Name: fabrication of three-dimensional graphene-based polyhedrons via origami-like self-folding
Uploaded: 2018-09-23T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding at JoVE.com

この材料は、NSF のキャリア賞 (CMMI-1454293)、ツイン都市ミネソタ大学でスタートアップ資金に支えられて仕事に基づいています。この作業の一部は、NSF 資金を供給された材料研究施設ネットワーク (を介してMRSEC プログラムのメンバー ミネソタ大学で評価施設で実施されました。この作品の一部は国立科学財団を通じて、国立ナノ調整インフラストラクチャ ネットワーク (NNCI) 賞数 ECCS 1542202 の下でサポートされているミネソタ ナノ センターで実施されました。C. D. は、3 M の科学と技術の交わりからサポートを認めています。

注意: これらの合成に使用される化学物質のいくつかは毒性し、刺激と触れたり吸入するとき深刻な臓器障害を引き起こす可能性があります。ください適切な安全装置を使用し、化学物質を取り扱うときに個人用保護具を着用します。
1. 酸化アルミニウムとクロム銅犠牲層保護層の作製
<ol><li>電子ビーム蒸発器を使用して、シリコン (Si) 基板 (図 2 a</stron...

<ol>
	<li>Geim, A. K., Novoselov, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rise+of+graphene.">The rise of graphene.</a> Nature Materials. 6 (3), 183-191 (2007).</li><li>Singh, V., 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=Graphene+based+materials:+Past,+present+and+future.">Graphene based materials: Past, present and future.</a> Progress in Materials Science. 56 (8), 1178-1271 (2011).</li><li>Bonaccorso, F., Sun, Z., Hasan, T., Ferrari, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+photonics+and+optoelectronics.">Graphene photonics and optoelectronics.</a> Nature Photonics. 4 (9), 611-622 (2010).</li><li>Wang, C., Li, D., Too, C. O., Wallace, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Properties+of+Graphene+Paper+Electrodes+Used+in+Lithium+Batteries.">Electrochemical Properties of Graphene Paper Electrodes Used in Lithium Batteries.</a> Chemistry of Materials. 21 (13), 2604-2606 (2009).</li><li>Bunch, J. 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=Electromechanical+resonators+from+graphene+sheets.">Electromechanical resonators from graphene sheets.</a> Science. 315 (5811), 490-493 (2007).</li><li>Menaa, F., Abdelghani, A., Menaa, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+nanomaterials+as+biocompatible+and+conductive+scaffolds+for+stem+cells:+impact+for+tissue+engineering+and+regenerative+medicine.">Graphene nanomaterials as biocompatible and conductive scaffolds for stem cells: impact for tissue engineering and regenerative medicine.</a> Journal of Tissue Engineering and Regenerative. 9 (12), 1321-1338 (2015).</li><li>Han, M. Y., &#214;zyilmaz, B., Zhang, Y., Kim, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+band-gap+engineering+of+graphene+nanoribbons.">Energy band-gap engineering of graphene nanoribbons.</a> Physical Review Letters. 98 (20), 206805 (2007).</li><li>Son, Y. W., Cohen, M. L., Louie, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Half-metallic+graphene+nanoribbons.">Half-metallic graphene nanoribbons.</a> Nature. 444 (7117), 347-349 (2006).</li><li>Yan, Q., 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=Intrinsic+current&#8722;+voltage+characteristics+of+graphene+nanoribbon+transistors+and+effect+of+edge+doping.">Intrinsic current&#8722; voltage characteristics of graphene nanoribbon transistors and effect of edge doping.</a> Nano Letters. 7 (6), 1469-1473 (2007).</li><li>Fei, Z., 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=Gate-tuning+of+graphene+plasmons+revealed+by+infrared+nano-imaging.">Gate-tuning of graphene plasmons revealed by infrared nano-imaging.</a> Nature. 487 (7405), 82-85 (2012).</li><li>Joung, D., Zhai, L., Khondaker, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coulomb+blockade+and+hopping+conduction+in+graphene+quantum+dots+array.">Coulomb blockade and hopping conduction in graphene quantum dots array.</a> Physical Review. B. 83 (11), 115323 (2011).</li><li>Bacon, M., Bradley, S. J., Nann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+quantum+dots.">Graphene quantum dots.