Bu çalışma, Deutsche Forschungsgemeinschaft'ın "Hamburg Ultra Hızlı Görüntüleme Merkezi – AtomIk Ölçekte Yapı, Dinamikler ve Maddenin Kontrolü" mükemmellik kümesi ve Helmholtz Sanal Enstitüsü "Çok Boyutlu Manzaralarda Dinamik Yollar" tarafından desteklenmiştir.

1. Deneysel Kurulumun Açıklaması
Gaz fazlı moleküler ışın kurulumu ve saptırıcısının şeması Şekil 2 21'degösterilmiştir. Bu oluşur
<ol><li>Moleküler örneği içeren darbeli bir Even-Lavie valfi29. Soğuk moleküler ışın (O(1 K)) oluştuğu sürece diğer darbeli moleküler ışın valfleri de eşit olarak kullanılabilir. Aşağıdaki parametreler, kullanılan Even-Lavie vanası için özeldir. Burada sunulan deneylerde valf, yüksek geri alma basınçları (helyum ~ 50 bar'da) ile 20 Hz tekrarlama hızında çalıştırılır ve 10-6 mbar < boşaltılan bir vakum odasına genişletilir.</li>
	<li>Bir moleküler ışın sıyırıcı (2 mm çapında) valften 22 cm aşağı akış yerleştirilir, moleküler ışın harmanlanır ve darbeli valf ile vakum sisteminin geri kalanı arasında diferansiyel pompalama koşullarına yol açan.</li>
	<li>Sıyırıcıdan hemen sonra moleküller elektrostatik sapma cihazına girer. Bu, her biri 24 cm uzunluğunda bir çubuk (yarıçap 3,0 mm) ve bir oluk (3,2 mm eğrilik yarıçapı) oluşur. Cihazın ortasındaki elektrotlar arasındaki dikey boşluk 2,3 mm'dir. Çubuk ve oluk arasında 0-26 kV arasında potansiyel bir fark uygulanır, şekil 2'ninbaşlangıcında belirtildiği gibi, neredeyse sabit bir alan gradyanı30olan güçlü bir inhomogeneous elektrik alanı üretir.</li>
	<li>Saptırıcı moleküller etkileşim bölgesine ikinci bir sıyırıcı ile girdikten hemen sonra, daha fazla diferansiyel pompalama aşaması sağlar.</li>
	<li>Etkileşim bölgesi (10-9 mbar < basınçlara tahliye edilir) standart bir Wiley-McLaren uçuş zamanı (TOF) kurulumu içerir. Moleküller, ekstraksiyon bölgesinin merkezinde, kovucu ve çıkarıcı elektrotlar arasında odaklanmış lazer darbeleri ile iyonize edilir. Üretilen iyonlar, kütle spektrumu kaydedilen çok kanallı plaka (MCP) dedektörüne doğru hızlanır.</li>
	<li>Lazer darbeleri, 283 nm (indole deneyleri) veya 272 nm (3-florofenol deneyleri) etrafında tipik çıkış dalga boyları ve birkaç mJ'lik darbe enerjileri sağlayan bir Nd:YAG pompalı boya lazerinden türetilmiştir. Darbe süreleri 10 nsec sırasına göredir ve darbeler etkileşim bölgesinde ~100 μm spot boyutuna f = 750 mm lens ile odaklanmıştır.</li>
	<li>Zamanlama sırası, ana saati sağlayan dijital bir gecikme jeneratörü tarafından kontrol edilir. Bu, Nd:YAG lazerini (flaş lambaları ve Q-switch), darbeli valfi ve kütle spektrumunu kaydetmek için kullanılan sayısallaştırıcı kartı tetikler.</li>
	<li>Kütle spektrumu, lazer Q-switch ile aynı anda tetiklenen bir sayısallaştırıcı karta kaydedilir. Moleküler ışın yoğunlukları, kaydedilen uçuş zamanı spektrumunda uygun kütle kapılarından çıkarılır.</li>
</ol>2. UygunLayıcı Seçili Moleküler Işın Üretimi ve Karakterizasyonu
<ol><li>Hedef moleküllerin soğuk moleküler ışını süpersonik genişleme ile oluşturulur ve mekansal (x, y yönleri) ve zamansal (z yönü) profilleme kullanılarak karakterize edilir.</li>
