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

Denna forskning stöds av nanotillverkning programmet National Science Foundation (CMMI-0.927.634). Davor COPIC stöddes delvis av Rackham Merit Fellowship Program vid University of Michigan. Sameh Tawfick erkänner delvis stöd från Rackham Predoctoral Fellowship. Michael De Volder stöddes av den belgiska fonden för vetenskaplig forskning - Flandern (FWO). Mikrofabrikation utfördes på Lurie Nanotekniklaboratoriet Facility (LNF), som är medlem i National Nanotechnology Infrastrukturnätverk och elektronmikroskopi utfördes vid Michigan Electron Microbeam Analysis Laboratory (Emal).

1. Katalysatorn Mönstring <ol><li> Förvärva en (100) kiselskiva med en 3000 A tjockt kiseldioxidskikt, med åtminstone en polerad sida. Alternativt kan du skaffa en naken kiselskiva och växa 3000 A kiseldioxid på skivan. All behandling som beskrivs nedan utförs på den polerade sidan av skivan. </li><li> Spincoat ett lager av HMDS vid 500 rpm för 4s, därefter vid 3000rpm under 30s. HMDS gynnar vidhäftning mellan skivan och fotoresisten. </li><li> Spincoat ett lager av SPR-220-3 vid 500 rpm för 4s, sedan vid ...

<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>

Litografisk mönstring och förberedelse av CNT katalysatorn substrat är enkel och repeterbar, men uppnå en enhetlig CNT tillväxt kräver noggrann uppmärksamhet på hur höjden och tätheten av CNT skogar påverkas av omgivningens fukt och tillståndet av tillväxten röret. Enligt vår erfarenhet mönster större än 1000 m 2 är mindre känsliga för små variationer i bearbetningsförhållandena. Vidare påverkar densiteten hos de mönster spelar tillväxten densitet och höjd 8. Tillväxten...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namnet på reagens </td><td> Företaget </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> 4 &quot;diameter &lt;100&gt; kiselskivor belagda med SiO 2 (300 nm) </td><td> Kisel Quest </td><td> Anpassad </td><td></td></tr><tr><td> Positiv fotoresist </td><td> MICROCHEM </td><td> SPR 220-3,0 </td><td></td></tr><tr><td> Hexametyldisilazan (HMDS) </td><td> MICROCHEM </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Utvecklare </td><td> AZ Electronic Materials USA Corp </td><td> AZ 300 MIF </td><td></td></tr><tr><td> Förstoftningssystem </td><td> Kurt J. Lesker </td><td> Lab 18 </td><td> Förstoftning för katalysator avsättning </td></tr><tr><td> Thermo-Fisher Minimite </td><td&gt; Fisher Scientific </td><td> TF55030A </td><td> Rörugn för CNT tillväxt </td></tr><tr><td> Kvartsrör </td><td> Tekniskt glas Produkter </td><td> Anpassad </td><td> 22 mm ID x 25 mm OD 30 &quot;längd </td></tr><tr><td> Heliumgas </td><td> PurityPlus </td><td> Han (PrePurified 300) </td><td></td></tr><tr><td> Vätgas </td><td> PurityPlus </td><td> H 2 (PrePurified 300) </td><td> UHP </td></tr><tr><td> Etengas </td><td> PurityPlus </td><td> C 2 H 4 (PrePurified 300) </td><td> UHP </td></tr><tr><td> Perforerad aluminiumfolie </td><td> McMaster-Carr </td><td> 9232T221 </td><td> För att hålla exemplet ovan förtätning bägare </td></tr><tr><td> UV strålkastare </td><td> Dymax </td><td> Modell 2000 </td><td></td></tr><tr><td> SU-8 2002 </td><td> MICROCHEM </td><td> SU-8 2002 </td><td></td></tr><tr><td> Polydimetylsiloxan (PDMS) </td><td> Dow Corning </td><td> Sylgard 184 Silikonelastomer Kit </td><td></td></tr></tbody></table>

