Name: iron nanowire fabrication by nano-porous anodized aluminum and its characterization
Uploaded: 2019-10-06T13:00:00
Duration: 7 min 14 s
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Die in dieser Publikation berichtete Forschung wurde von der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) unterstützt.

VORSICHT: Bitte beachten Sie vor der Verwendung alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (MSDS). Mehrere der in diesen Herstellungen verwendeten Chemikalien sind akut giftig und krebserregend. Nanomaterialien können im Vergleich zu ihren Massenabstellstoffen zusätzliche Gefahren darstellen. Bitte verwenden Sie alle geeigneten Sicherheitspraktiken bei der Durchführung einer Nanokristallreaktion, einschließlich der Verwendung von technischen Steuerungen (Rauchhaube) und persönlicher Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe, Labormantel, Hose in voller Länge, geschlossene Schuhe).
1. Vorbereitung von Aluminium-Vorlagen
<ol><li>
Reinigung der Aluminiumscheiben
	<ol>
<li>Waschen Sie die Al-Scheiben in einem Becher mit entionisiertem (DI) Wasser. Wiederholen Sie dies 3 Mal.</li>
		<li>Halten Sie die Al-Scheibe mit einer Pinzette und waschen Sie sie mit Aceton, gefolgt von Isopropylalkohol (IPA) und DI-Wasser.</li>
		<li>Legen Sie die Al-Scheiben in einen Becher mit Aceton und beschallen Sie 10 min.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Elektropolieren von Aluminiumscheiben
	<ol>
<li>Bereiten Sie die Elektropolierlösung, 3 M Perchlorsäure in Ethanol. Kühlen Sie die Elektropolierungslösung vor Gebrauch im Kühlschrank bei 4 °C ab.</li>
		<li>Waschen Sie die Al-Scheiben in einem Becher mit DI-Wasser. Wiederholen Sie dies 3 Mal.</li>
		<li>Greifen Sie die gereinigte Al-Schablone mit den Verbandszangen und tauchen Sie sie in den bechergefüllten Becher ein, der mit Elektropolungslösung zusammen mit der Platin-Mesh-Elektrode (Pt) gefüllt ist. Halten Sie die Zange so weit wie möglich aus der Lösung heraus.</li>
		<li>Rühren Sie die Lösung bei 400 Rpm.</li>
		<li>Schließen Sie die Al-Disc an die positive Klemme und Pt an die negative Klemme des Netzteils an. Wenden Sie eine Spannung von 20 V an, während der Strom auf 2 A begrenzt ist.</li>
		<li>Die Scheiben 3 min polieren und die Scheiben mit DI-Wasser waschen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Harte Eloxierung
<ol><li>
Vorbereiten der Zellen
	<ol>
<li>Waschen Sie die Zellteile (Kupferplatte, PDMS/Gummi-O-Ringe, Zelle, Pt-Netzkappe) mit DI-Wasser.</li>
		<li>Nehmen Sie die elektropolierten Al-Scheiben aus dem DI-Wasser und legen Sie sie mit O-Ringen auf die Zelllöcher. Prüfen Sie sorgfältig, ob es keine Leckagen gibt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Eloxierung
	<ol>
<li>Füllen Sie die montierte Zelle mit 0,3 M Oxalsäure und legen Sie sie bei 4 °C auf die kalte Platte.</li>
		<li>Sobald die Oxalsäure zwischen 2-5 °C liegt, 40 V für 20 min auftragen (milde Eloxalisierung). Erhöhen Sie dann die Spannung in Schritten von 0,1 V/s bis 140 V.</li>
		<li>Halten Sie diese Spannung für 45 min konstant. Die eloxierte Vorlage wird eine leuchtend goldene Farbe sein.</li>
		<li>Öffnen Sie die Zelle und waschen Sie die Al-Scheibe mit DI-Wasser und trocknen Sie mit Stickstoff (N2).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Vorbereitung auf die Ablagerung
<ol><li>
Entfernung von Al-Rücken
	<ol>
<li>Bereiten Sie eine Kupferlösung mit 0,1 m CuCl2x 2H2O und 6 M HCl vor.</li>
		<li>Legen Sie die eloxierte Schablone in eine Zelle (mit einem Lochdurchmesser von 10 mm) mit der Rückseite nach oben gerichtet.</li>
		<li>Gießen Sie die Kupferlösung und einen Magnetrührer in die Zelle und rühren Sie bei 300 U/min.</li>
		<li>Nach ca. 15 min wird die Lösung transparent. Ersetzen Sie es durch frische Lösung und rühren Sie für 5 min mehr.</li>
		<li>Waschen Sie die Scheiben mit DI-Wasser und trocknen Sie mit N2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Öffnen der Poren
	<ol>
<li>Legen Sie die Probe (Rückseite nach oben) in eine Petrischale auf einen pH-Streifen.</li>
