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

이 자료는 미네소타의 대학, 트윈 도시와 NSF 경력 수상 (CMMI-1454293)에 개시 기금에서 지 원하는 작업을 기반으로 합니다. 이 작업의 네트워크의 구성원은 NSF 투자 자료 연구 시설 (프로그램을통해 MRSEC 미네소타 대학에서 특성화 시설에서 실시 했다. 이 작품의 일부는 국립 과학 재단 통해는 국가 나노 조정 인프라 네트워크 (NNCI) 수상 번호 ECCS-1542202에서 지원 되는 미네소타 나노 센터에서 실시 되었다. C. D. 인정 3 M 과학 및 기술 협력에서 지원 합니다.

주의: 몇이 종합에서 사용 하는 화학 물질의 독성은 고 자극과 감동 하거나 흡입 심각한 장기 손상을 일으킬 수 있습니다. 적절 한 안전 장비를 사용 하 고 화학 물질을 처리할 때 개인 보호 장비를 착용 하십시오.
1. 산화 알루미늄 및 구리 희생 레이어에 크롬 보호 레이어 준비
<ol><li>전자 빔 증발 기를 사용 하 여 10 nm 두꺼운 크롬 (Cr) 및 300 nm 두꺼운 구리 (Cu) 레이어 (희생 레...

<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. 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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. 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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 그래 핀으로 가공 큐브에 대 한 각각의 얼굴 때문에 주어진된 큐브는 주변 ~ 160 × 160 µ m2 지역 무료 서 그래 핀의 외부 프레임으로 설계 되었습니다, 그리고 단층 그래 핀의 단일 시트에는 허용 하도록 필요한 강도 큐브의 병렬 처리입니다. 이러한 이유로 CVD 그래 핀 단층 시트는의 3 개의 층으로 이루어진 그래 핀 막을 통해 3 명의 별도 그래 핀 사용 하 여 전송을 여러 아크릴 코?...

2 차원 (2D) 그래 핀 시트 보유 특별 한 광학, 전자, 및 기계적 속성, 다음-세대 전기, 전자, 광전자에 대 한 새로운 양자 현상의 관찰에 대 한 시스템 모델 들 전기 기계, 및 생물 의학 응용 프로그램1,2,3,4,,56. -생산 2D 계층된 구조의 그래 핀, 떨어져 최근, 다양 한 수정 접근 있다 조사 그래 핀의 새로운 기능을 관찰 하 고 새로운 응용 프로그램 기회를 추구 하. 예를 들어 변조 (튜닝)의 물리적 특성 (즉, 도 핑 레벨 및 밴드 갭) 모양에 맞게 또는 2D의 패턴화 하 여 1 차원 (1d) 또는 0 차원 (0d) 구조를 구조 (예., 그래 핀 nanoribbon 또는 그래 핀 양자 점) 새로운 현상과 양자 구속 효과, 지역화 된 plasmonic 모드, 지역화 된 전자 메일 및 스핀 편광 가장자리 상태7,8 공부 하고있다 ,,910,,1112. 또한, crumpling (kirigami 라고도 함), 박 리, 변형, 왜곡 하 고, 또는 여러 레이어 스태킹 또는 변경 하 여 3D 기능 (기판) 위에 2D 그래 전송 하 여 그래 핀 표면 모양이 하고있다 2 차원 그래 핀의 질감을 변화 그래 핀의 습윤, 기계적 특성, 및 광학 속성13,14변경 표시.
2 차원 그래 핀의 계층된 구조와 표면 형태 변화, 넘어 기능성, 잘 정의 된 3 차원 (3D) polyhedrons로 2 차원 그래 핀의 조립 되었습니다 새로운 물리를 그래 커뮤니티에 최근 큰 관심을 화학 현상15. 이론, 탄성, 정전기, 및 반 데르 발스 2D 그래 핀 기반 구조의 에너지 다양 한 3 차원 그래 핀 종이 접기 구성16,172D 그래 핀을 변환 하기 위해 활용 수 있습니다. 이 개념을 바탕으로, 이론적 모델링 연구는 3D 그래 핀 구조 디자인, 약물 전달 및 일반적인 분자 저장16,17가능한 사용으로 나노 2D 그래 막에서 형성 된 조사. 그러나,이 접근의 실험 진행 실현 이러한 응용 프로그램에서 멀리 아직도 이다. 다른 한편으로, 다양 한 화학 합성 방법 3D 구조를 통해 템플릿 기반 어셈블리, 흐름 감독 어셈블리, 어셈블리, 그리고 등각 성장 방법18,19 장작불을 달성 하기 위해 개발 되었습니다. , 20 , 21 , 그러나 22., 이러한 메서드는 현재 제한 된 그들은 그래 핀 시트의 본질적인 속성을 잃지 않고 3D, 빈, 밀폐 된 구조를 생산할 수 없습니다.
여기, 종이 접기 같은 자체 접는 사용 하 여 3D, 빈, 그래 핀 기반 microcubes (~ 200 µ m의 전반적인 차원)를 구축 하기 위한 전략 설명 하는; 무료 서, 빈, 3D, 다면체, 그래 핀 기반 재료의 건설에서 최우선 과제를 극복 하 고 종이 접기 처럼, 핸 즈 프리 각자 접는 기법에서 2D 있고 패턴화 된 평면 기능 (즉, 그래 핀 기반 막) 그로 인하여 경첩 (즉, 열에 민감한 폴리머, 감광 제) 다양 한 관절에 연결 되어 2D를 형성 하는 경첩은 녹는 온도23,,2425,26열 접을 그물. 그래 핀 기반 큐브 창 막 구성 요소 몇 가지 계층 화학 기상 증 착 (CVD)의 그래 그래 핀 산화물 (가) 막;를 성장으로 실현 됩니다. 둘 다 폴리머 프레임과 경첩 사용. 3D 그래 핀 기반 큐브 제작 포함 됩니다: (i) 보호 레이어, (ii) 그래 핀 멤브레인 전송 및 패턴, (iii) 금속 표면에 그래 막, (iv) 프레임 및 경첩 패턴화 및 증 착, 패턴화의 준비 (v) 자동 접이식, 및 (vi) 제거 보호 레이어 (그림 1). 이 문서는 3D 그래 핀 기반 큐브 제작의 자 접이식 측면에 주로 초점을 맞추고. 3 차원 그래 핀 기반 큐브의 물리적 및 광학 속성에 우리의 다른 최근 간행물27,28에서 찾을 수 있습니다.

