Name: preparation and characterization of c60/graphene hybrid nanostructures
Uploaded: 2018-05-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 40 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures at JoVE.com

Bu eser ABD ordusu araştırma ofisi grant W911NF-15-1-0414 altında tarafından desteklenmektedir.

1. ev yapımı Knudsen hücre hazırlanması
<ol><li>
Bileşenleri Knudsen hücre için hazırlamak
	<ol>
<li>Satınalma Flanşlı CF güç feedthrough (2.75" CF, 4 PIN Paslanmaz Çelik) temel. İki evreli bir çapı 1.30" çizgi ile onun çevresi arasındaki çapraz noktalarda feedthrough üzerinden delik.</li>
		<li>Bir cam tüp (0.315" dış çap (OD), 2.50" uzunluğu) hazırlayın.</li>
		<li>İnce bakır levhalar (% 99.9) 0.005" kalınlığı ile satın alabilirsiniz. Bir yaprak boyutlarında 7.5" L kesme x 5.0" bir çift makas, daha sonra içi boş bir columniform için kalkan bir 1.45" çapı ile el ile curl kullanarak W (Şekil 1a).</li>
		<li>0.005" çapında türü K ısıl (chromel/alumel) bir uzunluğu 3" chromel ve alumel telleri keserek hazırlayın. Peel yalıtkan katmanları yaklaşık 0,5" her iki uçtan her iki kablo uzunluğu.</li>
		<li>Bir 0,01" çapı tungsten kabloyu (%99,95) uzunluğu yaklaşık 60" için kesin. Bir bahar şekil çapında 0.315" sıkı bir şekilde cam tüp karşılaştırılabilir çapı bir çubuk sarma tarafından Kangal.</li>
		<li>Seramik bir parça satın. Tek uygun küboid parça cam (5'te Şekil 1b) boyut uygun orta delik hazırlayın.</li>
		<li>2 standart çelik dişli 0.10" çapı çubuklar bantlama ve testere ile bir Torna Makinesi 7" uzunluğa kekemelik.</li>
		<li>Makas kullanarak bir yaklaşık 30" uzunluğu için bir yumuşak, 0.01" çapı Bakır kabloyu kesin.</li>
		<li>4 içi boş bakır çubuklar 0,094" OD çapı 2" uzunluğunu ve yan kesici kullanarak bir 4" uzunluğu için bir çubuk için üç çubuklar keserek hazırlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Knudsen hücredeki bu parçaları bir araya
	<ol>
<li>Adım 1.1 aseton 30 dk 42 kHz temizlik ultrasonik kullanarak belirtilen tüm bileşenleri temiz.</li>
		<li>2 standart çelik dişli çubuklar güç feedthrough CF flanş delinmiş deliklere monte. Not: Dişli (7 Şekil 1b) delikleri vardır.</li>
		<li>Alt Flanşlı CF güç feedthrough 4 PIN üst kısmında 4 içi boş bakır çubuklar yarısı PIN içi boş bakır çubuklar ekleyerek ve onları bir yan kesici (6'Şekil 1b) tarafından tamir montaj.</li>
		<li>Dişli çubuklar ile yumuşak bakır tel derinliklerinden gelen seramik parça 2,5" yüksek konumunda bağlayın. Not: Bu parça cam tüp Aşağıdaki adımda (5'te Şekil 1b) destekler.</li>
		<li>Cam tüp kıvrılmış tungsten bahar içine kaydırın. Cam tüp alt seramik parça deliğe sıkmak. Yumuşak bakır tel cam tüp üst kısmına dişli çubuklar (3 ve 4'te Şekil 1b) üst kısmına tutmak için kullanın.</li>
		<li>A. kavrama olarak bahar ucuna B (A ve B Şekil 1b) tanımlanan daha kısa bakır çubuklar, birinde tanımlanan uzun bakır çubuk içine bahar üst kısmına kavrama.</li>
		<li>Hem chromel hem de alumel teller birlikte (2'Şekil 1b) bir soyulmuş ucunu twist.</li>
		<li>Cam tüp dış alt yakından dokunana bükülmüş ortak sonuna konumlandırın. Seramik parça yardımıyla hareketsiz.</li>
		<li>Chromel diğer soyulmuş ucunu C. kavrama tanımlanan sol 2 Kısa bakır çubuklar, birinin içine soyulmuş öbür D (C ve D Şekil 1b) tanımlanan sol kısa bakır çubuk, içine alumel tel tel kavrama.</li>
		<li>Kıvrılmış bakır içi boş columniform kalkan Flanşlı CF güç feedthrough üzerinde (Şekil 1a) koymak.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. ev yapımı Knudsen hücre C60 kaynağında hazırlayın
<ol><li>C60 kaynak ev yapımı Knudsen hücredeki yüklemek.<ol>
