Name: fabrication, densification, and replica molding of 3d carbon nanotube microstructures
Uploaded: 2012-07-02T08:01:00
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Cette recherche a été financée par le programme de nanofabrication de la National Science Foundation (CMMI-0927634). Davor Copic a été soutenu en partie par le Programme de bourses au mérite à Rackham l&#39;Université du Michigan. Sameh Tawfick reconnaît un soutien partiel de la bourse pré-doctorale Rackham. Michael De Volder a été soutenu par le Fonds belge de la Recherche Scientifique - Flandre (FWO). Microfabrication a été réalisée à la nanofabrication Lurie (LNF), qui est un membre du Réseau National Nanotechnology Infrastructure et microscopie électronique a été réalisée à la Michigan Electron microfaisceaux Laboratoire d&#39;Analyse (EMAL).

1. Modélisation Catalyst <ol><li> Acquérir une plaquette (100) de silicium avec une couche de dioxyde de silicium épais 3000A, avec au moins un côté brillant. Alternativement, vous pouvez acquérir une plaquette de silicium à nu et se développer de dioxyde de silicium 3000A sur la plaquette. Tous les traitements décrits ci-dessous est fait sur le côté poli de la plaquette. </li><li> Spincoat une couche de HMDS à 500rpm pour 4s, puis à 3000rpm pendant 30s. HMDS favorise l&#39;adhérence entre la tranche et ...

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	<li>Xia, Y. N., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+lithography.">Soft lithography.</a> Annual Review of Materials Science. 28, 153-184 (1998).</li><li>Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replica+molding+using+polymeric+materials:+A+practical+step+toward+nanomanufacturing.">Replica molding using polymeric materials: A practical step toward nanomanufacturing.</a> Advanced Materials. 9, 147-149 (1997).</li><li>Tasis, D., Tagmatarchis, N., Bianco, A., Prato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+of+Carbon+Nanotubes.">Chemistry of Carbon Nanotubes.</a> Chemical Reviews. 106, 1105-1136 (2006).</li><li>De Volder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diverse+3D+Microarchitectures+Made+by+Capillary+Forming+of+Carbon+Nanotubes.">Diverse 3D Microarchitectures Made by Capillary Forming of Carbon Nanotubes.</a> Advanced Materials. 22, 4384-4389 (2010).</li><li>Copic, D., Park, S. J., Tawfick, S., De Volder, M. F. L., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+high-aspect-ratio+polymer+microstructures+and+hierarchical+textures+using+carbon+nanotube+composite+master+molds.">Fabrication of high-aspect-ratio polymer microstructures and hierarchical textures using carbon nanotube composite master molds.</a> Lab on a Chip. 11, 1831-1837 (2011).</li><li>De Volder, M. F. L., Park, S. J., Tawfick, S. H., Vidaud, D. O., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+electrical+integration+of+robust+carbon+nanotube+micropillars+by+self-directed+elastocapillary+densification.">Fabrication and electrical integration of robust carbon nanotube micropillars by self-directed elastocapillary densification.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 21, 045033-04 (2011).</li><li>Zhao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bending+of+nanoscale+filament+assemblies+by+elastocapillary+densification.">Bending of nanoscale filament assemblies by elastocapillary densification.</a> Physical Review E. 82, 041605 (2010).</li><li>De Volder, M. F. L., Vidaud, D. O., Meshot, E. R., Tawfick, S., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-similar+organization+of+arrays+of+individual+carbon+nanotubes+and+carbon+nanotube+micropillars.">Self-similar organization of arrays of individual carbon nanotubes and carbon nanotube micropillars.</a> Microelectronic Engineering. 87, 1233-1238 (2010).</li><li>Nessim, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+of+Vertically-Aligned+Carbon+Nanotube+Diameter+and+Areal+Density+through+Catalyst+Pre-Treatment.">Tuning of Vertically-Aligned Carbon Nanotube Diameter and Areal Density through Catalyst Pre-Treatment.</a> Nano Letters. 8, 3587-3593 (2008).</li><li>Pokroy, B., Epstein, A. K., Persson-Gulda, M. C. M., Aizenberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Bioinspired+Actuated+Nanostructures+with+Arbitrary+Geometry+and+Stiffness.">Fabrication of Bioinspired Actuated Nanostructures with Arbitrary Geometry and Stiffness.</a> Advanced Materials. 21, 463-469 (2009).</li></ol>

Structuration lithographique et la préparation des substrats CNT catalyseur est simple et reproductible; toutefois atteindre une croissance constante CNT exige une attention particulière à la façon dont la hauteur et la densité des forêts CNT sont touchés par l&#39;humidité ambiante et l&#39;état de la croissance des tubes. Dans notre expérience, des tendances de plus de 1000 um 2 sont moins sensibles à de faibles fluctuations dans les conditions de traitement. En outre, la densité des pièces mod...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> 4 &quot;diamètre &lt;100&gt; tranches de silicium revêtues de SiO 2 (300 nm) </td><td> Silicon Quête </td><td> Coutume </td><td></td></tr><tr><td> Photorésist positif </td><td> MicroChem </td><td> SPR 220 à 3,0 </td><td></td></tr><tr><td> Hexamethyldisilizane (HMDS) </td><td> MicroChem </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Promoteur </td><td> AZ Electronic Materials Corp aux Etats-Unis </td><td> AZ 300 MIF </td><td></td></tr><tr><td> Système de pulvérisation </td><td> Kurt J. Lesker </td><td> Lab 18 </td><td> Système de pulvérisation pour le dépôt du catalyseur </td></tr><tr><td> Thermo Fisher-Minimes </td><td&gt; Fisher Scientific </td><td> TF55030A </td><td> Four tubulaire pour la croissance CNT </td></tr><tr><td> Tube de quartz </td><td> Produits en verre technique </td><td> Coutume </td><td> 22 mm de diamètre x 25 mm de diamètre extérieur 30 &quot;de longueur </td></tr><tr><td> Hélium gaz </td><td> PurityPlus </td><td> Il (prépurifiée 300) </td><td></td></tr><tr><td> Le gaz hydrogène </td><td> PurityPlus </td><td> H 2 (prépurifiée 300) </td><td> UHP </td></tr><tr><td> Le gaz éthylène </td><td> PurityPlus </td><td> C 2 H 4 (prépurifiée 300) </td><td> UHP </td></tr><tr><td> Feuille d&#39;aluminium perforée </td><td> McMaster-Carr </td><td> 9232T221 </td><td> Pour maintenir l&#39;échantillon ci-dessus bécher densification </td></tr><tr><td> Lampe UV contre les inondations </td><td> Dymax </td><td> Modèle 2000 </td><td></td></tr><tr><td> SU-8 2002 </td><td> MicroChem </td><td> SU-8 2002 </td><td></td></tr><tr><td> Polydiméthylsiloxane (PDMS) </td><td> Dow Corning </td><td> Sylgard 184 Kit élastomère de silicone </td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication, densification, and replica molding of 3d carbon nanotube microstructures

L&#39;introduction de nouveaux matériaux et procédés de microfabrication a, en grande partie, a permis de nombreuses avancées importantes dans des microsystèmes, de laboratoire-sur-une-puce appareils, et de leurs applications. En particulier, les capacités de rapport coût-efficacité de fabrication de microstructures polymères ont été transformés par l&#39;avènement de la lithographie douce et les techniques de micromoulage autres 1, 2, ce qui a conduit une révolution dans les applications de microfabrication à l&#39;ingénierie biomédicale et de la biologie. Néanmoins, il reste difficile de fabriquer des microstructures bien définis textures de surface nanométrique, et pour fabriquer des formes en 3D arbitraires à la micro-échelle. Robustesse des moules maîtres et de maintenance de l&#39;intégrité de forme est particulièrement important de parvenir à la réplication de haute fidélité de structures complexes et de préserver leur texture de surface nanométrique. La combinaison de textures et de formes hiérarchiques, hétérogènes, est un grand défi aux méthodes de microfabrication existantes qui LARgely compter sur top-down gravure en utilisant des modèles de masque fixe. D&#39;autre part, la synthèse bottom-up de nanostructures, comme les nanotubes et nanofils peuvent offrir de nouvelles fonctionnalités pour la microfabrication, en particulier en prenant avantage de l&#39;auto-organisation collective de nanostructures, et le contrôle local de leur comportement de croissance par rapport à motifs microfabriqués . Notre objectif est d&#39;introduire des nanotubes de carbone alignés verticalement (CNTS), que nous appelons la CNT «forêts», en tant que matériau de microfabrication nouvelle. Nous présentons les détails d&#39;une suite de méthodes connexes récemment développés par notre groupe: fabrication de microstructures forestiers CNT par CVD thermique à partir de films catalyseur lithographier minces; auto-densification elastocapillary de microstructures CNT, et de moulage de polymère réplique microstructures en utilisant des moules CNT composite maître . En particulier, notre travail montre que la densification autogéré capillaire (&quot;capillaire formant&quot;), qui est performé par condensation d&#39;un solvant sur le substrat avec des microstructures CNT, augmente de manière significative la densité de tassement des nanotubes de carbone. Ce processus permet la transformation dirigée de microstructures CNT verticales dans des formes droites, obliques, et tordu, qui ont de solides propriétés mécaniques supérieures à celles des polymères de microfabrication typiques. Cette tour permet la formation de moisissures nanocomposites maîtres CNT par capillaire axée sur l&#39;infiltration de polymères. Les structures répliques présentent la texture anisotrope échelle nanométrique des NTC alignés, et peut avoir des murs avec des sous-microns d&#39;épaisseur et des rapports d&#39;aspect 50:1 dépassant. Intégration des microstructures dans la fabrication de la CNT offre nouvelle occasion d&#39;exploiter les propriétés électriques et thermiques des nanotubes de carbone, et des capacités diverses pour l&#39;industrie chimique et la fonctionnalisation biochimique 3.

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Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

Nous présentons les méthodes pour la fabrication de microstructures à motifs de nanotubes de carbone alignés verticalement (CNTS), et leur utilisation comme maître moule pour la production de microstructures polymères avec texture de la surface organisée échelle nanométrique. Les forêts CNT sont densifiées par condensation de solvant sur le substrat, ce qui augmente sensiblement la densité de tassement et permet l&#39;auto-formation de formes 3D.

Moulage de fabrication, de densification, et une réplique de 3D Microstructures de nanotubes de carbone

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

L&#39;oxydation à sec et un recuit sous vide Traitements pour Réglage des propriétés de mouillage de tableaux de nanotubes de carbone

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

Recherche

Ingénierie

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Synthèse et fonctionnalisation des dopé à l&#39;azote Coupes de nanotubes de carbone avec des nanoparticules d&#39;or que les bouchons de liège

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Processus de fabrication de microstructures tridimensionnelles en utilisant la vaporisation d&#39;un composant sacrificiel

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Méthode ambiante pour la production d&#39;un ionique Gated nanotubes de carbone cathode commune dans les cellules solaires organiques Tandem

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

Fabrication de basse température de nanotubes de carbone interconnexions verticales Compatible avec la technologie des semiconducteurs

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Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Fabrication et caractérisation de supraconductrices Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

Deux voies Valorisation de laitier de haut fourneau: Synthèse du carbonate de calcium précipité et zéolithique Heavy Metal Adsorbant

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

Fraisage de précision des nanotubes de carbone des forêts Utilisation Numérisation basse pression Electron Microscopy

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

Fabrication à haute température de nanostructurés yttriée-Zircon (YSZ) par scellants<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templating xérogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...