Name: nanomoulding of functional materials, a versatile complementary pattern replication method to nanoimprinting
Uploaded: 2013-01-23T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting at JoVE.com

De auteurs danken M. Leboeuf voor hulp bij de AFM, W. Lee voor de geëloxeerde aluminium structuur meester en de Zwitserse Federal Energy Office en de Zwitserse National Science Foundation voor financiering. Een deel van dit werk werd uitgevoerd in het kader van het FP7-project &quot;Fast Track&quot; gefinancierd door de EG in het kader subsidieovereenkomst geen 283.501.

1. Mould Fabrication We gebruiken onze zelfgebouwde nanoimprinting setup voor de fabricage van de negatieve mal volgende Ref. 6, maar een alternatief nanoimprinting setup zal prima werken. Alternatief kan een gefunctionaliseerde polydimethylsiloxaan (PDMS) vorm kan ook werken. <ol><li> Fabriceren of kopen van een geschikte meester die de nanoschaal patroon over te dragen. In principe zal elke meester die geschikt zijn voor nanoimprinting het werk doen. We gebruiken een geweven Z...

<ol>
	<li>Geissler, M., 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=Patterning:+Principles+and+Some+New+Developments.">Patterning: Principles and Some New Developments.</a> Advanced Materials. 16 (15), 1249-1269 (2004).</li><li>Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoimprint+Lithography:+Methods+and+Material+Requirements.">Nanoimprint Lithography: Methods and Material Requirements.</a> Advanced Materials. 19, 495-513 (2007).</li><li>Ahn, S. H., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Area+Roll-to-Roll+and+Roll-to-Plate+Nanoimprint+Lithography:+A+Step+toward+High-Throughput.">Large-Area Roll-to-Roll and Roll-to-Plate Nanoimprint Lithography: A Step toward High-Throughput.</a> Application of Continuous Nanoimprinting. ACS Nano. 3 (8), 2304-2310 (2009).</li><li>Battaglia, C., Escarr&#233;, 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=Nanoimprint+Lithography+for+High-Efficiency+Thin-Film+Silicon+Solar+Cells.">Nanoimprint Lithography for High-Efficiency Thin-Film Silicon Solar Cells.</a> Nano Letters. 11, 661-665 (2011).</li><li>Battaglia, C., Escarr&#233;, 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=Nanomoulding+of+Transparent+Zinc+Oxide+Electrodes+for+Efficient+Light+Trapping+in+Solar+Cells.">Nanomoulding of Transparent Zinc Oxide Electrodes for Efficient Light Trapping in Solar Cells.</a> Nature Photonics. 5, 535-538 (2012).</li><li>Escarr&#233;, J., S&#246;derstr&#246;m, 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=High+Fidelity+Transfer+of+Nanometric+Random+Textures+by+UV+Embossing+for+Thin+Film+Solar+Cells+Applications.">High Fidelity Transfer of Nanometric Random Textures by UV Embossing for Thin Film Solar Cells Applications.</a> Solar Energy Materials &amp; Solar Cells. 95, 881-886 (2011).</li><li>Fa&#255;, S., Feitknecht, L., Schl&#252;chter, R., Kroll, U., Vallat-Sauvain, E., Shah, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rough+ZnO+layers+by+LP-CVD+process+and+their+effect+in+improving+performances+of+amorphous+and+microcrystalline+silicon+solar+cells.">Rough ZnO layers by LP-CVD process and their effect in improving performances of amorphous and microcrystalline silicon solar cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 90, 2960-2967 (2006).</li><li>Zhao, X. -. M., Xia, Y., 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=Fabrication+of+Three-Dimensional+Micro-Structures:+Microtransfer+Molding.">Fabrication of Three-Dimensional Micro-Structures: Microtransfer Molding.</a> Advanced Materials. 8, 837-840 (1996).</li><li>Hampton, M. J., Williams, S. S., 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=The+Patterning+of+Sub-500+nm+Inorganic+Oxide+Structures.">The Patterning of Sub-500 nm Inorganic Oxide Structures.</a> Advanced Materials. 20, 2667-2673 (2008).</li><li>Bass, J. D., Schaper, C. D., 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=Transfer+Molding+of+Nanoscale+Oxides+Using+Water-Soluble+Templates.">Transfer Molding of Nanoscale Oxides Using Water-Soluble Templates.</a> ACS Nano. 5 (5), 4065-4072 (2011).</li><li>Escarr&#233;, J., Nicolay, S., 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=Nanomoulded+front+ZnO+contacts+for+thin+film+silicon+solar+cell+applications.">Nanomoulded front ZnO contacts for thin film silicon solar cell applications.</a> , (2012).</li><li>Sontheimer, T., Rudigier-Voigt, E., Bockmeyer, M., Klimm, C., Schubert-Bischoff, P., Becker, C., Rech, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-area+fabrication+of+equidistant+free-standing+Si+crystals+on+nanoimprinted+glass.">Large-area fabrication of equidistant free-standing Si crystals on nanoimprinted glass.</a> Phys. Status Solidi. RRL. 5, 376-379 (2011).</li></ol>

Nanomoulding maakt de overdracht van nanopatronen op willekeurige functionele materialen. Vergelijking van de afzonderlijke verwerkingsstappen in figuur 1 en 2 de nauwe relatie tussen nanomoulding en nanoimprinting. Het grote verschil tussen nanomoulding en nanoimprinting is het aanvullende materiaal depositiestap in figuur 2e. De resterende processtroom identiek. Nanomoulding kan derhalve worden uitgevoerd op elke beschikbare nanoimprinting setup. <p class="jove_co...

Nanopatronen is immens belang op vele terreinen van nanotechnologie en toegepaste wetenschappen. Patroon generatie is de eerste stap en kan worden bereikt door top-down benaderingen, zoals elektron-beam lithografie of bottom-up aanpak gebaseerd op zelf-assemblage methoden zoals NanoSphere lithografie of blokcopolymeer lithografie 1. Net zo belangrijk als patroon generatie is patroon replicatie. Daarnaast fotolithografie is nanoimprinting (figuur 1) ontstaan ​​als een veelbelovend alternatief in het bijzonder geschikt voor high-throughput grote oppervlakte nanoschaal patronen tegen lage kosten 2-4. Terwijl fotolithografie vereist een patroon masker, nanoimprinting is gebaseerd op een geprefabriceerde master-structuur. Patroon overbrengen van de master wordt gewoonlijk uitgevoerd in een thermoplastische of een UV-of thermisch hardbare polymeer. Er zijn echter vele gevallen waarin het wenselijk is het patroon direct over op een functioneel materiaal. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Hier beschrijven we een replicatie methode gebaseerd op nanomoulding en laag overdracht (figuur 2) die we onlangs geïntroduceerd Ref. 5 tot nanoschaal patronen overbrengen op functionele zinkoxide elektroden. Onze nanomoulding methode kan gemakkelijk worden uitgevoerd als een nanoimprinting setup is. Nanomoulding biedt de mogelijkheid om te generaliseren vele andere functionele materialen, materialen stapels en zelfs complete inrichtingen, mits het vormmateriaal wordt zodanig gekozen dat deze verenigbaar is met het materiaal depositie proces (sen). Als voorbeeld geven we hier nanomoulding van transparante geleidende zinkoxide (ZnO) elektroden aangebracht door chemical vapour deposition (CVD), die hun toepassing op licht vangen in zonnecellen 5 verrijken.

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van de Reagens </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogus nummer </td><td> Opmerkingen (optioneel) </td></tr><tr><td> Nanoimprinting hars </td><td> Microresist </td><td> Ormostamp </td><td></td></tr><tr><td> (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-trichloorsilaan, anti-adhesie agens </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 448931-10G </td><td></td></tr><tr><td> Glasplaten </td><td> Schott </td><td> AF32 eco </td><td> 0,5 mm </td></tr><tr><td> Polyethyleen naphtalate (PEN) lakens </td><td> Goodfellow </td><td> ES361090 </td><td> 0,125 mm </td></tr><tr><td> (C 2 H 5) 2 Zn </td><td> Akzo Nobel </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ag sputter doel 4N </td><td> Heraeus </td><td> 81062165 </td><td></td></tr><tr><td> B 2 H 6, SiH4, H 2, B (CH3) 3, PH 3, CH4, CO 2 </td><td> Morspot </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> APPARATUUR </td></tr><tr><td> Nanoimprinting systeem </td><td> Home-gebouwd </td><td></td><td></td></tr><tr><td> LP-CVD-systeem </td><td> Home-gebouwd </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PVD-systeem </td><td> Leybold </td><td> Univex 450 B </td><td></td></tr><tr><td> PE-CVD reactor </td><td> Indeotec </td><td> Octopus I </td><td></td></tr><tr><td> SEM </td><td> JEOL </td><td> JSM-7500 TFE </td><td></td></tr><tr><td> AFM </td><td> Digitale instrumenten </td><td> NanoScope 3100 </td><td></td></tr></tbody></table>

nanomoulding of functional materials, a versatile complementary pattern replication method to nanoimprinting

We beschrijven een nanomoulding techniek die goedkope nanoschaal patronen van functionele materialen, materialen stapels en volledige apparaten mogelijk maakt. Nanomoulding gecombineerd met laag-overdracht maakt de replicatie van willekeurig oppervlak patronen van een master-structuur op het functionele materiaal. Nanomoulding kan worden uitgevoerd op elke nanoimprinting installatie en kan worden toegepast op een groot aantal materialen en depositieprocessen. In het bijzonder tonen we aan de fabricage van patronen transparante zinkoxide elektroden voor licht vangen toepassingen in zonnecellen.

<html> Figuur 3 vat enkele illustratieve voorbeelden van nanomoulded structuren. Een ZnO masterstructuur gegroeid op glazen CVD getoond in (a). De overeenkomstige nanomoulded ZnO replica is weergegeven in (d). Vergelijking van de lokale hoogte (g) en hoek (j) histogrammen uit AFM beelden tonen de hoge betrouwbaarheid van de nanomoulding proces. Analoge resultaten worden weergegeven voor een eendimensionaal raster vervaardigd door interferentie lithografie (b, e, h, k) en anodisch geweven aluminium (c, f,...

Watch this Scientific Journal Video about Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting at JoVE.com

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

We beschrijven een nanomoulding techniek die goedkope nanoschaal patronen van functionele materialen, materialen stapels en volledige apparaten mogelijk maakt. Nanomoulding kan worden uitgevoerd op elke nanoimprinting installatie en kan worden toegepast op een groot aantal materialen en depositieprocessen.

Nanomoulding van Functional Materials, een veelzijdige aanvulling patroon replicatie methode om nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering gebruiken om organische zonnecelmaterialen te onderzoeken

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Casting Protocollen voor de productie van Open Cell Aluminium schuimen door de Replicatie Techniek en het effect op de porositeit

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

Voorbereiding en reactiviteit van gasless Nanostructured Energetische materialen

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

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

Synthese en functionalisering van 3D Nano-grafeen Materialen: Grafeen Aerogels en Grafeen Macro Assemblies

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

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Geavanceerde experimentele methoden voor lage-temperatuur magnetotransport Meting van nieuwe materialen

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

Gestandaardiseerde methode voor het meten verzamelefficiëntie van Veeg bemonsterde Trace explosieven

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Een nieuwe methode voor<em&gt; In situ</em&gt; Elektromechanische Karakterisering van Nanoscale Exemplaren

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy

Een fabricage- en meetmethode voor een flexibele ferroelektrische Element op basis van Van Der Waals Heteroepitaxy

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on ...

Multiscale Structures Aggregated by Imprinted Nanofibers for Functional Surfaces

Multiscale structuren samengevoegd door ingeprinte Nanofibers voor functionele oppervlakken

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing ...

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

Bestuderen van grote Amplitude oscillerende Shear reactie van zachte materialen

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...