<li>Yaklaşık 50 mg C60 tozu (%99,5 saflıkta) ev yapımı Knudsen hücre cam tüp içine yükleyin. Not: Hassas 1 mg toz kütlesi ötesinde gereksizdir.</li>
		<li>Knudsen hücre geri yükleme kilit bir dalı üzerine monte.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Yük kilit pompa.<ol>
<li>Pompa için yük kilidi açın. İlk turbo pompa soğutma için su vanası açmak, sonra mekanik pompa soğutmak için fan dönün. Sonra mekanik pompa ve nihayet turbo pompa üzerinde açın.</li>
		<li>Yük kilit basıncı kontrol ve yaklaşık 10 saat bekleyin. Not: Turbo pompa çıkış basınçta 6.0 x 10-2 mbar olmalıdır.</li>
		<li>(Genellikle aşağıda 10-6 mbar) daha düşük bir basınç yükü kilit monte iyon ölçüm açın.</li>
		<li>Yük kilit basıncı kontrol: basınç 10 h pompalama sonra 10-8 mbar aralığında olmalıdır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ev yapımı Knudsen hücre C60 kaynağında tavlamak.<ol>
<li>Ev yapımı Knudsen hücre C60 kaynağında yavaş yavaş tavlama (1,5 ° C/dak) tedarik bir güç bağlanarak gaz giderme için 2 h için 250 ° C'de Flanşlı CF güç feedthrough kıvrılmış tungsten bahar bağlı olan iki iğne.</li>
		<li>İfade sıcaklığı (270 ° C) 300 ° C tavlama sıcaklığı artırmak.</li>
		<li>Daha fazla gaz giderme için 0,5 h için 300 ° C'de tavlamak.</li>
		<li>İfade için 270 ° c sıcaklık azaltın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. UHV odasında atomik temiz grafen hazırlayın
<ol><li>Grafin (bakır folyo) örnek depolama atlıkarınca STM sisteminin (hazırlama ve bir örnek ultra yüksek vakum altında tavlama için özel bir yer) ultra yüksek vakum Hazırlık odasında tavlama plaka aktarın.</li>
	<li>400 ° c sıcaklık yavaş yavaş artırarak grafen substrat düşük 10-10 mbar Hazırlık odası içinde temel bir basınçta tavlama</li>
	<li>Grafin yüzeyinde kalan kirleri çıkarmak 12 h bekleyin.</li>
	<li>Grafin substrat yavaş yavaş için oda sıcaklığında için tavlama sıcaklığı azaltın.</li>
</ol>4. mevduat Graphene yük kilit ev yapımı Knudsen hücreye kullanarak substrat üzerine C 60
<ol><li>Grafin substrat yük kilit aktarın.<ol>
<li>Transfer pozisyonda Hazırlık odasında plaka yerleştir. Atomik temiz grafen yük kilit için ifade C60, -den sonra having atomik temiz grafen ve C60 kaynak hazır aktarın.</li>
		<li>Yük kilidi ve Hazırlık odası arasında Vanayı aç.</li>
		<li>Hazırlık odasında plaka grafen substrat yük kilit loadout aracı ile aktarın.</li>
		<li>Grafin substrat yüzü aşağı (60 C kaynağından geliyor).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Grafin substrat üzerine C60 Kasası. Not: 270 ° C'de grafen substrat ev yapımı Knudsen hücreden C60 molekülleri transfer<ol>
<li>Bir ifade oranı 0.9 monolayer/dk 1 dk bekleyin.</li>
		<li>C60/graphene örnek hazırlık odasına aktar.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. C 60 /Graphene örnek STM ana odasında ölçülecek hazırlayın
<ol><li>C60/graphene örnek 3.1 ° C/dk'ya ultra yüksek vakum Hazırlık odasında 2 h oranı 150 ° C'ye tavlamak.</li>
	<li>C60/graphene örnek STM STM ana odasında ile inceden inceye gözden geçirmek.</li>
	<li>C60/graphene örnek için 210 ° C 3.1 ° C/dk'ya 2 h hızıyla tavlamak.</li>
	<li>C60/graphene örnek STM ile inceden inceye gözden geçirmek.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Gutzler, R., Heckl, W. M., Lackinger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combination+of+a+Knudsen+effusion+cell+with+a+quartz+crystal+microbalance:+In+situ+measurement+of+molecular+evaporation+rates+with+a+fully+functional+deposition+source.">Combination of a Knudsen effusion cell with a quartz crystal microbalance: In situ measurement of molecular evaporation rates with a fully functional deposition source.</a> Review of Scientific Instruments. 