<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

그래 핀의 우수한 고유의 특성을 유지 하면서 3 차원 (3D) 다면체 구조에 2 차원 (2D) 그래 핀의 어셈블리 소설 장치 응용 프로그램 개발에 대 한 큰 관심의 되었습니다. 여기, 3d, 눈금, 제조 polyhedrons (큐브) 2 차원 그래 핀 그래 핀 산화물 시트 또는 통해 종이 접기 같은 자체 접는 과정 설명의 몇 층으로 구성 된 투명. 이 방법은 때 2D 그물 3D 조각으로 변형 된다 폴리머 프레임 경첩, 그리고 인장, 공간, 감소 시키는 산화 알루미늄/크롬 보호 층 그래 핀 기반 세포 막에 표면 장력 응력의 사용을 포함 한다. 프로세스 구조 뿐만 아니라 병렬 생산의 형태와 크기의 컨트롤을 제공합니다. 또한, 금속 3D 입방체의 각 면에 패턴화이 이렇게 표면 수정 만들 수 있습니다. 라만 분광학 연구 메서드를 그래 핀 기반 세포 막의, 우리의 방법의 견고성을 보여주는 기본 속성의 보존 수 있습니다 보여줍니다.

그림 2 는 2D 그래 핀의 이동 그물 구조 석판 과정과 후속 자체 접는 과정의 광학 이미지를 표시합니다. 자기 접는 과정은 모니터링 실시간 을 통해 고해상도 현미경. 두 가지 유형의 3 차원 그래 핀 기반 큐브 ~ 80 ° c.에 접혀 있다 그림 3 병렬 방식에서 3 차원 그래 핀 기반 큐브 자체 접는 보여주는 비디오 캡처 시퀀스를 낳...

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

3 차원 그래 핀 기반 Polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조

여기, 선물이 3 차원 그래 핀 기반 polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조에 대 한 프로토콜.

