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

Этот материал основан на работе, поддерживаемых Фондом start-up в университете штата Миннесота, города-побратимы и NSF CAREER Award (CMMI-1454293). Частью этой работы были проведены в характеристике объекта в университете штата Миннесота, членом NSF финансируемых материалы исследования Услуги сети (через программу MRSEC. Часть этой работы были проведены в центре Миннесота Nano, который поддерживается Национальный научный фонд через национального нано скоординированной инфраструктуры сети (NNCI) под награду номер ECCS-1542202. C. D. признает поддержку от 3 M науки и технологии стипендий.

Предупреждение: Некоторые из химических веществ, используемых в этих синтезы являются токсичными и может вызвать раздражение и тяжелая орган ущерб когда коснулся или дыхательные пути. Пожалуйста используйте соответствующие безопасности оборудования и носить индивидуальной защиты п...

<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>

Для кубов, изготовленных с CVD графена потому что каждый из заданного куба разработан с внешнюю рамку вокруг ~ 160 × 160 мкм2 области свободностоящая графена, один лист графена монослоя не имеют необходимые силы, чтобы разрешить Параллельная обработка кубов. По этой причине графена мем...

Двухмерный (2D) графена листы обладают Чрезвычайный оптических, электронных и механических свойств, что делает их модели систем для наблюдения за роман квантовых явлений для следующего поколения электронных, оптоэлектронных, электрохимические, Электромеханические и биомедицинских приложений1,2,3,4,5,6. Недавно, помимо производства как 2D слоистой структуры графена, исследованы различные модификации подходы соблюдать новые функциональные возможности графена и искать новые возможности для приложений. Например, модулирующая (или тюнинг) его физические свойства (т.е., допинг уровня и/или полоса разрыв), Пошив формы или кучность из 2D структуры в одномерный (1 D) или Нульмерное (0 D) структуры (например., графен nanoribbon или графена квантовых точек) была изучена для получения новых физических явлений, включая квантовые эффекты изоляции, локализованные плазмонных режимы, распределения локализованных электронов и спин поляризованных края государств7,8 ,9,10,,1112. Кроме того различные текстуры 2D графена, комкая (часто называемый kirigami), расслаивания, сгибается, скручивание, или укладки нескольких слоев или изменения формы поверхности графена путем переноса 2D графена на вершине 3D особенность (субстрата) был показано, что изменить смачиваемости графена, механические характеристики и оптические свойства13,14.
Помимо изменения поверхности морфологии и слоистой структуре 2D графена, Ассамблея 2D графена в функционализированных, четко определенных, трехмерные (3D) многогранников был большой интерес недавно в общине графена для получения новых физических и 15химических явлений. В теории, эластичное, электростатические и ван-дер-Ваальса энергий 2D на основе графена структуры могут быть использованы для преобразования 2D графена в различных графена 3D-оригами конфигураций16,17. Основываясь на этой концепции, исследования теоретического моделирования исследованы конструкции структуры 3D графена, образуются из наноразмерных 2D графена мембраны, с возможности использования лекарств и общих молекулярных хранения16,17. Тем не менее экспериментальный хода этого подхода является еще далеки от реализации этих приложений. С другой стороны ряд химических синтетических методов были разработаны для достижения 3D структур через шаблон помощь Ассамблеи, направленного потока, разрыхлитель Ассамблеи и конформных роста методы18,19 , 20 , 21 , 22. Однако, эти методы являются в настоящее время ограничены в том, что они не могут производить 3D, полые, замкнутые структуры без потери свойств листы графена.
Здесь изложена стратегия для построения 3D, полые, на основе графена microcubes (общий размер ~ 200 мкм) с помощью собственной складывания оригами как; преодоление важнейших задач в строительство свободностоящая, полые, 3D, многогранные, на основе графена материалов. В оригами как, свободные руки самостоятельно складной техники 2D lithographically рисунком Вселенский особенности (то есть, на основе графена мембраны) связаны с шарнирами (то есть, тепловой чувствительных полимеров, фоторезиста) на различных суставов, тем самым формирование 2D сети, которые складывают вверх когда петли нагреваются до плавления температура23,24,25,26. На основе графена кубов реализуются с окна мембранных компонентов, состоящий из нескольких слоев химического осаждения паров (CVD) выросли графена или графена оксид (GO) мембраны; Оба с использованием полимерной кадров и петли. Изготовление 3D кубов на основе графена включает в себя: (i) подготовка слоев защиты, (ii) графена мембраны передачи и кучность, (iii) металлическую поверхность, кучность на графена мембраны, (iv) рама и петли кучность и осаждения, (v). индивидуальной складывающиеся и (vi) удаление слоев защиты (Рисунок 1). Эта статья фокусируется в основном на самостоятельной складные аспекты изготовления 3D на основе графена кубов. Подробная информация о физических и оптических свойств 3D на основе графена кубов можно найти в наших других недавних публикаций27,28.

<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

Ассамблея двухмерный (2D) графена в трехмерные (3D) полиэдральных структуры при сохранении графена отличные свойства присущие был большой интерес для разработки приложений для новых устройств. Здесь изготовление 3D, микромасштабной, полые многогранники (кубики), состоящий из нескольких слоев 2D графена или графена оксид листы через процесс самостоятельного складной оригами как описано. Этот метод предполагает использование полимерной кадров и петли и оксида алюминия/хром защиты слои, которые уменьшают растяжение, пространственных и поверхностное натяжение напряжений на мембраны на основе графена, когда 2D сети превращаются в 3D кубов. Этот процесс предоставляет контроль над размером и формой структур, а также параллельного производства. Кроме того этот подход позволяет создавать поверхностных модификаций металла, кучность на каждой грани 3D кубов. Рамановская спектроскопия исследования показывают, что метод позволяет сохранение свойств мембран на основе графена, продемонстрировав устойчивость нашего метода.

Рисунок 2 показывает оптических изображений литографических процессов 2D графена и GO чистой структур и последующего самостоятельного складной процесса. Процесс самостоятельного складной контролируется в режиме реального времени через микроско?...

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

Изготовление трехмерной на основе графена многогранников через оригами как самостоятельной складывания

Здесь мы представляем протокол для изготовления 3D на основе графена многогранников через оригами как самостоятельной складывания.

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

В этом протоколе используются методы самосворачивания оригами для создания 3D-графеновых полигедронов. Двухмерные графеновые листы обладают необыкновенными оптическими, электронными и механическими свойствами. Адаптируя форму двумерного графена, можно настроить его физические, химические и оптические свойства, что может привести к новым материальным поведениям, что позволит новые возможности применения.В этой связи интеграция 2D графена в структуры функциональных, четко определенных трехмерных полихедронов в последнее время представляет большой интерес в графеном сообществе. 3D графеновые полиэдроны могут быть полезны для многих применений. В качестве примеров можно привести газовые и водонепроницаемые контейнеры, молекулярное хранилище, системы доставки, инкапсуляцию жидких материалов, для легкого наблюдения в электронной микроскопии, функциональных оптоэлектронных устройствах и материонных материалах.Введен ряд химических маршрутов для производства 3D графеновых конструкций. Тем не менее, эти методы обычно требуют сильных химических реакций, которые влияют на внутренние свойства графена и представляют проблемы в строительстве отдельно стоящих, полых, 3D графеновых полигенных полигенов. Чтобы преодолеть эти ограничения, это исследование показывает методологию для реализации многолицых 3D микрокубов с 2D графеном и оксидом графена с помощью оригами, как самостоятельно складывания.Чтобы помочь определить общий процесс изготовления кубов на основе графена на основе 3D, до составления подробного протокола будет представлен упрощенный шестиступенчатый обзор. Во-первых, подготовить защитные слои. Затем выполните передачу графена-мембраны в узоре на защитные слои.Затем создайте металлическую поверхность узора на графеновых мембранах. Далее определите полимерные рамы и петли. Затем преобразуйте 2D-сети в 3D-кубики с помощью самостоятельного складывания.Наконец, удалите защитные слои. Используя испаритель электронного луча, депозит 10 нанометров толщиной хрома и 300 нанометров толщиной медных слоев на кремниевом субстрате. Спин пальто фоторезист при 2500 об/мин с последующим выпечки при 115 градусов по Цельсию в течение 60 секунд.Выставить разработанные 2D чистые области на ультрафиолетовый свет на выравниватель контактной маски в течение 15 секунд, а затем разработать в течение 60 секунд в разработчике. Промыть образец деионизированной водой и высушить воздушной пушкой. Депозит 10 нанометров толщиной хрома слой и снять оставшийся фоторезист в ацетон.Промыть образец деионизированной водой и высушить воздушной пушкой. Для узора 2D-сетей с 6-квадратным оксидом алюминия и хромом защитных слоев на сетках, спина пальто photoresist на 2500 об /мин с последующим выпечки при 115 градусов по Цельсию в течение 60 секунд. Выставить разработанные шесть квадратных защитных слоев на ультрафиолетовый свет на выравниватель контактной маски в течение 15 секунд и развиваться в течение 60 секунд в разработчике.Промыть образец деионизированной водой и высушить пневматическим пистолетом. Депозит 100 нанометров толщиной слоя оксида алюминия в 10 нанометров толщиной хрома слоя. Удалите оставшийся фоторезист в ацетоне.Промыть образец деионизированной водой и высушить пневматическим пистолетом. Начиная с 15-миллиметрового квадратного куска графена, прилипаемого к медной фольге, вращаемый слой тонкой PMMA при 3000 об/мин на поверхности графена. Выпекать при температуре 180 градусов по Цельсию в течение 10 минут.Поместите графен PMMA в медный слойный лист из фольги, плавая медной стороной вниз в медный офорт в течение 24 часов, чтобы вытравить медную фольгу. После того, как медная фольга полностью растворяется, оставляя PMMA в графене, перенесите плавающий графен с покрытием PMMA на поверхность бассейна деионизированной воды с помощью микроскопа слайд стекла для удаления любых остатков медного офорта. Повторите передачу графена с покрытием PMMA в новые деионизированные водные бассейны несколько раз, чтобы адекватно промыть.Перенесите плавающий графен с покрытием PMMA на другой кусок графена, прилипаемого на медной фольге, чтобы получить двухслойную графеновую мембрану. Термически обработать двухслойный графен на медной фольге на горячей пластине при 100 градусах по Цельсию в течение 10 минут. Удалите PMMA поверх двухслойного графена на медной фольге в ванне с ацетоном, оставив графен, графен и медный слой фольги стека, а затем переход на деионизированную воду.Повторите передачу графена еще раз, чтобы получить три сложенных слоя графеновых мембран. Поместите PMMA, графен, графен, графен и медную фольгу слоистых лист, плавающие медные стороны вниз в медный офорт в течение 24 часов, чтобы вытравить медную фольгу. Перенесите три слоя графеновых мембран с покрытием PMMA на сборные слои защиты оксида алюминия и хрома.После переноса графена удалите PMMA с помощью ацетона. Затем окуните образец в деионизированную воду и высушите в воздухе. Термически обработать многослойный графен на субстрате на горячей пластине при 100 градусах цельсия в течение одного часа.Спиновое пальто фоторезист при 2500 об/мин и выпекать при температуре 115 градусов по Цельсию в течение 60 секунд. УФ-излучение выставляет области фоторезистаста непосредственно над квадратными зонами защитного слоя с помощью выравнивателя контактной маски в течение 15 секунд. Затем разработать в течение 60 секунд.Удалите недавно обнаруженные нежелательные графеновые области с помощью кислородной плазмы в течение 15 секунд. Удалите остатки фоторезист в ацетоне. Промыть образец деионизированной водой и высушить в воздухе.Спин пальто фоторезист при 1700 об/мин в течение 60 секунд на вершине ранее изготовленных оксида алюминия и слоев защиты хрома, чтобы получить 10 микрометров толщиной слоя. Выпекать фоторезист при температуре 115 градусов по Цельсию в течение 60 секунд, а затем ждать в течение трех часов. С той же маской, используемой для узора слоев оксида алюминия и хрома, УФ подвергать образец на контактной маске выравниватель в течение 80 секунд и развиваться в течение 90 секунд.Промыть образец деионизированной водой и высушить воздушной пушкой. Выполните уф-наводнение воздействия всего образца без маски в течение 80 секунд. Спиновое покрытие подготовленного оксида графена и водяной смеси на образце при 1000 об/мин в течение 60 секунд.Выполните спиновое покрытие в общей сложности три раза. Опустите образец в разработчика, чтобы позволить снять нежелательных оксида графена. Процесс взлета под микроскопом показан здесь с кадрами ускоренного.Промыть образец деионизированной водой и тщательно высушить образец с помощью воздушного пистолета. Термически обработать образец на горячей тарелке при 100 градусах по Цельсию в течение одного часа. Создайте 20 нанометровых титановых узоров поверх узорчатых мембран на основе графена.Термически обработать образец на горячей тарелке при 100 градусах по Цельсию в течение одного часа. В верхней части графена основе мембран с титановой поверхности моделей, спин пальто photoresist при 2500 об /мин в течение 60 секунд, чтобы сформировать пять микрометров толщиной слоя и выпекать при температуре 90 градусов по Цельсию в течение двух минут. УФ-разоблачить образцы в течение 20 секунд, выпекать при температуре 90 градусов по Цельсию в течение трех минут, и развиваться в течение 90 секунд.Промыть образец дейонизированной водой и изопропиловым спиртом, а также аккуратно высушить образец с помощью воздушного пистолета. После выпечки образцов при температуре 200 градусов по Цельсию в течение 15 минут для повышения механической жесткости рам. Чтобы сделать шарнир шаблон, спин пальто photoresist на 1000 об /мин в течение 60 секунд, чтобы сформировать 10 микрометровой толщиной пленки на вершине сборных субстрат.Выпекать при температуре 115 градусов по Цельсию в течение 60 секунд и ждать три часа. УФ-разоблачение образца на выравниватель контактной маски в течение 80 секунд и развиваться в течение 90 секунд. Промыть образец деионизированной водой и тщательно высушить образец с помощью воздушного пистолета.Чтобы освободить 2D-структуры, растворите медный жертвенный слой под 2D-сетями в медном офорте. Тщательно перенесите высвобождаемые конструкции в деионизированную водяную баню с помощью пипетки и промыть несколько раз, чтобы удалить остаточный медный офорт. Поместите 2D-структуры в деионизированную воду, нагретую над точкой плавления полимерных петель.Мониторинг само складывания в режиме реального времени с помощью оптической микроскопии и удалить из источника тепла после успешной сборки в закрытые кубы. После самостоятельного складывания удалите слои защиты оксида алюминия и хрома с помощью хлорного офорта. Аккуратно перенесите кубики в деионизированную водяную баню и тщательно промойте.На оптических снимках показаны литографические процессы 2D-графена и структуры сетки оксида графена и последующий процесс само складывания. Процесс само складывания контролируется в режиме реального времени с помощью микроскопа высокого разрешения. Оба типа кубов на основе 3D графена складываются при 80 градусах Цельсия.Цифры выкладывают видео-захваченные последовательности, показывающие само складывание кубов на основе графена параллельно. В рамках оптимизированного процесса этот подход показывает самый высокий уровень доходности, который составляет примерно 90 процентов. На рисунках показаны оптические изображения 3D собранных кубов графена и оксида графена с и без поверхностных узоров.Общий размер самостоятельно сложенных кубов составляет 200 микрометров в ширину и 200 микрометров в длину и 200 микрометров в высоту. На каждой стороне 3D-графеновых кубов определяются 20 нанометровых титановых узорчатых объектов и букв UMN. Цифры включают Раман спектроскопии 2D графеновых сетей и 3D графена на основе кубов.Результаты не показывают заметных изменений в пиковом положении Рамана и интенсивности как для графена, так и для мембран оксида графена после самосворачивания. Однако, когда защитные слои не используются, заметные изменения в относительной пиковой интенсивности наблюдались, что указывает на изменения или повреждение свойств графена во время самосворачивания. Этот метод позволяет создавать биомедицинские, электронные и оптические устройства, в том числе датчики и электрические схемы, используя многочисленные преимущества 3D конфигураций.Кроме того, поскольку в процессе используется раннее изображение только графеновых материалов, этот метод может быть применен к другим двумерным материалам, таким как ножи tren-ja-men-a ai chai-hus и черные паспорта, что позволяет использовать эту возможность при разработке 3D-конфигураций 2D-материалов нового поколения.

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

Высокое разрешение, высокая скорость, Трехмерная Видео Формирование изображений с цифровой Fringe методы проекции

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

Процесс изготовления трехмерных микроструктур использованием Испарение жертвенный компонент

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

Изготовление пространственно ограниченных сложных оксидов

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

Изготовление однородных наномасштабных полостей с помощью кремниевой прямой вафельной связи

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

Изготовление и испытание микрофлюидных оптико-механические осцилляторы

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

Создание массивов с помощью оптических насыщающихся переходов - Изготовление и характеристика

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

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Атомно Прослеживаемый созданию наноструктур

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

С использованием синхротронного излучения микротомография Расследования многомасштабном Трехмерные Микроэлектронные пакеты

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

Трехмерная Velocimetry Отслеживание частиц для Турбулентность Области применения: Случай струйного потока

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

Трехмерные ультразвуковые иглы отзыв отслеживания с приемником волоконно оптических УЗИ

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