		<li>10 Gew. Phosphorsäure ablagern, um die Membran vollständig zu bedecken. Fügen Sie jede Stunde mehr Phosphorsäure hinzu, um Trockenheit zu vermeiden.</li>
		<li>Nach 6,5 h mit DI-Wasser waschen und mit N2trocknen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Gold-Sputtering
	<ol>
<li>Bereiten Sie die Sputtermaschine vor. Öffnen Sie das Inertgasventil und entlüften Sie die Kammer.</li>
		<li>Bekleben Sie die Al-Disc auf die Sputter-Bühne, wobei die Rückseite nach oben gerichtet ist.</li>
		<li>Passen Sie die Parameter an, um 200 nm einzuzahlen, und führen Sie das Profil aus.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Ablagerung von Nanodrähten
<ol><li>Bereiten Sie eine Lösung von 0,2 M Eisen (II) Sulfat, 0,16 M Borsäure und 0,05 M L-Ascorbinsäure vor.</li>
	<li>Montieren Sie die Al-Membran in die Zelle (15 mm Durchmesser Loch)</li>
	<li>Gießen Sie die Lösung in die Zelle und verbinden Sie das Quellmessgerät mit dem negativen Kontakt an der Kupferplatte und dem positiven Kontakt zum Platinnetz.</li>
	<li>Wenden Sie einen konstanten Strom von 2,5 mA an, um die Elektrodenposition zu starten. Die Länge des Nanodrahtes ist direkt proportional zur Elektrodenpositionszeit.</li>
</ol>5. Membranentfernung und Waschen von Nanodrähten
<ol><li>
Goldradierung
	<ol>
<li>Brechen Sie die Membran mit einer Pinzette. Wählen Sie kleine Stücke (ca. 1 oder 2 mm2).</li>
		<li>Bereiten Sie ein oder mehrere kleine Stücke für die Trockenätzung mit reaktiven Ionenätzung (RIE) Ausrüstung. Kleben Sie die Stücke mit Schmiermittel an einen Dummy-Wafer und halten Sie das Gold nach oben.</li>
		<li>Ätzen Sie das Gold in der RIE-Anlage für 2 min unter Verwendung der folgenden Parameter: T = 25 °C, P = 150 W und Argondurchfluss = 25 cm3/min. Wiederholen Sie in kürzeren Zyklen, wenn noch Etwas Gold vorhanden ist.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Nanowire-Freisetzung
	<ol>
<li>Bereiten Sie die Chromlösung mit 0,2 m CrO3 und 0,5 m H3PO4vor.</li>
		<li>Füllen Sie ein 1,5 ml Mikrorohr mit 1 ml Der Chromlösung und den kleinen Membranstücken, die Nanodrähte enthalten.</li>
		<li>Lassen Sie die Lösung 24 h bei 40 °C arbeiten.</li>
		<li>Wenn die Nanodrähte vollständig freigesetzt werden, sollten keine schwarzen Partikel mit bloßem Auge beobachtet werden.</li>
		<li>Waschen Sie die Nanodrähte, indem Sie das Mikrorohr in ein magnetisches Rack legen und die Chromlösung durch 1 ml Ethanol ersetzen.</li>
		<li>Wiederholen Sie den Waschvorgang mindestens 10 Mal.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Mohammed, H., Moreno, J., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+Fabrication+and+Characterization+of+Magnetic+Nanowires.">Advanced Fabrication and Characterization of Magnetic Nanowires.</a> Magnetism and Magnetic Materials. , (2018).</li><li>Alfadhel, A., Li, B., Zaher, A., Yassine, O., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+magnetic+nanocomposite+for+biomimetic+flow+sensing.">A magnetic nanocomposite for biomimetic flow sensing.</a> Lab on Chip. 14, 4362-4369 (2014).</li><li>Fratila, R. M., Rivera-Fernandez, S., Jesus, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+matters:+Synthesis+and+biomedical+applications+of+high+aspect+ratio+magnetic+nanomaterials.">Shape matters: Synthesis and biomedical applications of high aspect ratio magnetic nanomaterials.</a> Nanoscale. 7, 8233-8260 (2015).</li><li>Alnassar, M., Alfadhel, A., Ivanov, Y. P., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoelectric+polymer+nanocomposite+for+flexible+electronics.">Magnetoelectric polymer nanocomposite for flexible electronics.</a> Journal of Applied Physics. 117, 17D711 (2015).</li><li>Contreras, M. F., Sougrat, R., Zaher, A., Ravasi, T., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-chemotoxic+induction+of+cancer+cell+death+using+magnetic+nanowires.">Non-chemotoxic induction of cancer cell death using magnetic nanowires.</a> International Journal of Nanomedicine. 10, 2141-2153 (2015).</li><li>Yassine, O., 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=Highly+efficient+thermoresponsive+nanocomposite+for+controlled+release+applications.">Highly efficient thermoresponsive nanocomposite for controlled release applications.