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

이 프로토콜은 종이 접기와 같은 자체 접이식 방법을 사용하여 3D 그래핀 기반 폴리에드론을 만듭니다. 2차원 그래핀 시트는 뛰어난 광학, 전자 및 기계적 특성을 가지고 있습니다. 2차원 그래핀의 모양을 조정함으로써 물리적, 화학적 및 광학 적 특성을 조정할 수 있어 새로운 재료 거동을 도입하여 새로운 적용 기회를 제공합니다.이와 관련하여, 2D 그래핀을 기능성, 잘 정의된 3차원 폴리헤드론의 구조에 통합하는 것은 최근 그래핀 커뮤니티에서 큰 관심을 받고 있다. 3D 그래 핀 폴리에드론은 많은 응용 분야에 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 가스 및 수중 보호 용기, 분자 저장, 전달 시스템, 액체 기반 재료캡슐화, 전자 현미경 검사법, 기능성 광전자 장치 및 물질 물질 물질에서 쉽게 관찰할 수 있습니다.3D 그래핀 기반 구조물의 생산을 위한 다수의 화학 경로가 도입되었습니다. 그러나, 이러한 방법은 전형적으로 강력한 화학 반응을 필요로 하며, 이는 그래 핀의 본질적인 특성에 영향을 미치고 독립형, 중공, 3D 그래핀 폴리에드론의 건설에 있어 어려움을 야기한다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 이 연구는 종이 접기 와 같은 자기 접이식을 사용하여 2D 그래 핀과 그래 핀 옥사이드와 다중 얼굴 3D 마이크로 큐브를 실현하기위한 방법을 보여줍니다.3D 그래핀 기반 큐브의 전체 제작 프로세스에 대한 컨텍스트를 제공하기 위해 세부 프로토콜 이전에 단순화된 6단계 개요가 도입됩니다. 먼저 보호 레이어를 준비합니다. 이어서, 보호 층으로 패터닝에서 그래핀 멤브레인 전달을 수행한다.그런 다음 그래핀 멤브레인에 금속 표면 패터닝을 만듭니다. 다음으로 폴리머 프레임과 힌지를 정의합니다. 그런 다음 2D 그물을 자체 접을 통해 3D 큐브로 변환합니다.마지막으로 보호 레이어를 제거합니다. 전자 빔 증발기는 실리콘 기판에 10 나노미터 두께의 크롬과 300 나노미터 두께의 구리 층을 증착합니다. 스핀 코트 포토레지스트 2500 RPM에 이어 60초 동안 섭씨 115도에서 베이킹을 합니다.설계된 2D 그물 영역을 접촉 마스크 정렬기의 UV 라이트에 15초 동안 노출한 다음 개발자에서 60초 동안 개발합니다. 시료를 탈온화된 물로 헹구고 공기총으로 블로우 드라이를 드십시오. 10 나노미터 두께의 크롬 층을 데우고 아세톤에 남아있는 포토 레지스트를 들어 올립니다.시료를 탈온화된 물로 헹구고 공기총으로 블로우 드라이를 드십시오. 그물에 6 평방 알루미늄 산화물 및 크롬 보호 층으로 2D 그물을 패턴으로, 스핀 코트 포토 레지스트 2, 500 RPM에서 다음 60 초 동안 섭씨 115도에서 베이킹. 설계된 6제곱 보호 레이어를 접촉 마스크 정렬기의 UV 라이트에 15초 동안 노출하고 개발자에서 60초 동안 개발합니다.시료를 탈온화된 물로 헹구고 에어건으로 블로우 드라이를 드십시오. 10나노미터 두께의 크롬 층에 100나노미터 두께의 알루미늄 산화물 층을 증착합니다. 아세톤에서 나머지 포토레지스트를 제거합니다.시료를 탈온화된 물로 헹구고 에어건으로 블로우 드라이를 드십시오. 구리 호일에 부착된 15mm 평방 피스의 그래핀을 시작으로 그래핀 표면에 3000 RPM의 얇은 PMMA 층을 스핀 코팅합니다. 섭씨 180도에서 10분간 구우면 굽습니다.구리 호일 층 시트에 PMMA 그래핀을 놓고 구리 에티크에 구리 쪽을 24시간 동안 부동하여 구리 호일을 식히게 합니다. 구리 호일이 완전히 용해된 후, PMMA를 그래핀에 남기고, 부동 PMMA 코팅 그래핀을 현미경 슬라이드 유리를 사용하여 탈온화 된 물 풀의 표면에 전달하여 구리 에티챈트 잔류물을 제거합니다. PMMA 코팅 그래핀을 새로운 탈이온화 된 물 웅덩이에 여러 번 옮겨 적절히 헹구는 것을 반복하십시오.부동 PMMA 코팅 그래핀을 구리 호일에 부착한 다른 그래핀 조각으로 옮겨 이중층 그래핀 멤브레인을 얻습니다. 뜨거운 접시에 구리 호일에 이중 층 그래 핀을 100섭씨 100도에서 10분 동안 열적으로 처리합니다. 아세톤 배스의 구리 호일에 있는 이중층 그래핀 위에 있는 PMMA를 제거하고 그래핀, 그래핀 및 구리 호일 층 스택을 남기고, 그 다음에 탈온화된 물로 옮겨놓습니다.그래 핀 전달을 한 번 더 반복하여 세 개의 적층 층의 그래 핀 멤브레인을 얻습니다. PMMA, 그래핀, 그래핀, 그래핀 및 구리 호일 층시트를 24시간 동안 구리 에트챈트에 띄워 구리 호일을 식히면 구리 호일을 식히게 합니다. PMMA 코팅된 그래핀 멤브레인 3층을 미리 제작된 알루미늄 산화물과 크롬 보호 층으로 옮겨줍니다.그래 핀의 전송 후, 아세톤으로 PMMA를 제거합니다. 그런 다음 샘플을 탈온물에 담그고 공기 중으로 건조시합니다. 1시간 동안 온수판의 기판에 다층 그래핀을 1시간 동안 100도 처리합니다.2500 RPM에서 코트 포토레지스트를 회전시키고 섭씨 115도에서 60초 간 굽습니다. UV는 15초 동안 접촉 마스크 정렬기를 사용하여 제곱 보호 층 영역 바로 위에 포토레지스트 영역을 노출합니다. 그런 다음 60 초 동안 개발하십시오.산소 플라즈마 처리를 통해 새로 발견된 원치 않는 그래핀 영역을 15초 동안 제거합니다. 아세톤에서 남은 포토 레지스트를 제거합니다. 시료를 탈온화된 물로 헹구고 공기 중으로 건조시.스핀 코트 포토레지스트는 이전에 제작된 알루미늄 산화물과 크롬 보호 층 위에 60초 동안 1700 RPM에서 저항하여 10 마이크로미터 두께의 층을 얻습니다. 포토레지스트를 섭씨 115도에서 60초 간 굽은 다음 3시간 동안 기다립니다. 알루미늄 산화물 및 크롬 층을 패터닝하는 데 사용되는 동일한 마스크로 UV는 접촉 마스크 정렬기에 샘플을 80초 동안 노출시키고 90초 동안 개발합니다.시료를 탈온화된 물로 헹구고 공기총으로 블로우 드라이를 드십시오. 80초 동안 마스크 없이 전체 시료의 UV 홍수 노출을 수행합니다. 60초 동안 1000 RPM에서 샘플에 준비된 그래핀 산화물과 물 혼합물을 스핀 코팅합니다.스핀 코팅을 총 3회 수행합니다. 원치 않는 그래 핀 산화물의 리프트 오프를 허용하기 위해 개발자에 샘플을 찍어. 현미경의 밑에 리프트 오프 프로세스는 푸티지 가속과 함께 여기에서 표시됩니다.시료를 탈이온된 물로 헹구고 공기총으로 샘플을 조심스럽게 날려 버리십시오. 1시간 동안 100도의 온수 판에 샘플을 열로 처리합니다. 패턴 그래핀 기반 멤브레인 위에 20나노미터 두께의 티타늄 패턴을 생성합니다.1시간 동안 100도의 온수 판에 샘플을 열로 처리합니다. 티타늄 표면 패턴이 있는 그래핀 기반 멤브레인 위에 2500 RPM에서 60초 동안 스핀 코트 포토레지스트를 사용하여 5마이크로미터 두께의 층을 형성하고 섭씨 90도에서 2분 동안 굽습니다. 20초 동안 샘플을 자외선 노출시키고, 섭씨 90도에서 3분간 구우고, 90초 동안 개발합니다.시료를 탈온화된 물과 이소프로필 알코올로 헹구고, 조심스럽게 공기총으로 샘플을 날려 버리십시오. 15분 동안 200°C에서 샘플을 굽은 후 프레임의 기계적 강성을 향상시킵니다. 힌지 패턴을 만들기 위해 스핀 코트 포토레지스트는 1000 RPM에서 60초 동안 저항하여 조립식 기판 위에 10마이크로미터 두께의 필름을 형성합니다.섭씨 115도에서 60초 간 구우고 3시간 동안 기다립니다. 80초 동안 접진 마스크 정렬기에서 샘플을 UV로 노출하고 90초 동안 개발합니다. 시료를 탈이온된 물로 헹구고 공기총으로 샘플을 조심스럽게 날려 버리십시오.2D 구조를 방출하려면 구리 에타트에서 2D 그물 아래에 구리 희생층을 용해하십시오. 파이펫을 사용하여 방출된 구조물을 탈이온 수조로 조심스럽게 옮기고 몇 번 헹구어 잔류 구리 에티티를 제거합니다. 2D 구조를 폴리머 힌지의 융점 위에 가열하여 탈온화 된 물에 놓습니다.광학 현미경 을 통해 실시간으로 셀프 폴딩을 모니터링하고 성공적인 조립시 열원에서 닫힌 큐브로 제거하십시오. 자가 접힌 후 크롬 에트와 함께 알루미늄 산화물 및 크롬 보호 층을 제거하십시오. 큐브를 탈온수 욕조로 부드럽게 옮기고 조심스럽게 헹구십시오.광학 이미지는 2D 그래핀 및 그래핀 옥사이드 그물 구조의 석판화 공정과 후속 자체 접이식 과정을 보여줍니다. 자기 접는 과정은 고해상도 현미경을 통해 실시간으로 모니터링됩니다. 3D 그래 핀 기반 큐브의 두 가지 유형은 섭씨 약 80도에서 접혀 있습니다.이 수치는 3D 그래핀 기반 큐브의 자체 접이식을 병렬방식으로 보여주는 비디오 캡처 시퀀스를 배치합니다. 최적화된 프로세스에서 이 방법은 약 90%의 가장 높은 수익률을 보여줍니다. 이 수치는 표면 패턴이 없는 3D 조립 그래핀 및 그래핀 산화물 기반 큐브의 광학 이미지를 보여줍니다.자체 접힌 큐브의 전체 크기는 200 마이크로미터 높이에서 200 마이크로미터 길이의 200 마이크로미터입니다. 20 나노미터 두께의 티타늄 패턴 기능과 UMN 글자는 3D 그래핀 기반 큐브의 각 면에 정의됩니다. 이 수치에는 2D 그래핀 기반 그물의 라만 분광검사와 3D 그래핀 기반 큐브가 포함됩니다.결과는 자체 접이식 후에 그래핀과 그래 핀 옥사이드 막 둘 다에 대한 라만 피크 위치와 강도에 눈에 띄는 변화를 보여주지 않습니다. 그러나 보호 층이 사용되지 않을 때 상대피크 강도의 눈에 띄는 변화가 관찰되어 자체 접이식 중에 그래핀의 특성에 대한 변화 또는 손상을 나타냅니다. 이 방법을 통해 3D 구성의 수많은 장점을 사용하여 센서 및 전기 회로를 포함한 생체 의학, 전자 및 광학 장치의 개발을 가능하게 합니다.또한, 이 과정은 초기 영상을 그래핀 기반 재료에만 사용하기 때문에, 이 방법은 트렌자-남성-아이 차이-후스 나이-후스 나이프 및 블랙 여권과 같은 다른 2차원 소재에 적용될 수 있으므로 2D 재료의 차세대 3D 구성을 개발하는 데 사용될 수 있다.

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

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

연구

공학

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

희생 구성 요소의 증발을 사용하여 세 가지 차원 미세 만들기의 과정

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

공간적으로 밀폐 복합 산화물의 제조

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

실리콘 다이렉트 웨이퍼 본딩을 통한 균일한 나노스케일 캐비티 제조

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

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

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

광학 가포 전환을 통해 패터닝 - 제조 및 특성

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

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

원자 추적 가능한 나노 구조 제작

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

멀티 스케일 3 차원 마이크로 전자 패키지를 조사하는 방사광 Microtomography 사용

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

난류 애플리케이션을위한 세 가지 차원 입자 추적 유속계 : 제트 흐름의 사례

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

3 차원 초음파 바늘 팁 광섬유 초음파 수신기와 함께 추적

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