim</strong</td&gt;<td<strong&gt; Şirket</strong</td&gt;<td<strong&gt; Katalog Numarası</strong</td&gt;<td<strong&gt; Yorumlar</strong</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Urasil</td&gt;<td&gt; Sigma</td&gt;<td&gt; U0750</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 1,3-Dimethyluracil</td&gt;<td&gt; Aldrich</td&gt;<td&gt; 349.801</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;</table

molecular beam mass spectrometry with tunable vacuum ultraviolet (vuv) synchrotron radiation

Kütle spektroskopisi birleştiğinde Ayarlanabilir yumuşak iyonlaşma izole moleküller, kompleksleri ve kümeleri ve onların spektroskopi ve dinamiği 1-4 araştırmak için güçlü bir yöntemdir. Biyomoleküllerin fotoiyonizasyon süreçlerinin temel çalışmaları bu sistemlerin elektronik yapısı hakkında bilgi sağlamak. Ayrıca iyonlaşma enerjileri ve gaz fazında biyomoleküllerin diğer özelliklerinin belirlenmesinin önemsiz değildir ve bu deneyler bu verileri oluşturmak için bir platform sağlar. Biz gaz fazına bu türlerin taşımak için yumuşak bir yol sağlar süpersonik moleküler kirişler ile birleştiğinde termal buharlaşma tekniği geliştirdik. Gaz kaynağı ve sıcaklık makul kombinasyon dimerler ve DNA bazlarının en yüksek kümelerinin oluşumunu sağlar. Bu özel çalışmanın odak iyonlaşma enerjileri, kovalent olmayan etkileşimler, yani hidrojen bağı, istifleme ve elektrostatik etkileşimlerin etkileri vebireysel biyomoleküllerin, kendi kompleksleri ve su 1, 5-9 tarafından üzerine mikro-hidrasyon proton transferi. Biz burada görselleştirildiği Gelişmiş Işık Kaynağı bulunan Kimyasal Dynamics beamline 10 ve deney ayrıntıları Sinkrotron ışınımı ile birleştiğinde molekül demetleri kullanarak fotoiyonizasyon gaz-fazı urasil dinamikleri ve 1,3-dimethyluracil dimerleri deneysel ve teorik karakterizasyonu gerçekleştirdik. Bu bizi pi geometri istifleme ile ve hidrojen bağları 1, 1,3-dimethyluracil dimerleri, bir sistem proton transferi gözlemlemek için izin verildi. Moleküler kirişler karşılığında elektronik yapı hesaplamaları 11, 12 ile doğru bir karşılaştırma sağlar çevresel tedirginlikler ilginin örnek izole etmek için çok uygun ve verimli bir şekilde sağlar. Katyonik hakkında bizi bilgilendirir sinkrotron, eğri çizilebilir bir fotoiyonizasyon verimlilik (PIE) gelen foton enerjisi ayar tarafındanelektronik devletler. Bu değerler daha sonra teorik modeller ve hesaplamalar ile karşılaştırıldığında ve sırayla, ayrıntılı İncelenen türler 1, 3 elektronik yapısı ve dinamikleri açıklamak mümkündür.

Şekil 7, 1,3-dimethyluracil buharın süpersonik genişleme (A), tipik bir kütle spektrumu ve üç ana özellikleri (m / z, 140, monomer, m / z 141 de protonlanır monomer, ve 1 PIE eğrileri görülmektedir m / z 280) de l ,3-dimethyluracil dimer olarak 8 eV ve 10 eV (B) arasında bir VUV tarama ekstre edilmiştir. Gri gölge arka arkaya üç taramaları standart sapmadır. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_...

Watch this Scientific Journal Video about Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation at JoVE.com

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

Bir sinkrotron de ayarlanabilir vakum ultraviole fotoiyonizasyon kütle spektrometresi birleştiğinde bir moleküler demet izole gaz fazında moleküller ve kümelerin elektronik yapısını keşfetmek için uygun bir araç sağlar. DNA baz dimerleri Proton transferi mekanizmaları bu teknik ile aydınlatılmıştır.

Ayarlanabilir Vakum Ultraviyole (VUV) Sinkrotron Radyasyon Molecular Beam Kütle Spektrometresi

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

molecular-beam-mass-spectrometry-with-tunable-vacuum-ultraviolet-vuv

Research

JoVE Journal

Engineering

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

12.9K Görüntüleme.  Lawrence Berkeley National Laboratory. Bir sinkrotron de ayarlanabilir vakum ultraviole fotoiyonizasyon kütle spektrometresi birleştiğinde bir moleküler demet izole gaz fazında moleküller ve kümelerin elektronik yapısını keşfetmek için uygun bir araç sağlar. DNA baz dimerleri Proton transferi mekanizmaları bu teknik ile aydınlatılmıştır.

Video: Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. During insertion or removal of alkali metal ions, the redox states of transition metals in the compounds change and structural transformations such as phase transitions and/or lattice parameter increases or decreases occur. These behaviors in turn determine important characteristics of the batteries such as the potential profiles, rate capabilities, and cycle lives. The extremely bright and tunable x-rays produced by synchrotron radiation allow rapid acquisition of high-resolution data that provide information about these processes. Transformations in the bulk materials, such as phase transitions, can be directly observed using X-ray diffraction (XRD), while X-ray absorption spectroscopy (XAS) gives information about the local electronic and geometric structures (e.g.&#160;changes in redox states and bond lengths). In situ experiments carried out on operating cells are particularly useful because they allow direct correlation between the electrochemical and structural properties of the materials. These experiments are time-consuming and can be challenging to design due to the reactivity and air-sensitivity of the alkali metal anodes used in the half-cell configurations, and/or the possibility of signal interference from other cell components and hardware. For these reasons, it is appropriate to carry out ex situ experiments (e.g.&#160;on electrodes harvested from partially charged or cycled cells) in some cases. Here, we present detailed protocols for the preparation of both ex situ and in situ samples for experiments involving synchrotron radiation and demonstrate how these experiments are done.

We describe the use of synchrotron X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray diffraction (XRD) techniques to probe details of intercalation/deintercalation processes in electrode materials for Li-ion and Na-ion batteries. Both in situ and ex situ experiments are used to understand structural behavior relevant to the operation of devices

Sinkrotron Radyasyon Teknikleri Kullanarak Lityum İyon ve Sodyum iyon piller için elektrot Malzemelerin Karakterizasyonu

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

Mühendislik

Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees of freedom to control electronic devices. In particular, the behavior of graphene&#8217;s charge carriers in response to potentials from charged Coulomb impurities is predicted to differ significantly from that of most materials. Scanning tunneling microscopy (STM) and scanning tunneling spectroscopy (STS) can provide detailed information on both the spatial and energy dependence of graphene&#39;s electronic structure in the presence of a charged impurity.&#160;The design of a hybrid impurity-graphene device, fabricated using controlled deposition of impurities onto a back-gated graphene surface, has enabled several novel methods for controllably tuning graphene&#8217;s electronic properties.1-8 Electrostatic gating enables control of the charge carrier density in graphene and the ability to reversibly tune the charge2 and/or molecular5 states of an impurity. This paper outlines the process of fabricating a gate-tunable graphene device decorated with individual Coulomb impurities for combined STM/STS studies.2-5 These studies provide valuable insights into the underlying physics, as well as signposts for designing hybrid graphene devices.

This paper details the fabrication process of a gate-tunable graphene device, decorated with Coulomb impurities for scanning tunneling microscopy studies. Mapping the spatially dependent electronic structure of graphene in the presence of charged impurities unveils the unique behavior of its relativistic charge carriers in response to a local Coulomb potential.

Coulomb İmpürite Tarama Tünel Mikroskobu Çalışmaları Kapısı-ayarlanabilir Grafen Cihazlarının İmalatı

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent of lithium-ion batteries, researchers have known that the lithium metal anode has the highest theoretical energy density of any anode material. However, rechargeable batteries containing a lithium metal anode are not widely used in consumer products because the growth of lithium dendrites from the anode upon charging of the battery causes premature cell failure by short circuit. Lithium dendrites can also form in commercial lithium-ion batteries with graphite anodes if they are improperly charged. We demonstrate that lithium dendrite growth can be studied using synchrotron-based hard X-ray microtomography. This non-destructive imaging technique allows researchers to study the growth of lithium dendrites, in addition to other morphological changes inside batteries, and subsequently develop methods to extend battery life.

Synchrotron-based hard X-ray microtomography is used to image the electrochemical growth of dendrites from a lithium metal electrode through a solid polymer electrolyte membrane.

Sinkrotron merkezli Sert X-ışını Microtomography kullanılması Akü Arıza Analizi

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can potentially contribute to the exposure of biota and humans. The diffusive gradients in thin films technique is introduced here for in-situ measurements of Pu bioavailability and speciation. A diffusion cell constructed for laboratory experiments with Pu and the newly developed protocol make it possible to simulate the environmental behavior of Pu in model solutions of various chemical compositions. Adjustment of the oxidation states to Pu(IV) and Pu(V) described in this protocol is essential in order to investigate the complex redox chemistry of plutonium in the environment. The calibration of this technique and the results obtained in the laboratory experiments enable to develop a specific DGT device for in-situ Pu measurements in freshwaters. Accelerator-based mass-spectrometry measurements of Pu accumulated by DGTs in a karst spring allowed determining the bioavailability of Pu in a mineral freshwater environment. Application of this protocol for Pu measurements using DGT devices has a large potential to improve our understanding of the speciation and the biological transfer of Pu in aquatic ecosystems.

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is proposed for speciation studies of plutonium. This protocol describes diffusion experiments probing the behavior of Pu(IV) and Pu(V) in presence of organic matter. DGTs deployed in a karstic spring allow assessment of the bioavailability of Pu.

İnce Filmlerde Difüzyon kullanma Çevre Pluton&#39;un Türleşme ve biyoyararlanımı Ölçümleri

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

Çok ölçekli Üç boyutlu Mikroelektronik paketleri Soruşturma Sinkrotron Radyasyon Microtomography kullanma

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt interfaces required for high-quality high-electron-mobility transistors (HEMTs). A procedure is presented for the growth of N-polar InAlN HEMTs, including wafer preparation and growth of buffer layers, the InAlN barrier layer, AlN and GaN interlayers and the GaN channel. Critical issues at each step of the process are identified, such as avoiding Ga accumulation in the GaN buffer, the role of temperature on InAlN compositional homogeneity, and the use of Ga flux during the AlN interlayer and the interrupt prior to GaN channel growth. Compositionally homogeneous N-polar InAlN thin films are demonstrated with surface root-mean-squared roughness as low as 0.19 nm and InAlN-based HEMT structures are reported having mobility as high as 1,750 cm2/V&#8729;sec for devices with a sheet charge density of 1.7 x 1013 cm-2.

Molecular beam epitaxy is used to grow N-polar InAlN-barrier high-electron-mobility transistors (HEMTs). Control of the wafer preparation, layer growth conditions and epitaxial structure results in smooth, compositionally homogeneous InAlN layers and HEMTs with mobility as high as 1,750 cm2/V&#8729;sec.

InAlN bariyer Yüksek elektron-mobilite Transistörler N-polar Plazma destekli Moleküler Işın Epitaksi

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

LiPON tabanlı katı hal lityum-iyon Nanobatteries in Situ test etmek için odaklı iyon kiriş imalatı

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Production and Characterization of Vacuum Deposited Organic Light Emitting Diodes

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex donor-acceptor emitters is presented. With a step-by-step procedure, readers will be able to repeat and produce OLED devices based on simple organic emitters. A patterning procedure allowing the creation of personalized indium tin oxide (ITO) shape is shown. This is followed by the evaporation of all layers, encapsulation and characterization of each individual device. The end goal is to present a procedure that will give the opportunity to repeat the information presented in cited publication but also using different compounds and structures in order to prepare efficient OLEDs.

A protocol for the production of simple structured organic light-emitting diodes (OLEDs) is presented.

Vakum malzemelerin üretim ve organik ışık yayan diyotlar yatırılır

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex ...

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device applications. Zinc oxide (ZnO), a semiconductor with a wide bandgap (3.4 eV) and high electron saturation velocity has gained a great deal of attention as an attractive material for high speed devices. Efficient gate modulation, however, requires high-quality Schottky contacts on the barrier layer. In this article, we present our Schottky diode fabrication procedure on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructure with high density 2DEG which is achieved through strain modulation and incorporation of a few percent Be into the MgZnO-based barrier during growth by molecular beam epitaxy (MBE). To achieve high crystalline quality, nearly lattice-matched high-resistivity GaN templates grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) are used as the substrate for the subsequent MBE growth of the oxide layers. To obtain the requisite Zn-polarity, careful surface treatment of GaN templates and control over the VI/II ratio during the growth of low temperature ZnO nucleation layer are utilized. Ti/Au electrodes serve as Ohmic contacts, and Ag electrodes deposited on the O2 plasma pretreated BeMgZnO surface are used for Schottky contacts.

Attainment of high-quality Schottky contacts is imperative for achieving efficient gate modulation in heterostructure field effect transistors (HFETs). We present the fabrication methodology and characteristics of Schottky diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructures with high-density two dimensional electron gas (2DEG), grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on GaN templates.

Moleküler ışın plazma destekli Epitaxy tarafından yetiştirilen Zn-kutup BeMgZnO/ZnO Heterostructure üzerinde Schottky diyotlar imalatı

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...

Quantitative Analysis by Thermogravimetry-Mass Spectrum Analysis for Reactions with Evolved Gases

During energy conversion, material production, and metallurgy processes, reactions often have the features of unsteadiness, multistep, and multi-intermediates. Thermogravimetry-mass spectrum (TG-MS) is seen as a powerful tool to study reaction features. However, reaction details and reaction mechanics have not been effectively obtained directly from the ion current of TG-MS. Here, we provide a method of an equivalent characteristic spectrum analysis (ECSA) for analyzing the mass spectrum and giving the mass flow rate of reaction gases as precise as possible. The ECSA can effectively separate overlapping ion peaks and then eliminate the mass discrimination and temperature-dependent effect. Two example experiments are presented: (1) the decomposition of CaCO3 with evolved gas of CO2 and the decomposition of hydromagnesite with evolved gas of CO2 and H2O, to evaluate the ECSA on single-component system measurement and (2) the thermal pyrolysis of Zhundong coal with evolved gases of inorganic gases CO, H2, and CO2, and organic gases C2H4, C2H6, C3H8, C6H14, etc., to evaluate the ECSA on multi-component system measurement. Based on the successful calibration of the characteristic spectrum and relative sensitivity of specific gas and the ECSA on mass spectrum, we demonstrate that the ECSA accurately gives the mass flow rates of each evolved gas, including organic or inorganic gases, for not only single but multi-component reactions, which cannot be implemented by the traditional measurements.

Precise determination of the evolved gases&#39; flow rate is key to study the details of reactions. We provide a novel quantitative analysis method of equivalent characteristic spectrum analysis for thermogravimetry-mass spectrum analysis by establishing the calibration system of the characteristic spectrum and relative sensitivity, for obtaining the flow rate.

Ayarlanabilir Vakum Ultraviyole (VUV) Sinkrotron Radyasyon Molecular Beam Kütle Spektrometresi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler