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

Författarna tackar M. Leboeuf för hjälp med AFM, W. Lee för anodiskt präglad aluminiumplåt master och den schweiziska federala Energy Office och Swiss National Science Foundation för finansiering. En del av detta arbete genomfördes inom ramen för FP7 projektet &quot;Fast Track&quot; som finansieras av EG enligt bidragsavtal ingen 283.501.

1. Mögel Fabrication Vi använder vår hembyggda nanoimprinting setup för tillverkning av den negativa formen efter Ref. 6, men alla alternativ nanoimprinting inställningar kommer att fungera bra. Alternativt kan en funktionaliserad polydimetylsiloxan (PDMS) mögel kan också fungera. <ol><li> Tillverka eller köpa en lämplig herre bär nanonivå mönstret som ska överföras. I princip kommer alla mästare är lämplig för nanoimprinting göra jobbet. Vi använder en struk...

<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 tillåter överföring av nanopatterns på godtyckliga funktionella material. Jämförelse av de enskilda processteg i figur 1 och 2 visar det nära sambandet mellan nanomoulding och nanoimprinting. Den stora skillnaden mellan nanomoulding och nanoimprinting är det ytterligare materialet nedfall steg i figur 2e. Den återstående processflödet är identisk. Nanomoulding kan därför utföras på alla tillgängliga nanoimprinting inställningar. <p cla...

Nanopatterning har fått en enorm betydelse inom många nanoteknik och yrkeshögskolor. Mönster generation är det första steget och kan åstadkommas genom uppifrån metoder som elektron-stråle litografi eller bottom-up metoder baserade på självorganisering metoder såsom NanoSphere litografi eller segmentsampolymer litografi 1. Lika viktigt som mönster generation är mönster replikering. Förutom fotolitografi har nanoimprinting (figur 1) fram som ett lovande alternativ speciellt lämplig för hög genomströmning stora ytor nanoskala mönstring till låg kostnad 2-4. Medan fotolitografi kräver en mönstrad mask, förlitar nanoimprinting på en prefabricerad mästare struktur. Mönster överföring från mastern utförs vanligen i en termoplast eller ett UV-eller termiskt härdbar polymer. Men det finns många fall, där det är önskvärt att överföra mönstret direkt på ett funktionellt material. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Här beskriver vi en replikering baserad på nanomoulding och lager överföring (figur 2) som vi nyligen införts i ref. 5 för att överföra nanoskala mönster på funktionella elektroder zinkoxid. Vår nanomoulding metoden kan lätt genomföras om en nanoimprinting inställning är tillgänglig. Nanomoulding ger möjlighet att generaliseras till många andra funktionella material, material stackar och även kompletta anordningar, förutsatt att formen materialet väljs så att den är kompatibel med materialet nedfall process (er). Som exempel presenterar vi här nanomoulding av transparenta ledande (ZnO) Zinkoxid elektroder avsatta genom kemisk ångavsättning (CVD) som finner sin tillämpning för att förbättra ljus fångstmetoder i solceller 5.

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn på reagens </td><td> Företag </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (tillval) </td></tr><tr><td> Nanoimprinting harts </td><td> Microresist </td><td> Ormostamp </td><td></td></tr><tr><td> (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluoroctyl)-trichlorsilane, anti-vidhäftningsmedel </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 448.931-10G </td><td></td></tr><tr><td> Glasskivor </td><td> Schott </td><td> AF32 eco </td><td> 0,5 mm </td></tr><tr><td> Polyeten naphtalate (PEN) ark </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 spotta mål 4N </td><td> Heraeus </td><td> 81062165 </td><td></td></tr><tr><td> B 2 H 6, SiH 4, H 2, B (CH 3) 3, 3 PH, CH 4, CO 2 </td><td> Messer </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> UTRUSTNING </td></tr><tr><td> Nanoimprinting systemet </td><td> Hembyggda </td><td></td><td></td></tr><tr><td> LP-CVD-system </td><td> Hembyggda </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PVD-system </td><td> Leybold </td><td> Univex 450 B </td><td></td></tr><tr><td> PE-CVD-reaktor </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> Digitala instrument </td><td> NanoScope 3100 </td><td></td></tr></tbody></table>

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

Vi beskriver en nanomoulding teknik som tillåter låg kostnad nanoskala mönstring av funktionella material, material stackar och full utrustning. Nanomoulding kombinerat med lager överföring möjliggör replikering av godtyckliga ytmönster från en master struktur på det funktionella materialet. Nanomoulding kan utföras på alla nanoimprinting inställning och kan tillämpas på ett brett spektrum av material och utfällningsprocesser. I synnerhet vi visar tillverkning av mönstrade transparenta elektroder zinkoxid för lätta fångstmetoder applikationer i solceller.

<html> Figur 3 sammanfattar några belysande exempel på nanomoulded strukturer. En ZnO mästare struktur ökat med CVD på glas visas i (a). Motsvarande nanomoulded ZnO replika visas i (d). Jämförelse av lokala höjd (g) och vinkel (j) histogram extraherade från AFM bilder avslöjar hifi i nanomoulding processen. Analoga resultat visas för en endimensionell gitter tillverkas genom interferens litografi (b, e, h, k) och anodiskt strukturerad aluminium (C, F, I, L). <p class="jove_content" fo:keep...

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

Vi beskriver en nanomoulding teknik som tillåter låg kostnad nanoskala mönstring av funktionella material, material stackar och full utrustning. Nanomoulding kan utföras på alla nanoimprinting inställning och kan tillämpas på ett brett spektrum av material och utfällningsprocesser.

Nanomoulding av funktionella material, en mångsidig Kompletterande Mönster replikering Metod för 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

Användning av Neutron Spin Echo löste betesincidensspridning för att undersöka organiska solcellsmaterial

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 Protokoll för produktion av Open Cell Aluminium Skum av replikering Teknik och Effekt på Porositet

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

Förberedelse och reaktivitet i gasfri Nanostrukturerade energetiska material

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

Syntes och Funktion av 3D Nano-grafen Material: Grafen aerogel och Grafenmakro församlingar

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

Avancerade Experimentella metoder för låg temperatur Magnetotransport Mätning av nya material

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

Standardiserad metod för att mäta avskiljningsgrad från Wipe-sampling av spår Sprängämnen

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

En ny metod för<em&gt; I situ</em&gt; Elektromekanisk karaktärisering av nanoskalaprover

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

En fabrikation och mätmetod för en flexibel ferroelektrisk Element baserat på 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 strukturer samman av präglade nanofibrer för funktionella ytor

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

Studera stor amplitud oscillerande skjuvning svar av mjuka material

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