</a> Particle &amp; Particle Systems Characterization. 31 (4), 415-428 (2014).</li><li>Blees, 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=Graphene+kirigami.">Graphene kirigami.</a> Nature. 524 (7564), 204-207 (2015).</li><li>Michael Cai, W., 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=Mechanical+instability+driven+self-assembly+and+architecturing+of+2D+materials.">Mechanical instability driven self-assembly and architecturing of 2D materials.</a> 2D Materials. 4 (2), 022002 (2017).</li><li>Shenoy, V. B., Gracias, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-folding+thin-film+materials:+From+nanopolyhedra+to+graphene+origami.">Self-folding thin-film materials: From nanopolyhedra to graphene origami.</a> MRS Bulletin. 37 (9), 847-854 (2012).</li><li>Zhu, S., Li, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogenation-Assisted+Graphene+Origami+and+Its+Application+in+Programmable+Molecular+Mass+Uptake,+Storage,+and+Release.">Hydrogenation-Assisted Graphene Origami and Its Application in Programmable Molecular Mass Uptake, Storage, and Release.</a> ACS Nano. 8 (3), 2864-2872 (2014).</li><li>Zhang, L., Zeng, X., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmable+hydrogenation+of+graphene+for+novel+nanocages.">Programmable hydrogenation of graphene for novel nanocages.</a> Scientific Reports. 3, 3162 (2013).</li><li>Vickery, J. L., Patil, A. J., Mann, S. <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+Graphene-Polymer+Nanocomposites+With+Higher-Order+Three-Dimensional+Architectures.">Fabrication of Graphene-Polymer Nanocomposites With Higher-Order Three-Dimensional Architectures.</a> Advanced Materials. 21 (21), 2180-2184 (2009).</li><li>Yang, X., Zhu, J., Qiu, L., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+effective+prevention+of+restacking+in+multilayered+graphene+films:+towards+the+next+generation+of+high-performance+supercapacitors.">Bioinspired effective prevention of restacking in multilayered graphene films: towards the next generation of high-performance supercapacitors.</a> Advanced Materials. 23 (25), 2833-2838 (2011).</li><li>Choi, B. G., Yang, M., Hong, W. H., Choi, J. W., Huh, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+macroporous+graphene+frameworks+for+supercapacitors+with+high+energy+and+power+densities.">3D macroporous graphene frameworks for supercapacitors with high energy and power densities.</a> ACS Nano. 6 (5), 4020-4028 (2012).</li><li>Niu, Z., Chen, J., Hng, H. H., Ma, J., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+leavening+strategy+to+prepare+reduced+graphene+oxide+foams.">A leavening strategy to prepare reduced graphene oxide foams.</a> Advanced Materials. 24 (30), 4144-4150 (2012).</li><li>Li, Y., 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=Growth+of+conformal+graphene+cages+on+micrometre-sized+silicon+particles+as+stable+battery+anodes.">Growth of conformal graphene cages on micrometre-sized silicon particles as stable battery anodes.</a> Nature Energy. 1 (2), (2016).</li><li>Cho, J. H., Gracias, D. H. <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+Lithographically+Patterned+Nanoparticles.">Self-Assembly of Lithographically Patterned Nanoparticles.</a> Nano Letters. 9 (12), 4049-4052 (2009).</li><li>Cho, J. H., Azam, A., Gracias, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+Dimensional+Nanofabrication+Using+Surface+Forces.">Three Dimensional Nanofabrication Using Surface Forces.</a> Langmuir. 26 (21), 16534-16539 (2010).</li><li>Dai, C., Cho, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Monitored+Self-Assembly+of+Three-Dimensional+Polyhedral+Nanostructures.">In Situ Monitored Self-Assembly of Three-Dimensional Polyhedral Nanostructures.</a> Nano Letters. 16 (6), 3655-3660 (2016).</li><li>Joung, 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=Self-Assembled+Multifunctional+3D+Microdevices.">Self-Assembled Multifunctional 3D Microdevices.</a> Advanced Electronic Materials. 2 (6), 1500459 (2016).</li><li>Joung, D., Gu, T., Cho, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+Optical+Transparency+in+Self-Assembled+Three-Dimensional+Polyhedral+Graphene+Oxide.">Tunable Optical Transparency in Self-Assembled Three-Dimensional Polyhedral Graphene Oxide.</a> ACS Nano. 10 (10), 9586-9594 (2016).</li><li>Joung, 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=Self-Assembled+Three-Dimensional+Graphene-Based+Polyhedrons+Inducing+Volumetric+Light+Confinement.">Self-Assembled Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons Inducing Volumetric Light Confinement.</a> Nano Letters. 17 (3), 1987-1994 (2017).</li><li>Lian, K., Ling, Z. G., Liu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+stability+of+SU-8+fabricated+microstructures+as+a+function+of+photo+initiator+and+exposure+doses.">Thermal stability of SU-8 fabricated microstructures as a function of photo initiator and exposure doses.</a> Proceedings of SPIE. 4980, 209 (2003).</li><li>Winterstein, 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=SU-8+electrothermal+actuators:+Optimization+of+fabrication+and+excitation+for+long-term+use.">SU-8 electrothermal actuators: Optimization of fabrication and excitation for long-term use.</a> Micromachines. 5 (4), 1310-1322 (2014).</li><li>Syms, R. R. A., Yeatman, E. M., Bright, V. M., 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=Surface+tension-powered+self-assembly+of+microstructures+-+the+state-of-the-art.">Surface tension-powered self-assembly of microstructures - the state-of-the-art.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 12 (4), 387-417 (2003).</li><li>Xie, X., 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=Controlled+fabrication+of+high-quality+carbon+nanoscrolls+from+monolayer+graphene.">Controlled fabrication of high-quality carbon nanoscrolls from monolayer graphene.</a> Nano Letters. 9 (7), 2565-2570 (2009).</li><li>Ferrari, A. C., Basko, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectroscopy+as+a+versatile+tool+for+studying+the+properties+of+graphene.">Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene.</a> Nature Nanotechnology. 8 (4), 235-246 (2013).</li><li>Childres, I., Jauregui, L. A., Park, W., Cao, H., Chen, Y. P., Jang, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectroscopy+of+graphene+and+related+materials.">Raman spectroscopy of graphene and related materials.</a> New developments in photon and materials research. , (2013).</li><li>Polsen, E. S., McNerny, D. Q., Viswanath, B., Pattinson, S. W., 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=High-speed+roll-to-roll+manufacturing+of+graphene+using+a+concentric+tube+CVD+reactor.">High-speed roll-to-roll manufacturing of graphene using a concentric tube CVD reactor.</a> Scientific Reports. , 5 (2015).</li><li>Wu, T., Shen, H., Sun, L., You, J., Yue, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+step+fabrication+of+graphene+at+low+temperature+by+remote+plasma+enhanced+chemical+vapor+deposition.">Three step fabrication of graphene at low temperature by remote plasma enhanced chemical vapor deposition.</a> RSC Advances. 3 (24), 9544-9549 (2013).</li><li>Liu, C., Schauff, J., Joung, D., Cho, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remotely+controlled+microscale+3D+self-assembly+using+microwave+energy.">Remotely controlled microscale 3D self-assembly using microwave energy.</a> Advanced Materials Technologies. 2 (8), 1700035 (2017).</li></ol>

CVD グラフェンの作製したキューブのそれぞれの直面するため特定のキューブは自立グラフェンの ~ 160 × 160 μ m2の領域を囲む外側のフレームを設計されて、単層グラフェンの単一シートに許可に必要な強度がないです。キューブの並列処理をします。このため、シートは、CVD グラフェン膜の 3 層からなるグラフェン膜生産複数の PMMA コーティング/除去手順を使用して 3 つ独立したグ?...

二次元 (2 D) グラフェン シート特別な光学的、電子的、および機械的特性モデル次世代電子、光、電気化学、新奇量子現象の観測システムを持っています。電気機械、および生物医学アプリケーション1,2,3,4,5,6。として生成される 2D の積層構造グラフェンから離れて最近では、様々 な修正アプローチのグラフェンの新しい機能を観察し、新しいアプリケーションの機会を求める検討されている.たとえば、変調 (チューニング) 図形の調整や、2 D のパターン化が物性 (すなわち、ドーピング レベルやバンド ギャップ) 構造 (0 D) 構造体 0 次元または 1 次元 (1 D) へ (e.g、グラフェン。グラフェンナノやグラフェン量子ドット) 量子閉じ込め効果、局在プラズモン モード、ローカライズされた電子分布、エッジのスピン偏極状態7,8 など新しい物理現象を取得を検討されています。 ,9,10、11,12。さらに、(切り紙とも呼ばれる) をくしゃくしゃ、はく離、座屈、ねじれるか、または複数の層を積層または変更によって 3 D 機能 (基板) の上に 2 D グラフェンを転送することによってグラフェン表面形状がされている 2D グラフェンの質感を変化させるグラフェンの光学特性13,14とぬれ性と機械的特性を変更するのに表示されます。
最近新しい身体を取得するグラフェンのコミュニティに大きな関心のされている 2D グラフェンの官能、明確に定義された、三次元 (3 D) 多面体にまとめた表面形態と 2 D グラフェンの階層構造を変更する、以外と化学現象の15。理論、弾性、静電、van der waals 力で様々 な 3 D グラフェン折り紙構成16,17に 2 D のグラフェンを変換する 2 D グラフェンを用いた構造物のエネルギーを活用できます。このコンセプトに基づき、理論的モデル化研究は、ナノスケール 2D グラフェン膜、ドラッグデリバリーや一般的な分子記憶16,17の用途から形成された、3 D グラフェン構造デザインを検討しました。しかし、このアプローチの実験の進展は、これらのアプリケーションの実現にはまだほど遠いです。その一方で、化学合成法の数は、3 D 構造を介してテンプレート支援アセンブリ、流監督、アセンブリ、および等角成長方法18,19を膨化を達成するために開発されました,20,21,22します。 ただし、これらのメソッドは、グラフェン シートの本質的な特性を失うことなく 3 d、中空、囲まれた構造を出すことができないという点で、制限されています。
ここでは、折り紙のような折り畳み式の自己を使用して 3 D、中空、グラフェンを用いた microcubes (〜 200 μ m の全体的な寸法) を構築するための戦略を説明します。フリースタンディング、中空、3 D、多面体、グラフェンを用いた材料の構築の最も重要な課題を克服します。折り紙のようなハンズフリーの自分を折り畳む技術の 2次元転写平面機能 (すなわちグラフェンを用いた膜) がそれにより様々 な関節にヒンジ (すなわち温度に敏感な高分子、フォトレジスト) を接続されています。ヒンジは加熱すると溶融温度23,24,25,26を畳むネットの 2 D を形成します。グラフェン ベース キューブ栽培グラフェン グラフェン酸化物 (GO) 膜の化学気相蒸着 (CVD) のいくつかの層から成る窓膜コンポーネントで実現します。ポリマー フレームとヒンジの使用の両方。3 D グラフェン ベース キューブの作製が含まれます: (i) (iii) 金属表面グラフェン膜、(iv) フレームとパターニングのヒンジ、蒸着、パターニング、パターニング (ii) グラフェン膜転送保護層の作製 (v)。折りたたみ自己と (vi) 脱保護層 (図 1)。この記事は、3 D グラフェン ベース キューブ製作の自己折り畳みの側面に主焦点を当てます。私たちの最近の出版物27,28でグラフェン ベースの 3 D キューブの物理的および光学的特性の詳細についてを見つけることができます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1315px;" width="1313">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Acetone</td>
			<td style="width:295px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:199px;">A18P-4</td>
			<td style="width:511px;">N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Aluminium oxide</td>
			<td style="width:295px;">Kurt J. Lesker Company</td>
			<td style="width:199px;">EVMALO-1-2.5</td>
			<td>99.99% Pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">APS Copper Etchant 100</td>
			<td style="width:295px;">Transene Company, Inc.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Camera (for 3D image)</td>
			<td style="width:295px;">Nikon</td>
			<td style="width:199px;">D5100</td>
			<td>1080p Full HD, Effective pixels: 16.2 million, Sensorsize: 23.6 mm x 15.6 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">CE-5 M Chromium Mask Etchant</td>
			<td style="width:295px;">Transene Company, Inc.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Chemical deposition growth (CVD) system</td>
			<td style="width:295px;">Customized</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>Lindberg/Blue Tube Furnace</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Chromium</td>
			<td style="width:295px;">Kurt J. Lesker Company</td>
			<td style="width:199px;">EVMCR35J</td>
			<td>99.95% pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Chromium Etchant 473</td>
			<td style="width:295px;">Transene Company, Inc.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Copper</td>
			<td style="width:295px;">Kurt J. Lesker Company</td>
			<td style="width:199px;">EVMCU40QXQJ</td>
			<td>99.99% pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Developer-1 (MF319 developer)</td>
			<td style="width:295px;">Microposit</td>
			<td style="width:199px;">10018042</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Developer-2 (AZ developer)</td>
			<td style="width:295px;">Merck performance Materials Corp.</td>
			<td style="width:199px;">1005422496</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Developer-3 (SU-8 developer)</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td style="width:199px;">NC9901158</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Digital Hot Plate</td>
			<td style="width:295px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:199px;">HP131725</td>
			<td>Super-Nuvoa series, maximum temperature: 370 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">E-Beam Evaporator System</td>
			<td style="width:295px;">Rocky Mountain Vacuum Tech.</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>RME-2000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Graphene oxide</td>
			<td style="width:295px;">Goographene</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>Purity: ~ 99%; Single layer ratio: ~99%;&#160; 0.7-1.2 nm in thickness.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Isopropyl Alcohol</td>
			<td style="width:295px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:199px;">A416-4</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Mask Aligner</td>
			<td style="width:295px;">Midas</td>
			<td style="width:199px;">MDA-400LJ</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Microscope</td>
			<td style="width:295px;">Omax</td>
			<td style="width:199px;">NJF-120A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">multiple polymethyl methacrylate (PMMA)</td>
			<td style="width:295px;">MicroChem</td>
			<td style="width:199px;">950 PMMA A9</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Oxygen plasma&#160;</td>
			<td style="width:295px;">Technics Inc.</td>
			<td style="width:199px;">SERIES 800</td>
			<td>Microscale reactive ion etching (RIE)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Photoresist-1 (S1813 Photoresist)</td>
			<td style="width:295px;">Microposit</td>
			<td style="width:199px;">10018348</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Photoresist-2 (SPR220 Photoresist)</td>
			<td style="width:295px;">MicroChem</td>
			<td style="width:199px;">SPR00220-7G</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Photoresist-3 (SU-8 Photoresist)</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td style="width:199px;">SU-8-2010</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Profilometer</td>
			<td style="width:295px;">Tencor Instruments</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>Alpha-Step 200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Raman</td>
			<td style="width:295px;">WITec Instruments Corp.</td>
			<td style="width:199px;">Alpha300R</td>
			<td>Confocal Raman Microscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Silicon Wafer</td>
			<td style="width:295px;">Siltronic AG</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>100mm diameter, N-type, one-side polish, resitivity: 560-840 &#937;&#8226;cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Spinner</td>
			<td style="width:295px;">Best Tools</td>
			<td style="width:199px;">S0114031123</td>
			<td>SMART COATER 100</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Titanium</td>
			<td style="width:295px;">Kurt J. Lesker Company</td>
			<td>EVMTI45QXQA</td>
			<td>99.99% Pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Ultrasonic Cleaner</td>
			<td style="width:295px;">Crest Ultrasonics</td>
			<td style="width:199px;">N/A</td>
			<td>Powersonic series</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of three-dimensional graphene-based polyhedrons via origami-like self-folding

二次元 (2 D) グラフェンのアセンブリは、グラフェンの優秀な固有の性質を維持しながら三次元 (3 D) 多面体構造を新しいデバイス アプリケーションの開発に大きな関心されています。ここでは、3 D、マイクロ スケールの作製は、多面体 (キューブ) 2 D グラフェンやグラフェン酸化物シートで折り紙のような自己折るプロセスの説明のいくつかの層から成る中空します。この方法は、ネットを 2 D、3 D キューブに変換されるときにグラフェンを用いた膜の表面張力応力引張、空間を減らす酸化アルミニウム/クロム保護層とヒンジ、ポリマー フレームの使用を含みます。プロセスでは、サイズのコントロールと平行生産と同様、構造の形状を提供しています。さらに、このアプローチでは、3 D キューブの各面でパターニング金属表面改質の作成ができます。ラマン分光は、メソッドにより、提案手法のロバスト性を示す膜をグラフェン ベースの組み込みのプロパティの保存を表示します。

図 2は、2 D グラフェンと移動・ ネット構造物の平版プロセスとその後自己折り畳み過程の光学イメージを表示します。自己折りたたみ過程がリアルタイムで監視高分解能顕微鏡。~ 80 ° C で 3 D グラフェン ベースのキューブの両方のタイプが折り畳まれています。図 3は、並列的に折りたたみ 3 D グラフェン ベース ?...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding at JoVE.com

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

三次元グラフェンを用いた多面体を介して折り紙のような自己折りたたみの作製

ここでは、3 D グラフェンを用いた多面体を介して折り紙のような自己折りたたみの作製のためのプロトコルを提案する.

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent ...

このプロトコルは、折り紙のような自己折り畳み法を用い、3次元グラフェンベースの多面体を作製する。2次元グラフェンシートは、特別な光学、電子、および機械的特性を有する。2次元グラフェンの形状を調整することで、その物理的、化学的、光学的特性を調整することができ、新しい材料行動を導入することができ、新しいアプリケーションの機会を可能にします。この点で、2Dグラフェンを機能性、明確に定義された三次元多面体の構造に統合することは、グラフェンコミュニティにおいて最近大きな関心を持っています。3Dグラフェン多面体は多くの用途に有益である可能性があります。例としては、ガスおよび水保護容器、分子貯蔵、送達システム、液体系材料のカプセル化、電子顕微鏡、機能性光電子デバイス、物質材料の観察が容易である。3Dグラフェン系構造の生産のための多くの化学ルートが導入されました。しかし、これらの方法は、典型的には、グラフェンの本質的な特性に影響を与え、自立、中空、3Dグラフェン多面体の構築における課題を提示する強力な化学反応を必要とする。この研究は、これらの限界を克服するために、折り紙のような自己折りたたみを用いて、2Dグラフェンと酸化グラフェンを用いた多面的な3Dマイクロキューブを実現するための方法論を示す。3Dグラフェンベースのキューブの全体的な製造プロセスにコンテキストを与えるために、詳細なプロトコルの前に、簡略化された6段階の概要が導入されます。まず、保護層を準備します。次いで、保護層上へのパターニングでグラフェン膜転移を行う。次に、グラフェン膜上に金属表面パターニングを作成します。次に、ポリマーフレームとヒンジを定義します。次に、2D ネットを自己折りたたみを使用して 3D キューブに変換します。最後に、保護レイヤを削除します。電子ビームエバポレーターを使用して、シリコン基板上に10ナノメートル厚クロムと300ナノメートル厚銅層を堆積させる。2500 RPMのスピンコートフォトレジストに続いて、摂氏115度で60秒間焼く。設計された2DネットエリアをコンタクトマスクアライナーのUVライトに15秒間公開し、開発者で60秒間開発します。イオン水でサンプルをすすい、エアガンでブロードライします。厚さ10ナノメートルのクロム層を堆積させ、残りのフォトレジストをアセトンに持ち上げます。イオン水でサンプルをすすい、エアガンでブロードライします。ネット上に6平方の酸化アルミニウムおよびクロム保護層を有する2Dネットをパターン化するには、スピンコートフォトレジストを2,500 RPMで、続いて摂氏115度で60秒間焼成する。設計された6つの正方形の保護層をコンタクトマスクアライナーのUVライトに15秒間露出させ、開発者で60秒間開発します。サンプルを脱イオン水ですすい、エアガンでブロードライします。厚さ10ナノメートルのクロム層に100ナノメートルの酸化アルミニウム層を堆積させます。アセトンの残りのフォトレジストを取り除きます。サンプルを脱イオン水ですすい、エアガンでブロードライします。15ミリメートル平方メートルのグラフェンを銅箔に付着させたから始まり、グラフェンの表面に3000RPMで薄いPMMA層をスピンコートする。180度で10分間焼きます。銅箔層シートにPMMAグラフェンを置き、銅箔をエッチングするために24時間銅エチャントで銅側を下に浮かべます。銅箔が完全に溶解した後、グラフェンにPMMAを残し、浮遊PMMAコーティングされたグラフェンを顕微鏡スライドガラスを使用して脱イオン水のプールの表面に移し、銅エッチャント残渣を除去する。PMMAコーティングされたグラフェンを新しい脱イオン水プールに数回移し、十分にすすいでください。浮遊PMMAコーティンググラフェンを銅箔に付着したグラフェンの別の部分に移し、二重グラフェン膜を得る。ホットプレート上の銅箔の二重層グラフェンを100°Cで10分間熱処理します。アセトンバスの銅箔の二重層グラフェンの上にPMMAを取り除き、グラフェン、グラフェン、銅箔層スタックを残し、続いて脱イオン水に移します。グラフェンの転移をもう一度繰り返して、グラフェン膜の3つの積層層を得る。PMMA、グラフェン、グラフェン、グラフェン、および銅箔層状シートを、銅箔をエッチングするために銅エッチャントで銅側を下に24時間下に置く。PMMAコーティングされたグラフェン膜の3層を、プレ加工された酸化アルミニウムおよびクロム保護層に移します。グラフェンの転写後、アセトンでPMMAを取り除く。次いで、試料を脱イオン水に浸し、空気中で乾燥させる。ホットプレート上の基板上の多層グラフェンを1時間摂氏100度で熱処理します。2500 RPMでスピンコートフォトレジスト、摂氏115度で60秒間焼きます。UVは、コンタクトマスクアライナを使用して、正方形保護層領域の真上のフォトレジストの領域を15秒間露出させる。その後、60秒間開発します。酸素プラズマ処理により、新たに発見された不要なグラフェン領域を15秒間除去します。残ったフォトレジストをアセトンで取り除きます。イオン水でサンプルをすすい、空気中で乾燥させます。スピンコートフォトレジストは、以前に製造された酸化アルミニウムおよびクロム保護層の上に60秒間、1700RPMで、厚さ10マイクロメートルの層を得た。フォトレジストを摂氏115度で60秒間焼き、3時間待ちます。酸化アルミニウムとクロム層のパターニングに使用したのと同じマスクを使用して、UVは80秒間コンタクトマスクアライナー上のサンプルを露出し、90秒間現像します。イオン水でサンプルをすすい、エアガンでブロードライします。マスクなしでサンプル全体の UV フラッド露光を 80 秒間実行します。調製したグラフェン酸化物と水混合物を1000RPMで60秒間回転する。スピンコーティングを合計3回行います。不要なグラフェン酸化物のリフトオフを可能にするために、開発者にサンプルを浸します。顕微鏡下のリフトオフプロセスは、映像を加速してここに示されています。脱イオン水でサンプルをすすい、慎重に空気銃でサンプルを吹き飛ばします。熱で熱いプレート上の100°Cで1時間の熱処理。パターングラフェンベースの膜の上に20ナノメートルの厚さのチタンパターンを作成します。熱で熱いプレート上の100°Cで1時間の熱処理。チタン表面パターンを持つグラフェンベースの膜の上に、スピンコートフォトレジストを2500 RPMで60秒間、5マイクロメートルの厚さの層を形成し、摂氏90度で2分間焼きます。サンプルを20秒間紫外線で露光し、摂氏90度で3分間焼き、90秒間発達します。脱イオン水とイソプロピルアルコールでサンプルをリンスし、慎重に空気銃でサンプルを吹き飛ばします。フレームの機械的な剛性を高めるために、サンプルを摂氏200度で15分間ポストベークします。ヒンジパターンを作るために、1000 RPMで60秒間スピンコートフォトレジストを、プレハブ基板の上に10マイクロメートル厚のフィルムを形成した。摂氏115度で60秒間焼き、3時間待ちます。コンタクトマスクアライナ上のサンプルを80秒間UV露出し、90秒間現像します。脱イオン水でサンプルをすすい、慎重に空気銃でサンプルを吹き飛ばします。2D構造を解放するには、銅の犠牲層を2Dネットの下に銅のエチャントに溶解する。ピペットを使用して放出された構造を脱イオン化された水浴に慎重に移し、数回リンスして残留銅エッチャントを除去します。2D構造を脱イオン水に入れ、ポリマーヒンジの融点の上に加熱する。光学顕微鏡でリアルタイムで自己折り返しを監視し、アセンブリが正常に閉じた立方体に成功した場合に熱源から取り除きます。自己折りたたみ後、酸化アルミニウムおよびクロム保護層をクロムエチャントで除去します。立方体を脱イオン化された水浴にそっと移し、慎重にすすいします。光学画像は、2Dグラフェンおよびグラフェン酸化物ネット構造とその後の自己折りたたみプロセスのリソグラフィプロセスを示しています。自己折りたたみプロセスは、高解像度顕微鏡を介してリアルタイムで監視されます。3Dグラフェンベースの立方体の両方のタイプは、約80°Cで折り畳まれます。この図は、3Dグラフェンベースの立方体の自己折りたたみを平行的に示すビデオキャプチャされたシーケンスを示しています。最適化されたプロセスでは、このアプローチは約90%の最高収率を示しています。この図は、表面パターンの有無にかかわらず、3D組み立てられたグラフェンとグラフェン酸化物ベースの立方体の光学画像を示しています。自己折り曲げ立方体の全体のサイズは、幅200マイクロメートル、長さ200マイクロメートル、高さ200マイクロメートルです。厚さ20ナノメートルのチタンパターンの特徴とUMNレタリングは、3Dグラフェンベースの立方体の各面に定義されています。この数値には、2Dグラフェンベースのネットと3Dグラフェンベースの立方体のラマン分光法が含まれます。この結果は、自己折り畳み後のグラフェンおよび酸化グラフェン膜の両方に対して、ラマンピーク位置および強度に顕著な変化を示さない。しかし、保護層が使用されない場合、相対的なピーク強度の顕著な変化が観察され、自己折りたたみ中のグラフェンの特性の変化または損傷を示す。この方法により、3D構成の多くの利点を利用して、センサーや電気回路を含むバイオメディカル、電子、光学機器の開発が可能になります。さらに、グラフェン系材料のみに初期の画像を使用するため、この方法は、トレンジャメン-アイチャイフスナイフや黒パスポートなどの他の2次元材料に適用することができ、これにより、2D材料の次世代3D構成の開発に使用することができます。

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

デジタル干渉縞投影技術と高分解能、高速、三次元ビデオ画像

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

犠牲成分の蒸発を用いた三次元微細構造を作る過程

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

空間的に閉じ込められた複合酸化物の作製

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

シリコン直接ウェハー接合による均一ナノスケールキャビティの作製

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

作製とマイクロ流体光力学発振器のテスト

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

光可飽和遷移を経由してパターニング - 作製と特性評価

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

アトミックトレーサブルナノ構造作製

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

マルチスケール三次元マイクロエレクト​​ロニクスパッケージを調査するために放射光マイクロトモグラフィーを用いて、

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Three-dimensional Particle Tracking Velocimetry for Turbulence Applications: Case of a Jet Flow

ジェット流の場合：乱流のアプリケーションのための3次元粒子追跡流速

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic ...

Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver

三次元超音波針の先端光ファイバー超音波受信機と追跡

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. ...