	<li>Darbeli vananın numune haznesini kimyasal numune ile yükleyin. Katı numuneleri uygun bir çözücüde çözün ve numune kartuşuna yerleştirilen küçük bir filtre kağıdı parçasına birkaç damla yerleştirin. Sıvı numuneleri doğrudan filtre kağıdına yerleştirin.</li>
	<li>Yüksek saflıkta yüksek basınçlı destek gazı kullanarak süpersonik genleşmeyi üretin. Numune haznesinin vana içindeki sıcaklığını, numunenin kısmi basıncı yaklaşık 10 mbar olacak şekilde ayarlayın. Not: Sıvı numuneler için genellikle ısıtmaya gerek yoktur. Valf açma süresi, kullanılan darbeli vananın tam modeline bağlıdır, burada sunulan deneyler için Even-Lavie valfi 10 μsn elektrik darbe süresi ile çalıştırılır.</li>
	<li>Üretilen moleküler ışını elektrostatik saptırıcı kapalıyken karakterize edin. İyonizasyon lazerini, örneğin belirli bir konformörünün rezonansla geliştirilmiş çoktoğraf iyonizasyonu (REMPI) için bilinen bir dalga boyuna ayarlayın. Valf lazer gecikmesinin bir fonksiyonu olarak MCP dedektöründeki toplam ana iyon verimini izleyerek moleküler ışın darbesinin zamansal profilini kaydedin.</li>
	<li>Valf lazer gecikmesini sonraki tüm ölçümler için maksimum yoğunlukta sabitleyin.</li>
	<li>Lazer odağının y konumunun bir fonksiyonu olarak toplam ana iyon verimini izleyerek moleküler ışının enine uzamsal profilini kaydedin. Odaklama lensini lazer yayılma yönüne dik olarak hareket ettirerek, odak moleküler ışına göre y yönünde hareket eder.</li>
	<li>Işınla ilgilenen tüm konformatörler için zamansal ve mekansal profil oluşturmayı tekrarlayın. Not: Bunlar genellikle her konformörün ayrı ayrı araştırılabilmesi için farklı REMPI rezonanslarına sahiptir. Ancak bir sapma alanının yokluğunda, zamansal ve uzamsal profiller tüm konformatörler için aynıdır.</li>
	<li>Saptırılmış ışının karakterizasyonu. Yüksek voltaj kaynağını saptırıcıya açın ve tüm izomerler için uzamsal profilleri kaydedin. Bunlar artık kütle-dipol moment oranına göre saptırılmalıdır. Not: Büyük sapmalardan geçen türler için, saptırılan ışının algılama bölgesine iyi iletilmesini sağlamak için sıyırıcıyı saptırıcıyı hemen takiben hareket ettirmek gerekebilir.</li>
	<li>Moleküler ışının sadece ilgi gören türleri içeren kısmında etkileşimin(örneğin bir geçiş lazer ışını) gerçekleşmesini sağlayarak moleküler ışının konformör veya boyut tarafından seçilen kısmı üzerinde deneyler yapın.</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Bu makale boyunca, ultra yüksek vakum bileşenlerine, darbeli moleküler ışın valflerine ve lazer kaynaklarına aşinalık varsayılır ve ilgili güvenlik prosedürlerine her zaman uyulmalıdır. Saptırıcı için yüksek voltajlı elektrotların kullanımına özel özen göstermeli. Yüzeylerinin yüksek bir standartta parlatılması ve vakum odasının içinde arklanmaması için kesinlikle temiz olması gerekir. İlk kullanımdan önce elektrotlar vakum altında koşullandırılmalıdır. Uygulanan gerilim yavaşça arttırılmakta...

Modern gaz fazlı moleküler fizik ve fiziksel kimya deneyleri genellikle bir moleküler ışın içinde rotasyonel olarak soğuk moleküler örnekler üretmek için hedef moleküllerin süpersonik genleşmelerini kullanır. Bununla birlikte, süpersonik genleşmeler kullanılarak rutin olarak elde edilebilen 1 K'lik düşük dönme sıcaklıklarında bile, büyük moleküller hala ışın1içindeki birden fazla konformasyonda kalabilir. Benzer şekilde, bir ışın kaynağında moleküler kümelerin üretimi tek bir türle değil, birçok farklı küme stoichiometrisi içeren bir "küme çorbası" oluşumuna ve kalan saf ana moleküllere neden olur. Bu, bu sistemlerin moleküler orbitaller2, moleküler çerçeve fotoelekron açısal dağılımları3-5 veya elektron6-10 ve X-ışını kırınımı11-13 gibi yeni tekniklerle incelenmesini zorlaştırır, çünkü bunlar gaz fazında saf, tutarlı ve homojen örnekler gerektirir.
Gaz fazındaki yüklü türlerin farklı konformatörlerini ayırmak için çeşitli metodolojiler mevcut olsa da(örneğin iyon hareketlilik sürüklenme tüpleri14,15)ve yüklü kümeler kütle-şarj oranları ile kolayca ayrılır, bu teknikler nötr türler için geçerli değildir. Son zamanlarda bu sorunların elektrostatik saptırma cihazı16,17, moleküler konformatörlerin yanı sıra kümelerin ayrılmasına ve rotasyonel olarak soğuk moleküler ışınların üretimine izin vererek üstesinden gelinebileceğini gösterdik.
Elektrostatik sapmanın kullanımı, kökenleri18,19'akadar giden klasik bir moleküler ışın tekniğidir. Kuantum durumlarının ayrılması için elektrostatik sapmanın ilk fikirleri Stern tarafından 192620'detanıtıldı. Yüksek sıcaklıklarda küçük moleküller üzerinde erken deneyler yapılırken, bu tekniğin düşük sıcaklıklarda büyük kutup moleküllerine ve kümelerine uygulanmasını gösteriyoruz16,21.
Kutup molekülleri, potansiyel enerjideki mekansal farklılıklar nedeniyle, inhomojen bir elektrik alanı(E)içinde bir kuvvet yaşarlar. Bu <img fo:content-width="0.25in" src="/files/ftp_upload/51137/force.jpg" width="30px"> kuvvet, molekülün etkili dipol momentine, μeff'sına bağlıdır ve
<img src="/files/ftp_upload/51137/51137eq1.jpg"> (1) 
Farklı moleküler konformatörler tipik olarak farklı dipol anlarını ortaya çıkarmakta ve bir küme içindeki farklı sayıda çözücü molekülü farklı küme kütlelerine ve dipol anlarına yol açmaktadır, bu türler güçlü bir inhomogeneous elektrik alanının varlığında farklı bir ivme yaşayacaktır. Bu nedenle, homojen olmayan bir elektrik alanından elde edilen Stark etki kuvveti, konformatörlerin ve kuantum durumlarının ayrılması için kullanılabilir22. Bu şekil 1'de, sırasıyla cis ve trans konformatörlerin J = 0,1,2 dönme durumları için hesaplanan Stark eğrilerini gösteren 3-florofenol ile gösterilir. Bu, Şekil 1c ve 1d'degösterildiği gibiμ eff'debüyük farklılıklara yol açar ve bu nedenle iki konformatör tarafından inhomogeneous elektrik alanlarında farklı bir ivme yaşanır. Bu nedenle, bir elektrostatik sapma cihazı kütleden dipol moment oranına (m /μeff) ayırıcı olarak, kütle-şarj oranı ( m/ z) filtresi23olarak hareket eden bir kütle spektrometresine benzer şekilde kullanılabilir.
Ayrıca, bu teknikler dönme kuantum durumlarının ayrılmasına izin verir24,25. Yer dönme durumları (Şekil 1a ve 1b'dekimavi eğriler) en büyük Stark değişimini sergiledikçe, bunlar en çok saptırılacak ve daha yüksek J durumlarındaki moleküllerden mekansal olarak ayrılabilir17. Bu nedenle moleküler ışının en soğuk kısmı seçilebilir, hedef moleküllerin hizalanması ve yönlendirilmesi gibi birçok uygulamada önemli ölçüde yardımcı olur17, 26-28.
Bu katkıda, bir elektrostatik sapma cihazının farklı büyük kutup molekülleri ve küme türlerini mekansal olarak ayırmak için nasıl kullanılabileceğini gösteriyoruz. Örnek veriler, tek bir konformörün saf bir kirişinin ve iyi tanımlanmış boyut ve oranda çözünür çözücü kümesinin üretimi için sunulur. Özellikle, sadece trans konformörü içeren saf bir ışının üretildiği 3-florofenol ve indole(H2O) 1 kümesinin sudan, indole, indole(H2 O)2, vb.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="687">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Vacuum system</td>
			<td style="width:175px;">various, e.g. Pfeiffer Vacuum, Varian, Edwards, Leybold</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:177px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Dye laser system</td>
			<td style="width:175px;">various, e.g. Coherent, Spectra Physics, Syrah, LIOP-TEC, Radiant Dyes&#8230;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pulsed valve</td>
			<td style="width:175px;">Even-Lavie</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High voltage power supply</td>
			<td style="width:175px;">eg. FUG</td>
			<td style="width:119px;">HCP 14-20000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Deflector</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Time-of-flight spectrometer</td>
			<td style="width:175px;">Jordan TOF</td>
			<td style="width:119px;">C-677</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TOF power supply</td>
			<td style="width:175px;">Jordan TOF</td>
			<td style="width:119px;">D-603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Focusing lens</td>
			<td style="width:175px;">e.g. Thorlabs</td>
			<td>LA4745</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Translation stage</td>
			<td style="width:175px;">e.g. Vision Lasertechnik</td>
			<td style="width:119px;">8MT167-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Digitizer</td>
			<td style="width:175px;">e.g. Agilent</td>
			<td style="width:119px;">Acquiris DC440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Digital delay generator</td>
			<td style="width:175px;">e.g. Stanford Systems</td>
			<td style="width:119px;">SRS DG645</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Molecular beam skimmer</td>
			<td style="width:175px;">Beam Dynamics Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>http://www.beamdynamicsinc.com/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

spatial separation of molecular conformers and clusters

Gaz fazlı moleküler fizik ve fiziksel kimya deneyleri genellikle soğuk moleküler ışınların üretimi için darbeli valfler aracılığıyla süpersonik genleşmeler kullanır. Bununla birlikte, bu kirişler genellikle düşük dönme sıcaklıklarında bile birden fazla konformatör ve küme içerir. Moleküler ışın genişlemesinin bu kurucu parçalarının mekansal olarak ayrılmasını sağlayan deneysel bir metodoloji sunuyoruz. Bir elektrikli deflektör kullanılarak ışın, kütle-yük oranına dayanarak yüklü molekülleri mekansal olarak dağıtır bir bükücüye veya bir elektrik sektörü kütle spektrometresine benzer şekilde kütle-dipol moment oranı ile ayrılır. Bu saptırıcı, homojen olmayan bir elektrik alanındaki Stark etkisinden yararlanır ve kutup nötr moleküllerinin ve kümelerinin bireysel türlerinin ayrılmasına izin verir. Ayrıca, düşük enerjili dönme kuantum durumları genellikle en büyük sapmayı yaşadığından, moleküler ışının en soğuk kısmının seçilmesine izin verir. Bir türün farklı yapısal izomerleri (konformatörler), fonksiyonel grupların farklı düzenlenmesi nedeniyle ayrılabilir ve bu da farklı dipol anlarına yol açar. Bunlar elektrostatik saptırıcı tarafından moleküler ışından uygun şekilde saf bir numunenin üretimi için yararlanılmıştır. Benzer şekilde, belirli bir kümenin kütle ve dipol momenti ana molekülün etrafındaki çözünme derecesine bağlı olduğu için belirli küme stoichiometries seçilebilir. Bu, belirli küme boyutları ve yapıları üzerinde deneylere izin verir ve nötr moleküllerin sistematik olarak çözülmesini sağlar.

Elektrostatik sapma tekniği, yapısal izomerler16 ve nötr kümeler21'inayrılmasına ve rotasyonel kuantum durumu seçilen moleküler örneklerin üretimine başarıyla uygulanmıştır31. Bunu, 3-florofenol ve seçilen indole(H2O)n kümelerinin cis ve trans konformatörlerinin ayrılması için temsili sonuçlarla gösteriyoruz.
3-Florofenol konformatörleri moleküler bir ışında 50 bar helyumun süpersonik genişle...

Watch this Scientific Journal Video about Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters at JoVE.com

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Moleküler ışında bulunan farklı konformatörlerin veya kümelerin mekansal olarak ayrılmasını sağlayan bir teknik sunuyoruz. Elektrostatik bir saptırıcı, türleri kütle-dipol moment oranlarına göre ayırmak için kullanılır ve bu da tek bir konformatör veya küme stoichiometry'nin gaz fazlı topluluklarının üretimine yol açtı.

Moleküler Konformatörlerin ve Kümelerin Mekansal Ayrımı

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

spatial-separation-of-molecular-conformers-and-clusters

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Organic Chemistry

Physics

Unit 1

Electric Potential

Alcohols and Phenols

SCIENTISTS IN ACTION

8.8K Görüntüleme.  CFEL, DESY. Moleküler ışında bulunan farklı konformatörlerin veya kümelerin mekansal olarak ayrılmasını sağlayan bir teknik sunuyoruz. Elektrostatik bir saptırıcı, türleri kütle-dipol moment oranlarına göre ayırmak için kullanılır ve bu da tek bir konformatör veya küme stoichiometry'nin gaz fazlı topluluklarının üretimine yol açtı.

Video: Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

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.

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 ...

Mühendislik

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. Thus, understanding of spatial variations in composition as well as electrical properties of OPV materials is of paramount importance for moving PV technology forward.1,2 In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution. Currently, materials properties measurements performed using commercially available AFM-based techniques (PeakForce, conductive AFM) generally provide only qualitative information. The values for resistance as well as Young's modulus measured using our method on the prototypical ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM system correspond well with literature data. The P3HT:PC61BM blend separates onto PC61BM-rich and P3HT-rich domains. Mechanical properties of PC61BM-rich and P3HT-rich domains are different, which allows for domain attribution on the surface of the film. Importantly, combining mechanical and electrical data allows for correlation of the domain structure on the surface of the film with electrical properties variation measured through the thickness of the film.

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution.

Eşzamanlı Sayısal İletkenlik ve AFM kullanarak Organik Fotovoltaik Malzemeler Mekanik Özellikleri Ölçümleri

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

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

In recent years &pi;-conjugated organic semiconductors have emerged as the active material in a number of diverse applications including large-area, low-cost displays, photovoltaics, printable and flexible electronics and organic spin valves. Organics allow (a) low-cost, low-temperature processing and (b) molecular-level design of electronic, optical and spin transport characteristics. Such features are not readily available for mainstream inorganic semiconductors, which have enabled organics to carve a niche in the silicon-dominated electronics market. The first generation of organic-based devices has focused on thin film geometries, grown by physical vapor deposition or solution processing. However, it has been realized that organic nanostructures can be used to enhance performance of above-mentioned applications and significant effort has been invested in exploring methods for organic nanostructure fabrication.	
A particularly interesting class of organic nanostructures is the one in which vertically oriented organic nanowires, nanorods or nanotubes are organized in a well-regimented, high-density array. Such structures are highly versatile and are ideal morphological architectures for various applications such as chemical sensors, split-dipole nanoantennas, photovoltaic devices with radially heterostructured "core-shell" nanowires, and memory devices with a cross-point geometry. Such architecture is generally realized by a template-directed approach. In the past this method has been used to grow metal and inorganic semiconductor nanowire arrays. More recently &pi;-conjugated polymer nanowires have been grown within nanoporous templates. However, these approaches have had limited success in growing nanowires of technologically important &pi;-conjugated small molecular weight organics, such as tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3), rubrene and methanofullerenes, which are commonly used in diverse areas including organic displays, photovoltaics, thin film transistors and spintronics.	
Recently we have been able to address the above-mentioned issue by employing a novel "centrifugation-assisted" approach. This method therefore broadens the spectrum of organic materials that can be patterned in a vertically ordered nanowire array. Due to the technological importance of Alq3, rubrene and methanofullerenes, our method can be used to explore how the nanostructuring of these materials affects the performance of aforementioned organic devices. The purpose of this article is to describe the technical details of the above-mentioned protocol, demonstrate how this process can be extended to grow small-molecular organic nanowires on arbitrary substrates and finally, to discuss the critical steps, limitations, possible modifications, trouble-shooting and future applications.

We report a simple method for fabricating an ultrahigh density array of vertically ordered small-molecular organic nanowires. This method allows for synthesis of complex heterostructured hybrid nanowire geometries, which can be inexpensively grown on arbitrary substrates. These structures have potential applications in organic electronics, optoelectronics, chemical sensing, photovoltaics and spintronics.

Keyfi Yüzeyler üzerinde Dikey dizilmiş Küçük-moleküler Organik Nanoteller bir ultra yüksek Yoğunluk Dizi

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

Ölçme ve Atomik Hidrojen ve iki atomlu moleküler AIO, C Analizi<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, ve TiO Spectra takiben lazer kaynaklı Optik Dağılımı

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The characteristics of the C84-embedded Si surface, such as atomic resolution topography, local electronic density of states, band gap energy, field emission properties, nanomechanical stiffness, and surface magnetism, were examined using a variety of surface analysis techniques under ultra, high vacuum (UHV) conditions as well as in an atmospheric system. Experimental results demonstrate the high uniformity of the C84-embedded Si surface fabricated using a controlled self-assembly nanotechnology mechanism, represents an important development in the application of field emission display (FED), optoelectronic device fabrication, MEMS cutting tools, and in efforts to find a suitable replacement for carbide semiconductors. Molecular dynamics (MD) method with semi-empirical potential can be used to study the nanoindentation of C84-embedded Si substrate. A detailed description for performing MD simulation is presented here. Details for a comprehensive study on mechanical analysis of MD simulation such as indentation force, Young&#39;s modulus, surface stiffness, atomic stress, and atomic strain are included. The atomic stress and von-Mises strain distributions of the indentation model can be calculated to monitor deformation mechanism with time evaluation in atomistic level.

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.

C problama<sub&gt; 84</sub&gt; Taramalı Uç Mikroskobu ve Molecular Dynamics Kullanarak Si Maddesini Gömülü

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

Lüminesans merkezli Nem Sensörler olarak Nanostructured Ag-zeolit ​​kompozitler

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

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 ...

An Analog Macroscopic Technique for Studying Molecular Hydrodynamic Processes in Dense Gases and Liquids

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a standard fluid dynamic diagnostic, particle image velocimetry (PIV), to measure: i) velocities of individual particles (grains), extant on short, grain-collision time-scales, ii) velocities of systems of particles, on both short collision-time- and long, continuum-flow-time-scales, iii) collective hydrodynamic modes known to exist in dense molecular fluids, and iv) short- and long-time-scale velocity autocorrelation functions, central to understanding particle-scale dynamics in strongly interacting, dense fluid systems. The basic system is composed of an imaging system, light source, vibrational sensors, vibrational system with a known media, and PIV and analysis software. Required experimental measurements and an outline of the theoretical tools needed when using the analog technique to study molecular-scale hydrodynamic processes are highlighted. The proposed technique provides a relatively straightforward alternative to photonic and neutron beam scattering methods traditionally used in molecular hydrodynamic studies.

An experimentally accessible analog method for studying molecular hydrodynamic processes in dense fluids is presented. The technique uses particle image velocimetry of vibrated, high-restitution grain piles and allows direct, macroscopic observation of dynamical processes known and predicted to exist in strongly interacting, high density gases and liquids.

Moleküler hidrodinamik süreçlerinde yoğun gaz ve sıvı için Analog bir makroskopik yüntem

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a ...

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 ...

Assembling Molecular Shuttles Powered by Reversibly Attached Kinesins

This protocol describes how to create kinesin-powered molecular shuttles with a weak and reversible attachment of the kinesins to the surface. In contrast to previous protocols, in this system, microtubules recruit kinesin motor proteins from solution and place them on a surface. The kinesins will, in turn, facilitate the gliding of the microtubules along the surface before desorbing back into the bulk solution, thus being available to be recruited again. This continuous assembly and disassembly leads to striking dynamic behavior in the system, such as the formation of temporary kinesin trails by gliding microtubules.
Several experimental methods will be described throughout this experiment: UV-Vis spectrophotometry will be used to determine the concentration of stock solutions of reagents, coverslips will first be ozone and ultraviolet (UV) treated and then silanized before being mounted into flow cells, and total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy will be used to simultaneously image kinesin motors and microtubule filaments.

We present a protocol to build molecular shuttles, where surface-adhered kinesin motor proteins propel dye-labelled microtubules. Weak interactions of the kinesins with the surface enables their reversible attachment to it. This creates a nanoscale system which exhibits dynamic assembly and disassembly of its components while retaining its functionality.

Moleküler mekikler Powered by geri dönülebilir olarak montaj Kinesins bağlı

This protocol describes how to create kinesin-powered molecular shuttles with a weak and reversible attachment of the kinesins to the surface. In contrast ...