81, 015108 (2010).</li><li>de Barros, A. L. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+experimental+arrangement+for+measuring+the+vapour+pressures+and+sublimation+enthalpies+by+the+Knudsen+effusion+method:+Application+to+DNA+and+RNA+bases.">A simple experimental arrangement for measuring the vapour pressures and sublimation enthalpies by the Knudsen effusion method: Application to DNA and RNA bases.</a> Nuclear Instruments &amp; Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment. 560, (2006).</li><li>Shukla, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Versatile+UHV+compatible+Knudsen+type+effusion+cell.">Versatile UHV compatible Knudsen type effusion cell.</a> Review of Scientific Instruments. 75, 4467 (2004).</li><li>Cho, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+Electronic+Decoupling+of+C60+from+Epitaxial+Graphene+on+SiC.">Structural and Electronic Decoupling of C60 from Epitaxial Graphene on SiC.</a> Nano Letters. 12, 3018 (2012).</li><li>Jung, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomically+resolved+orientational+ordering+of+C60+molecules+on+epitaxial+graphene+on+Cu(111).">Atomically resolved orientational ordering of C60 molecules on epitaxial graphene on Cu(111).</a> Nanoscale. 6 (111), 11835 (2014).</li><li>Li, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+C60+monolayer+on+epitaxially+grown,+nanostructured+graphene+on+Ru(0001)+surface.">Self-assembly of C60 monolayer on epitaxially grown, nanostructured graphene on Ru(0001) surface.</a> Applied Physics Letters. 100 (0001), 013304 (2012).</li><li>Lu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+the+Graphene+Moire+Pattern+for+the+Trapping+of+C60+and+Homoepitaxy+of+Graphene.">Using the Graphene Moire Pattern for the Trapping of C60 and Homoepitaxy of Graphene.</a> Acs Nano. 6, 944 (2012).</li><li>Zhou, H. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+imaging+of+intrinsic+molecular+orbitals+using+two-dimensional,+epitaxially-grown,+nanostructured+graphene+for+study+of+single+molecule+and+interactions.">Direct imaging of intrinsic molecular orbitals using two-dimensional, epitaxially-grown, nanostructured graphene for study of single molecule and interactions.</a> Applied Physics Letters. 99, 153101 (2011).</li><li>Belaish, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin+Cast+Thin-Films+of+Fullerenes+and+Fluorinated+Fullerenes+-+Preparation+and+Characterization+by+X-Ray+Reflectivity+and+Surface+Diffuse-X-Ray+Scattering.">Spin Cast Thin-Films of Fullerenes and Fluorinated Fullerenes - Preparation and Characterization by X-Ray Reflectivity and Surface Diffuse-X-Ray Scattering.</a> Journal of Applied Physics. 71, 5248 (1992).</li><li>Bezmel'nitsyn, V. N., Eletskii, A. V., Okun', M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fullerenes+in+solutions.">Fullerenes in solutions.</a> Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 168, 1195 (1998).</li><li>Ma, D. N., Sandoval, S., Muralidharan, K., Raghavan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surface+preparation+of+copper+on+spin-coating+driven+self-assembly+of+fullerene+molecules.">Effect of surface preparation of copper on spin-coating driven self-assembly of fullerene molecules.</a> Microelectronic Engineering. 170, 8 (2017).</li><li>Chen, C. H., Zheng, H. S., Mills, A., Heflin, J. R., Tao, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+Evolution+of+Quasi-one-dimensional+C60+Nanostructures+on+Rippled+Graphene.">Temperature Evolution of Quasi-one-dimensional C60 Nanostructures on Rippled Graphene.</a> Scientific Reports. 5, 14336 (2015).</li></ol>