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

Införandet av nya material och processer för att mikrofabrikation har till stor del, gjorde många viktiga framsteg inom mikrosystem, lab-on-a-chip-enheter och deras tillämpningar. Framför allt var möjligheter för kostnadseffektiv tillverkning av polymera mikrostrukturer omvandlas genom tillkomsten av mjuk litografi och andra tekniker micromolding 1, 2, och detta ledde en revolution inom tillämpningar mikrofabrikation till biomedicinsk teknik och biologi. Icke desto mindre är det svårt att tillverka mikrostrukturer med väl definierade nanoskala ytstrukturer och att tillverka godtyckliga 3D-former på mikro-skalan. Robusthet Master formar och underhåll av formen integritet är särskilt viktigt att uppnå hög fidelity replikering av komplexa strukturer och bevara deras nanoskala ytstruktur. Kombinationen av hierarkiska strukturer och heterogena former, är en djup utmaning till existerande mikrofabrikationslaboratorier metoder som larGely lita på top-down etsning med hjälp av fasta mask mallar. Å andra sidan kan bottom-up syntes av nanostrukturer som nanorör och nanotrådar erbjuda nya möjligheter att mikrofabrikation, i synnerhet genom att dra nytta av den kollektiva självorganisering av nanostrukturer och lokal styrning av deras tillväxt beteende med avseende på mikrofabricerade mönster . Vårt mål är att introducera vertikalt inriktade kolnanorör (cnts), som vi refererar till som CNT &quot;skogar&quot;, som en ny mikrofabrikation material. Vi presenterar detaljer i en svit av relaterade metoder som nyligen utvecklats av vår grupp: tillverkning av CNT skog mikrostrukturer genom termisk CVD från litografiskt mönstrade katalysator tunna filmer, self-inriktad elastocapillary förtätning av CNT mikrostrukturer samt kopia gjutning av polymer mikrostrukturer med CNT komposit Master formar . I synnerhet visar vårt arbete att själv-styrda kapillär förtätning (&quot;kapillär formning&quot;), som är perforeradrmed genom kondensation av ett lösningsmedel på substratet med CNT mikrostrukturer, signifikant ökar packningstätheten för cnts. Denna process möjliggör riktad omvandlingen av vertikala CNT mikrostrukturer i raka, lutande och vridna former, som har robusta mekaniska egenskaper än de typiska mikrofabrikationslaboratorier polymerer. Detta i sin tur möjliggör bildning av nanokomposit CNT huvudsidor gjutformar genom kapillär-drivna infiltration av polymerer. Replika strukturer uppvisar den anisotropa nanoskala textur av de inriktade cnts, och kan ha väggar med sub-mikron tjocklek och sidförhållanden än 50:1. Integration av CNT mikrostrukturer i tillverkning ger ytterligare tillfälle att utnyttja de elektriska och termiska egenskaper hos cnts och diverse kapacitet för kemisk och biokemisk funktionalisering 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

Vi presenterar metoder för tillverkning av mönstrade mikrostrukturer av vertikalt inriktade kolnanorör (cnts), och deras användning som master-formar för framställning av polymera mikrostrukturer med organiserad nanoskala yttextur. De CNT skogarna förtätade genom kondensation av lösningsmedel på underlaget, vilket avsevärt ökar deras packningstäthet och möjliggör självstyrt bildandet av 3D-former.

Tillverkning, Förtätning och Replica Formning av 3D mikrostrukturer Nanorör

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

Torr Oxidation och vakuum härdningsbehandlingar för avstämning av vätningsegenskaperna hos Arrays Nanorör

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

Syntes och funktionalisering av kväve-dopade Cups kolnanorör med guld nanopartiklar som korkar

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

Högupplöst, hög hastighet, tredimensionell video Imaging med Digital Fringe Projection Tekniker

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

Processen att göra tredimensionella mikrostrukturer med förångning av en Sacrificial Component

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

Omgivande Sätt för framställning av ett joniskt Gated Nanorör Common Cathode i Tandem organiska solceller

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

Tillverkning av låg temperatur Nanorör Vertikala Kopplingar Kompatibel med Semiconductor Technology

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

Tillverkning och karakterisering av supraledande resonatorer

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

Tvåvägs valoriseringen av masugnsslagg: Syntes av utfällt kalciumkarbonat och zeolitiska Heavy Metal Adsorbent

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

Precision Fräsning av Nanorör skogar Använda Lågtrycks Svepelektronmikroskopi

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

High Temperature Fabrication av nanostrukturerade yttriumoxidstabiliserad-zirkonium (YSZ) Ställningar av<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon schablon xerogeler

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