Name: preparation and characterization of c60/graphene hybrid nanostructures
Uploaded: 2018-05-15T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures at JoVE.com

Este trabalho é apoiado pelo Instituto de pesquisa dos EUA exército sob a concessão W911NF-15-1-0414.

1. preparação da célula Knudsen caseiro
<ol><li>
Preparar componentes para célula de Knudsen
	<ol>
<li>Compra um CF flangeada com base em passagem direta de energia (2.75" CF, aço inoxidável de 4 pinos). Dois furos roscados através da passagem direta, nos pontos de cruzamento entre um diâmetro 1,30" linha e sua circunferência.</li>
		<li>Prepare um tubo de vidro (0,315" diâmetro (OD), 2,50" comprimento externo).</li>
		<li>Comprar folhas finas de cobre (99,9%) com espessura de 0,005". Cortar ...

<ol>
	<li>Gutzler, R., Heckl, W. M., Lackinger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combination+of+a+Knudsen+effusion+cell+with+a+quartz+crystal+microbalance:+In+situ+measurement+of+molecular+evaporation+rates+with+a+fully+functional+deposition+source.">Combination of a Knudsen effusion cell with a quartz crystal microbalance: In situ measurement of molecular evaporation rates with a fully functional deposition source.</a> Review of Scientific Instruments. 81, 015108 (2010).</li><li>de Barros, A. L. F., 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=A+simple+experimental+arrangement+for+measuring+the+vapour+pressures+and+sublimation+enthalpies+by+the+Knudsen+effusion+method:+Application+to+DNA+and+RNA+bases.">A simple experimental arrangement for measuring the vapour pressures and sublimation enthalpies by the Knudsen effusion method: Application to DNA and RNA bases.</a> Nuclear Instruments &amp; Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment. 560, (2006).</li><li>Shukla, A. 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=Versatile+UHV+compatible+Knudsen+type+effusion+cell.">Versatile UHV compatible Knudsen type effusion cell.</a> Review of Scientific Instruments. 75, 4467 (2004).</li><li>Cho, 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=Structural+and+Electronic+Decoupling+of+C60+from+Epitaxial+Graphene+on+SiC.">Structural and Electronic Decoupling of C60 from Epitaxial Graphene on SiC.</a> Nano Letters. 12, 3018 (2012).</li><li>Jung, M., 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=Atomically+resolved+orientational+ordering+of+C60+molecules+on+epitaxial+graphene+on+Cu(111).">Atomically resolved orientational ordering of C60 molecules on epitaxial graphene on Cu(111).</a> Nanoscale. 6 (111), 11835 (2014).</li><li>Li, G., 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=Self-assembly+of+C60+monolayer+on+epitaxially+grown,+nanostructured+graphene+on+Ru(0001)+surface.">Self-assembly of C60 monolayer on epitaxially grown, nanostructured graphene on Ru(0001) surface.</a> Applied Physics Letters. 100 (0001), 013304 (2012).</li><li>Lu, 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=Using+the+Graphene+Moire+Pattern+for+the+Trapping+of+C60+and+Homoepitaxy+of+Graphene.">Using the Graphene Moire Pattern for the Trapping of C60 and Homoepitaxy of Graphene.</a> Acs Nano. 6, 944 (2012).</li><li>Zhou, H. T., 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=Direct+imaging+of+intrinsic+molecular+orbitals+using+two-dimensional,+epitaxially-grown,+nanostructured+graphene+for+study+of+single+molecule+and+interactions.">Direct imaging of intrinsic molecular orbitals using two-dimensional, epitaxially-grown, nanostructured graphene for study of single molecule and interactions.</a> Applied Physics Letters. 99, 153101 (2011).</li><li>Belaish, I., 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=Spin+Cast+Thin-Films+of+Fullerenes+and+Fluorinated+Fullerenes+-+Preparation+and+Characterization+by+X-Ray+Reflectivity+and+Surface+Diffuse-X-Ray+Scattering.">Spin Cast Thin-Films of Fullerenes and Fluorinated Fullerenes - Preparation and Characterization by X-Ray Reflectivity and Surface Diffuse-X-Ray Scattering.</a> Journal of Applied Physics. 71, 5248 (1992).</li><li>Bezmel'nitsyn, V. N., Eletskii, A. V., Okun', M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fullerenes+in+solutions.">Fullerenes in solutions.</a> Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 168, 1195 (1998).</li><li>Ma, D. N., Sandoval, S., Muralidharan, K., Raghavan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surface+preparation+of+copper+on+spin-coating+driven+self-assembly+of+fullerene+molecules.">Effect of surface preparation of copper on spin-coating driven self-assembly of fullerene molecules.</a> Microelectronic Engineering. 170, 8 (2017).</li><li>Chen, C. H., Zheng, H. S., Mills, A., Heflin, J. R., Tao, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+Evolution+of+Quasi-one-dimensional+C60+Nanostructures+on+Rippled+Graphene.">Temperature Evolution of Quasi-one-dimensional C60 Nanostructures on Rippled Graphene.</a> Scientific Reports. 5, 14336 (2015).</li></ol>

As técnicas descritas neste protocolo são projetadas para deposição térmica de materiais orgânicos e outros materiais de alta pressão de vapor. Estas técnicas podem ser integradas com sistemas de vácuo ultra elevados que possuem áreas de preparação de amostra capazes de suportar a evaporação molecular, bem como recozimento térmico. O objetivo para esta experiência específica é depositar C60 moléculas em substrato de grafeno e estudo a auto-montagem de C60 e o efeito térmico.
...

Este protocolo explica como depositar e manipular moléculas de60 C no grafeno, tal que 1 D e estruturas de cadeia do quasi - 1 D C60 podem ser realizadas. As técnicas neste experimento foram desenvolvidas para atender a necessidade de guiar adsorbates desejáveis configurações sem ter que depender de manipulação manual, que é lento e pode exigir grande esforço. Os procedimentos descritos aqui dependem do uso de um sistema de alto vácuo com uma área de preparação de amostra capaz de suportar a deposição molecular e recozimento térmico das amostras. STM é usado para caracterizar as amostras, mas podem ser aplicadas outras técnicas moleculares de resolução.
A evaporação térmica das moléculas dentro de uma célula de Knudsen é uma maneira eficiente e limpa para preparar filmes finos. Neste protocolo, uma célula de Knudsen é usada para evaporar C60 moléculas sobre um substrato de grafeno. Este evaporador de célula Knudsen consiste principalmente de um tubo de quartzo, um filamento de aquecimento, fios de termopar e feedthroughs1,2,3. O tubo de quartzo é usado para acomodar as moléculas, as eliminatórias de filamento de tungstênio as moléculas em quartzo tubo através de aplicado atual e os fios do termopar são usados para medir a temperatura. Nos experimentos, a taxa de deposição é controlada ajustando a fonte de temperatura na célula Knudsen. Os fios de termopar estão ligados à parede externa do tubo de quartzo e, portanto, tipicamente medem uma temperatura da parede exterior que é ligeiramente diferente da temperatura dentro da célula onde se localiza a fonte molecular. Para obter a temperatura exata do tubo de quartzo, realizamos calibração usando duas configurações de termopar para medir temperaturas dentro e fora do tubo e gravou a diferença de temperatura. Desta forma, podemos controlar mais precisamente a temperatura da fonte durante as experiências de evaporação molecular usando fios de termopar fixados à face exterior do tubo de quartzo. Porque uma pequena quantidade de moléculas sublimadas será em uma fase gasosa em uma pressão mais baixa, quando as moléculas se evaporam, normalmente há uma mudança de pressão associada. Portanto, monitoramos a mudança da pressão na câmara de carga cuidadosamente.
Este evaporador pode ser usado para depositar várias fontes de molécula como C60C70, cloreto de subphthalocyanine de boro, Ga, Al e Hg4,5,6,7,8. Em comparação com outras técnicas de preparação de película fina, por exemplo, spin fundição9,10,11, a evaporação térmica em alto vácuo é muito mais limpo e versátil uma vez que não há nenhum solvente necessário para o depoimento. Além disso, o processo de desgaseificação antes deposição melhora a pureza da fonte, eliminando possíveis impurezas.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>CF Flanged power feedthrough</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>EFT0042033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper sheets</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>7440-50-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple chromel/alumel wires</td>
			<td>Omega Engineering</td>
			<td>ST032034/ST080042</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten wires</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>7440-33-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel rods</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>95412A868</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper wires</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8873K28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hollow copper rods</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>7190K52</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C60</td>
			<td>MER Corporation</td>
			<td>MR6LP</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and characterization of c60/graphene hybrid nanostructures

Deposição física térmica, em um ambiente de alto vácuo é um método limpo e controlável para a fabricação de nanoestruturas moleculares romance no grafeno. Apresentamos métodos para depositar e manipular passivamente C60 moléculas em grafeno ondulada avançam para a busca de aplicações percebendo envolvendo 1 D C60/graphene estruturas de híbrido. As técnicas aplicadas na exposição são voltadas para sistemas de vácuo elevados com áreas de preparação capazes de suportar a deposição molecular, bem como recozimento térmico das amostras. Focamos na deposição de60 C a baixa pressão, usando uma célula de Knudsen caseira conectada a um sistema de encapsulamento varredura microscopia (STM). O número de moléculas depositado é regulado por controlar a temperatura da célula Knudsen e o tempo de deposição. Unidimensional (1D) C60 cadeia estruturas larguras de dois a três moléculas podem ser preparadas através do ajuste das condições experimentais. A mobilidade de superfície das moléculas60 C aumenta com a temperatura do recozimento permitindo-lhes mover-se dentro o potencial periódico do grafeno ondulado. Usando esse mecanismo, é possível controlar a transição de 1 C D60 estruturas de cadeia para uma estrutura de listra hexagonal perto embalado quasi - 1D.

Após evaporação, o grafeno com o recém depositado C60 é recozido a 150 ° C por 2 h. A imagem STM em grande escala na Figura 2a mostra uma característica quasi - 1 D C60 cadeia estrutura encontrada após este processo inicial de recozimento. Uma inspeção mais minuciosa na Figura 2b revela informações detalhadas dessa estrutura de 1D, no qual cada saliência esférica brilhante representa uma única...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures at JoVE.com

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Preparação e caracterização de nanoestruturas de híbrido C60/Graphene

Aqui nós apresentamos um protocolo para a fabricação de nanoestruturas de híbrido C60/graphene por evaporação térmica física. Particularmente, a manipulação adequada de deposição e recozimento condições permitem o controle sobre a criação de 1D e quase 1 C60 estruturas em grafeno ondulado.

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

Gyroid Nickel Nanoestruturas de dibloco copolímero supramoléculas

Nanoporous metal foams possess a unique combination of properties - they are catalytically active, thermally and electrically conductive, and furthermore, ...

Química

Split-and-pool Synthesis and Characterization of Peptide Tertiary Amide Library

Síntese Split-and-Pool e Caracterização de Biblioteca de Peptídeo de Amida Terciária

Peptidomimetics are great sources of protein ligands. The oligomeric nature of these compounds enables us to access large synthetic libraries on solid ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Síntese e caracterização de funcionalizados metal-organic frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Preparation and Characterization of SDF-1&#945;-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Preparation and Characterization of SDF-1ÃƒÅ½Ã‚Â±-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Preparação e Caracterização de SDF-1α-Quitosana As nanopartículas de sulfato de dextrano

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under ...

Preparation and Characterization of Individual and Multi-drug Loaded Physically Entrapped Polymeric Micelles

Preparação e caracterização de Individual e Multi-carregadas com droga Fisicamente Entrapped poliméricos Micelles

Amphiphilic block copolymers like polyethyleneglycol-block-polylactic acid (PEG-b-PLA) can self-assemble into micelles above their critical micellar ...

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Síntese, caracterização e funcionalização de híbrida UA / CDS e Au / ZnS Núcleo / Shell Nanopartículas

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Síntese e Caracterização de Supramoleculares Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Low-energy Cathodoluminescence for (Oxy)Nitride Phosphors

Low-energy Cathodoluminescence for OxyNitride Phosphors

Catodoluminescência baixa energia para (oxi) Phosphors nitreto

Nitride and oxynitride (Sialon) phosphors are good candidates for the ultraviolet and visible emission applications. High performance, good stability and ...

Preparation and In Vitro Characterization of Dendrimer-based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

Preparation and In Vitro Characterization of Dendrimer-based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

preparação e<em&gt; In Vitro</em&gt; Caracterização de agentes de contraste à base de dendrímeros para Ressonância Magnética

Paramagnetic complexes of gadolinium(III) with acyclic or macrocyclic chelates are the most commonly used contrast agents (CAs) for magnetic resonance ...

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Influência do híbrido Métodos perovskita Fabricação na formação do filme, Estrutura Eletrônica e desempenho da célula solar

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to ...