İfşa etmek yok.

Bu protokol için açıklanan teknikleri organik malzemeler ve diğer yüksek buhar basıncı malzemelerin termal ifade için tasarlanmıştır. Bu tekniklerin örnek hazırlama alanları moleküler buharlaşma hem de termal tavlama destekleme kapasitesine sahip olan ultra yüksek vakum sistemleri ile entegre edilebilir. Bu özel deneme için C60 molekülleri grafen substrat ve çalışma yatırmak için amaçtır kendinden montajlı, C60 ve termal etkisi.
Yöntemin yarar...

Bu iletişim kuralı, mevduat ve 1 D ve yarı - 1 D C60 zincir yapıları gerçekleştirilebilir öyle ki C60 molekülleri grafen üzerinde işlemek açıklar. Bu deney teknikleri yavaş ve büyük çaba gerektirebilir, manuel manipülasyon üzerinde güvenmek zorunda kalmadan arzu yapılandırmaları adsorbates rehberlik gereksinimi karşılamak için geliştirilmiştir. Burada açıklanan yordamları bir örnek hazırlama alanı moleküler ifade ve termal örnekleri tavlama destekleme kapasitesine sahip bir yüksek vakum sistemiyle kullanımı güveniyor. STM örnekleri tanımlamak için kullanılır, ancak diğer moleküler çözümleme teknikleri uygulanabilir.
Knudsen hücre içindeki moleküllerin termal buharlaşma ince filmler hazırlamak için verimli ve temiz bir yoldur. Bu protokol için bir Knudsen hücre C60 molekülleri grafen substrat üzerine buharlaşır için kullanılır. Bu Knudsen hücre Evaporatör esas olarak bir kuvars tüp, bir Isıtma filament, ısıl tel ve feedthroughs1,2,3oluşur. Kuvars tüp molekülleri barındırmak için kullanılır, kuvars molekülleri ile tüp tungsten filaman ısıtır geçerli uygulanan ve ısıl tel ısısını ölçmek için kullanılır. Deneylerde ifade oranı Knudsen hücre sıcaklık kaynağında ayarlama tarafından kontrol edilir. Isıl tel quartz tüpün dış duvarına bitişik ve bu nedenle genellikle moleküler kaynak olduğu hücre içinde sıcaklık biraz farklıdır dış duvar sıcaklığını ölçmek. Kuvars tüp tam sıcaklığı elde etmek için kalibrasyon sıcaklık iç ve dış tüp ölçmek için iki ısıl kurulumları kullanarak gerçekleştirilen ve sıcaklık farkı kaydedildi. Bu şekilde, biz daha doğrusu quartz tüpün dışına yapıştırılmış ısıl tel kullanarak moleküler buharlaşma deneyleri sırasında kaynak sıcaklığını denetleyebilirsiniz. Molekülleri buharlaşıp sublimated moleküllerinin küçük bir miktar daha düşük basınçta bir gaz halinde olan yakıtlar aşamasında çünkü, genellikle bir ilişkili basınç değişikliği olduğunu. Bu nedenle, yükü kilit içindeki basınç değişikliği dikkatlice izleyin.
Bu Evaporatör C60, Ga, Al ve Hg4,5,6,7,8C70, Bor subphthalocyanine klorür gibi çeşitli molekül kaynakları yatırmak için kullanılabilir. Ondan beri var hayır çözücü için gerekli diğer ince film hazırlama teknikleri ile karşılaştırıldığında, örneğin,9,10,11, termal buharlaşma yüksek vakum döküm spin çok temiz ve çok yönlü olduğunu Yeminli ifade. Ayrıca, gaz giderme işleminden önce ifade olası yabancı maddelerin ortadan kaldırarak kaynak, saflığı geliştirir.

<table><tbody><tr><td>CF Flanged power feedthrough</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>EFT0042033</td><td></td></tr><tr><td>Copper sheets</td><td>Alfa Aesar</td><td>7440-50-8</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouple chromel/alumel wires</td><td>Omega Engineering</td><td>ST032034/ST080042</td><td></td></tr><tr><td>Tungsten wires</td><td>Alfa Aesar</td><td>7440-33-7</td><td></td></tr><tr><td>Stainless steel rods</td><td>McMaster-Carr</td><td>95412A868</td><td></td></tr><tr><td>Copper wires</td><td>McMaster-Carr</td><td>8873K28</td><td></td></tr><tr><td>Hollow copper rods</td><td>McMaster-Carr</td><td>7190K52</td><td></td></tr><tr><td>C&lt;sub&gt;60&lt;/sub&gt;</td><td>MER Corporation</td><td>MR6LP</td><td></td></tr></tbody></table>

preparation and characterization of c60/graphene hybrid nanostructures

Yüksek vakum ortamında fiziksel termal ifade grafen üzerinde yeni moleküler nanoyapıların imalatı için temiz ve kontrol edilebilir bir yöntemdir. Biz yatırma ve pasif sakinleştirmek grafen fark uygulamaları 1 D C60/graphene hibrid yapıları içeren peşinde ilerlemek C60 molekülleri işleme yöntemleri mevcut. Bu Fuarı olarak uygulanan teknikler hazırlama alanları moleküler ifade hem de termal örnekleri tavlama destekleme kapasitesine sahip olan yüksek vakum sistemleri doğru içindir. C60 ifade tarama tünelleme mikroskobu (STM) sisteme bağlı bir ev yapımı Knudsen hücre kullanarak düşük basınçta odaklanmak. Yatırılan moleküllerin sayısı Knudsen hücre ve ifade saat sıcaklığını kontrol ederek düzenlenmiştir. Tek boyutlu (1D) C60 zincir yapıları iki ya da üç moleküllerin GENIŞLIĞIYLE deneysel Koşulları ayarlama yoluyla hazırlanabilir. Tavlama sıcaklığı onları sakinleştirmek grafen periyodik potansiyel içinde taşımak izin ile C60 molekülleri yüzey hareketliliğini artırır. Bu mekanizmasını kullanarak, 1 D C60 zincir yapıları bir Altıgen yakın Paketli yarı - 1 D şerit yapısına geçiş kontrol etmek mümkündür.

Buharlaşma, 2s için 150 ° C'de grafen yeni yatırılan C60 ile komplementer olan. Şekil 2a büyük ölçekli STM görüntüde bu ilk tavlama işleminden sonra bulundu bir karakteristik yarı - 1 D C60 zincir yapısı gösterilmektedir. Şekil 2B daha yakından bir inceleme her parlak küresel çıkıntı bir tek C60 molekül temsil eden bu 1 D yapının detaylı bilgi ortaya koymaktadır. Bimo...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures at JoVE.com

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

C60/Graphene hibrid nanoyapıların malzemelerin hazırlık ve

Burada C60/graphene hibrid nanoyapıların imalatı için bir protokol tarafından fiziksel termal buharlaşma mevcut. Özellikle, ifade ve tavlama koşullarının uygun işleme izin 1D ve yarı 1 d C oluşturulması üzerinde kontrol60 yapıları üzerinde sakinleştirmek grafen.

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...

preparation-and-characterization-of-c60graphene-hybrid-nanostructures

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

9.4K Görüntüleme.  Virginia Tech. Burada C60/graphene hibrid nanoyapıların imalatı için bir protokol tarafından fiziksel termal buharlaşma mevcut. Özellikle, ifade ve tavlama koşullarının uygun işleme izin 1D ve yarı 1 d C oluşturulması üzerinde kontrol60 yapıları üzerinde sakinleştirmek grafen.

Video: Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

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 ...

Mühendislik

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs along the interface between the fuel and core materials. Simultaneously, dynamic changes in thermal and chemical potentials across the micro/nanostructured materials result in concomitant electrical energy generation induced by charge transfer in the form of a high-output voltage pulse. We demonstrate the entire procedure of a thermopower wave experiment, from synthesis to evaluation. Thermal chemical vapor deposition and the wet impregnation process are respectively employed for the synthesis of a multi-walled carbon nanotube array and a hybrid composite of picric acid/sodium azide/multi-walled carbon nanotubes. The prepared hybrid composites are used to fabricate a thermopower wave generator with connecting electrodes. The combustion of the hybrid composite is initiated by laser heating or Joule-heating, and the corresponding combustion propagation, direct electrical energy generation, and real-time temperature changes are measured using a high-speed microscopy system, an oscilloscope, and an optical pyrometer, respectively. Furthermore, the crucial strategies to be adopted in the synthesis of hybrid composite and initiation of their combustion that enhance the overall thermopower wave energy transfer are proposed.

A protocol for conducting thermopower wave experiments is presented. The synthesis of hybrid composites of a chemical fuel and micro/nanostructured material, manufacturing of a thermopower wave generator, and methods for measuring the corresponding physical phenomena are described.

Thermopower Dalgalarının Çalışmasında Kimyasal Yakıt ve Multi-duvarlı Karbon Nanotüpler Hibrit Kompozitlerin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs ...

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into defined aggregates in aqueous media and at the air-water interface. In the aggregated state, the oligoynes can then be carbonized under mild conditions while preserving the morphology and the embedded chemical functionalization. This novel approach provides direct access to functionalized carbon nanomaterials. In this article, we present a synthetic approach that allows us to prepare hexayne carboxylate amphiphiles as carbon-rich siblings of typical fatty acid esters through a series of repeated bromination and Negishi-type cross-coupling reactions. The obtained compounds are designed to self-assemble into monolayers at the air-water interface, and we show how this can be achieved in a Langmuir trough. Thus, compression of the molecules at the air-water interface triggers the film formation and leads to a densely packed layer of the molecules. The complete carbonization of the films at the air-water interface is then accomplished by cross-linking of the hexayne layer at room temperature, using UV irradiation as a mild external stimulus. The changes in the layer during this process can be monitored with the help of infrared reflection-absorption spectroscopy and Brewster angle microscopy. Moreover, a transfer of the carbonized films onto solid substrates by the Langmuir-Blodgett technique has enabled us to prove that they were carbon nanosheets with lateral dimensions on the order of centimeters.

We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

Oda sıcaklığında karbon Nanosheets hazırlanması

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Kimya

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

Plasmonik Nanoparçacık Kullanma Grafen Oksit Görünür ışık Bağlı Azaltma

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. Additionally, most reported graphene assemblies are held together through physical interactions (e.g., van der Waals forces) rather than chemical bonds, which limit their mechanical strength and conductivity. This video method details recently developed strategies to fabricate mass-producible, graphene-based bulk materials derived from either polymer foams or single layer graphene oxide. These materials consist primarily of individual graphene sheets connected through covalently bound carbon linkers. They maintain the favorable properties of graphene such as high surface area and high electrical and thermal conductivity, combined with tunable pore morphology and exceptional mechanical strength and elasticity. This flexible synthetic method can be extended to the fabrication of polymer/carbon nanotube (CNT) and polymer/graphene oxide (GO) composite materials. Furthermore, additional post-synthetic functionalization with anthraquinone is described, which enables a dramatic increase in charge storage performance in supercapacitor applications.

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

Sentezi ve 3D Nano-grafen Malzemelerin fonksiyonalizasyonu: Grafen Aerogels ve Graphene Makro Meclisleri

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we describe a one-step fabrication technique to synthesis freestanding ZnO nanorod/graphene/ZnO nanorod double heterostructure. The preparation of the double heterostructure is performed by using thermal chemical vapor deposition (CVD) and preheating hydrothermal technique. In addition, the morphological properties were characterized by using the scanning electron microscopy (SEM). The utility of freestanding double heterostructure is demonstrated by fabricating the piezoelectric nanogenerator. The electrical output is improved up to 200% compared to that of a single heterostructure owing to the coupling effect of the piezoelectricity between the arrays of ZnO nanorods on the top and bottom of graphene. This unique double heterostructure have a tremendous potential for applications of electrical and optoelectrical devices where the high number density and specific surface area of nanorod are needed, such as pressure sensor, immuno-biosensor and dye-sensitized solar cells.

One-step fabrication method for obtaining freestanding epitaxial double heterostructure is presented. This approach could achieve ZnO coverage with a higher number density than that of the epitaxial single heterostructure, leading to a piezoelectric nanogenerator with an increased output electrical performance.

Ön ısıtma Hidrotermal kullanarak Piezoelektrik Nanogenerator için ZnO Nanorod / Grafen / ZnO Nanorod Epitaksiyel çift heteroyapı hazırlanması

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. Layered crystals of molybdenum disulphide (MoS2) and tungsten disulphide (WS2) are exfoliated in aqueous surfactant solution by sonication. This yields highly polydisperse mixtures containing nanosheets with broad size and thickness distributions. However, for most purposes, specific sizes (in terms of both lateral dimension and thickness) are required. For example, large and thin nanosheets are desired for (opto) electronic applications, while laterally small nanosheets are interesting for catalytic applications. Therefore, post-exfoliation size selection is an important step that we address here. We provide a detailed protocol on the efficient size selection in large quantities by liquid cascade centrifugation and the size and thickness quantification by statistical microscopic analysis (atomic force microscopy and transmission electron microscopy). The comparison of MoS2 and WS2 shows that both materials are size-selected in a similar way by the same procedure. Importantly, the dispersions of size-selected nanosheets show systematic changes in their optical extinction spectra with size due to edge and confinement effects. We show how these optical changes are related quantitatively to the nanosheets dimensions and describe how mean nanosheets length and layer number can be extracted reliably from the extinction spectra. The exfoliation and size selection protocol can be applied to a broad range of layered crystals as we have previously demonstrated for graphene, gallium sulphide (GaS) and black phosphorus.

A protocol for the liquid exfoliation of layered materials to nanosheets, their size selection and size measurement by microscopic and spectroscopic techniques is presented.

Sıvı dağılmış Geçiş Metal dikalkogenid Kontrollü Boyutu Nanosheets ve Kalınlığının Hazırlanması: Sanat Protokolü Bir Devlet

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent properties has been of great interest for the development of novel device applications. Here, fabrication of 3D, microscale, hollow polyhedrons (cubes) consisting of a few layers of 2D graphene or graphene oxide sheets via an origami-like self-folding process is described. This method involves the use of polymer frames and hinges, and aluminum oxide/chromium protection layers that reduce tensile, spatial, and surface tension stresses on the graphene-based membranes when the 2D nets are transformed into 3D cubes. The process offers control of the size and shape of the structures as well as parallel production. In addition, this approach allows the creation of surface modifications by metal patterning on each face of the 3D cubes. Raman spectroscopy studies show the method allows the preservation of the intrinsic properties of the graphene-based membranes, demonstrating the robustness of our method.

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

Here, we present a protocol for fabrication of 3D graphene-based polyhedrons via origami-like self-folding.

Üç boyutlu grafen tabanlı Polyhedrons Origami gibi kendi kendine yolu ile katlama imalat

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent ...

Microscopic Visualization of Porous Nanographenes Synthesized through a Combination of Solution and On-Surface Chemistry

On-surface synthesis has recently been regarded as a promising approach for the generation of new molecular structures. It has been particularly successful in the synthesis of graphene nanoribbons, nanographenes and intrinsically reactive and instable, yet attractive species. It is based on the combination of solution chemistry aimed at preparation of appropriate molecular precursors for further ultra-high vacuum surface assisted transformations. This approach also owes its success to an incredible development of characterization techniques, such as scanning tunneling/atomic force microscopy and related methods, which allow detailed, local characterization at atomic scale. While the surface-assisted synthesis can provide molecular nanostructures with outstanding precision, down to single atoms, it suffers from basing on metallic surfaces and often limited yield. Therefore, the extension of the approach away from metals and the struggle to increase productivity seem to be significant challenges toward wider applications. Herein, we demonstrate the on-surface synthesis approach for generation of non-planar nanographenes, which are synthesized through a combination of solution chemistry and sequential surface-assisted processes, together with the detailed characterization by scanning probe microscopy methods.

<meta charset="utf8"></head><body>Çözelti ve Yüzey Kimyası Kombinasyonu ile Sentezlenen Gözenekli Nanografenlerin Mikroskobik Görüntülenmesi

A combination of solution and surface assisted synthesis opens new directions in the atomically precise synthesis of nanostructures. Scanning tunneling microscopy (STM) supplemented by non-contact atomic force microscopy (nc-AFM) enables detailed characterization of newly designed and generated carbon-based nano-objects.

C₆₀/Graphene hibrid nanoyapıların malzemelerin hazırlık ve

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler