Name: fabrication, densification, and replica molding of 3d carbon nanotube microstructures
Uploaded: 2012-07-02T08:01:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures at JoVE.com

Это исследование было поддержано нанопроизводства программы Национального научного фонда (CMMI-0927634). Давор Copic была частично поддержана стипендий Ракхем заслуги программе в Университете штата Мичиган. Самех Tawfick признает частичную поддержку от Ракхем Predoctoral стипендий. Майкл Де Volder при поддержке бельгийского фонда научных исследований - Фландрия (FWO). Микротехнологий проводилось на установке Лурье Nanofabrication (ЛНФ), которая является членом Национальной сетевой инфраструктуры нанотехнологий и электронной микроскопии была выполнена в Мичигане Электрон микропучка анализа лаборатории (Эмаль).

1. Catalyst структурирование <ol><li> Приобретать (100) кремниевых пластин с 3000A толстым слоем диоксида кремния, по крайней мере одной полированной стороной. Кроме того, вы можете приобрести голый кремниевой пластины и расти 3000A диоксида кремния на подложке. Вся обработка описаны ниже делается н...

<ol>
	<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>

Литографических структурирование и подготовка CNT катализатор субстратов проста и повторяемые, однако, достижение устойчивого роста УНТ требует особого внимания к тому, как высота и плотность леса CNT подвергаются воздействию влажности окружающей среды и состояния роста трубки. По наш?...

<table border="1"><tbody><tr><td> Название реагента </td><td> Компания </td><td> Номер по каталогу </td><td> Комментарии </td></tr><tr><td> 4 &quot;диаметром &lt;100&gt;, кремниевые пластины покрыты SiO 2 (300 нм) </td><td> Кремний Quest </td><td> Обычай </td><td></td></tr><tr><td> Положительные фоторезиста </td><td> MicroChem </td><td> SPR 220-3.0 </td><td></td></tr><tr><td> Hexamethyldisilizane (HMDS) </td><td> MicroChem </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Разработчик </td><td> Я электронных материалов корпорации США </td><td> AZ 300 MIF </td><td></td></tr><tr><td> Распыление системы </td><td> Kurt J. Lesker </td><td> Лаборатория 18 </td><td> Распыление системы осаждения катализатора </td></tr><tr><td> Thermo Fisher-Minimite </td><td&gt; Fisher Scientific </td><td> TF55030A </td><td> Труба печи для роста УНТ </td></tr><tr><td> Кварцевые трубки </td><td> Технические продукты стекла </td><td> Обычай </td><td> 22 мм ID × 25 мм, диаметр 30 &quot;длиной </td></tr><tr><td> Гелий газа </td><td> PurityPlus </td><td> Он (предварительно очищенный 300) </td><td></td></tr><tr><td> Водород </td><td> PurityPlus </td><td> H 2 (предварительно очищенный 300) </td><td> UHP </td></tr><tr><td> Этилен газа </td><td> PurityPlus </td><td> C 2 H 4 (предварительно очищенный 300) </td><td> UHP </td></tr><tr><td> Перфорированный лист алюминия </td><td> McMaster-Carr </td><td> 9232T221 </td><td> Для проведения пример выше уплотнения стакана </td></tr><tr><td> УФ-лампы наводнение </td><td> Dymax </td><td> Модель 2000 </td><td></td></tr><tr><td> СУ-8 2002 </td><td> MicroChem </td><td> СУ-8 2002 </td><td></td></tr><tr><td> Полидиметилсилоксан (PDMS) </td><td> Dow Corning </td><td> Sylgard 184 Силиконовый эластомер Kit </td><td></td></tr></tbody></table>

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

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1, 2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. 
Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3.

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures at JoVE.com

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

Мы представляем методы изготовления узорные микроструктур вертикально углеродных нанотрубок (УНТ), и их использование в качестве ведущего пресс-форм для производства микроструктуры полимера с организованной наноразмерных текстуру поверхности. CNT леса уплотненным путем конденсации растворителя на подложке, что значительно увеличивает их плотность упаковки и позволяет самостоятельного формирования 3D-форм.

Изготовление, уплотнения, и реплики Формование 3D микроструктур углеродных нанотрубок

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

Сухое Окисление и Вакуумные Отжиг Лечения для тюнинга Смачивающие Properties из Массивы Carbon Нанотрубок

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

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

Синтез и Функционализация легированного азотом Кубки углеродных нанотрубок наночастицами золота как корковыми пробками

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

Высокое разрешение, высокая скорость, Трехмерная Видео Формирование изображений с цифровой Fringe методы проекции

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

Процесс изготовления трехмерных микроструктур использованием Испарение жертвенный компонент

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

Окружающая Метод производства ионно воротами углеродных нанотрубок общим катодом в тандеме органических солнечных элементов

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

Изготовление низкой температуре углеродных нанотрубок Вертикальные соединителям Совместимость с полупроводниковой технологии

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Изготовление и характеристика сверхпроводящие резонаторы

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

Двусторонний Валоризация шлака доменной печи: Синтез Осажденный карбоната кальция и цеолитовых Heavy Metal адсорбенте

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

Точность Фрезерование углеродная нанотрубка лесов Использование низкого давления Сканирование электронной микроскопии

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

Высокая температура Изготовление наноструктурные стабилизированный оксидом иттрия оксида циркония-(YSZ) на строительные леса<em&gt; В Ситу</em&gt; Углеродные Шаблонизаторы Ксерогели

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