</a> Scientific Reports. 6, 28539 (2016).</li><li>Mart&#237;nez-Banderas, A. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionalized+magnetic+nanowires+for+chemical+and+magneto-mechanical+induction+of+cancer+cell+death.">Functionalized magnetic nanowires for chemical and magneto-mechanical induction of cancer cell death.</a> Scientific Reports. 6, 35786 (2016).</li><li>Shore, 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=Electrodeposited+Fe+and+Fe-Au+nanowires+as+MRI+contrast+agents.">Electrodeposited Fe and Fe-Au nanowires as MRI contrast agents.</a> Chemical Communications. 52, 12634-12637 (2016).</li><li>Garc&#237;a-Mart&#237;n, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+magnetic+vortices+by+magnetic+force+microscopy:+Experiments+and+modelling.">Imaging magnetic vortices by magnetic force microscopy: Experiments and modelling.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 37, 965 (2004).</li><li>Piraux, L., 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=Giant+magnetoresistance+in+magnetic+multilayered+nanowires.">Giant magnetoresistance in magnetic multilayered nanowires.</a> Applied Physics Letters. 65, 2484-2486 (1994).</li><li>Piraux, L., 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=Template-grown+NiFe/Cu/NiFe+nanowires+for+spin+transfer+devices.">Template-grown NiFe/Cu/NiFe nanowires for spin transfer devices.</a> Nano Letters. 7, 2563-2567 (2007).</li><li>Wang, 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=Spin-wave+quantization+in+ferromagnetic+nickel+nanowires.">Spin-wave quantization in ferromagnetic nickel nanowires.</a> Physical Review Letters. 89, 027201 (2002).</li><li>Wernsdorfer, 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=Measurements+of+magnetization+switching+in+individual+nickel+nanowires.">Measurements of magnetization switching in individual nickel nanowires.</a> Physical Review B. 55, 11552 (1997).</li><li>Kou, 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=Memory+effect+in+magnetic+nanowire+arrays.">Memory effect in magnetic nanowire arrays.</a> Advanced Materials. 23, 1393-1397 (2011).</li><li>Mohammed, H., Vidal, E. V., Ivanov, Y. P., Kosel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetotransport+measurements+of+domain+wall+propagation+in+individual+multisegmented+cylindrical+nanowires.">Magnetotransport measurements of domain wall propagation in individual multisegmented cylindrical nanowires.</a> IEEE Transactions on Magnetics. 52, 1-5 (2016).</li><li>Goktas, N. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanowire+for+energy:+A+review.">Nanowire for energy: A review.</a> Applied Physics Reviews. 5, 041305 (2018).</li><li>Zongjie, W., Suwon, L., Kyo-in, K., Keekyoung, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanowire-Based+Sensors+for+Biological+and+Medical+Applications.">Nanowire-Based Sensors for Biological and Medical Applications.</a> IEEE Transactions on Nanobioscience. 15 (3), 186 (2016).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Wie bei jeder anderen Nanomaterialproduktion sind in diesem Protokoll hochwertige Lösungen und Materialien erforderlich. Elektropol- und Elektrolagerlösungen können mehrmals wiederverwendet werden. Die Anodisierungslösung sollte jedoch nur einmal verwendet und frisch hergestellt werden. Nach dem Entfernen des Al-Rückens sind die Membranen extrem schwach und können gebrochen werden, wenn sie nicht sorgfältig behandelt werden. Das N2 sollte beim Trocknen der Membranen nicht direkt aufgetragen werden. Alle Prozesse vor der Eloxierung sind gleichermaßen wichtig für die Selbstordnung von Porenstrukturen. Oberflächenunreinheiten, Gruben und Kratzer können zu schlecht geordneten Nanoporen führen.
Die Dicke der in Schritt 2 erzeugten Aluminiumoxidmembran beträgt in der Regel etwa 60 m, viel länger als der Nanodraht, den wir benötigen. Wenn längere Nanodrähte benötigt werden, kann dieses Protokoll angepasst werden, um dickere Membranen zu machen, indem die Zeit der Eloxierung erhöht wird. Diese Nanoporen können als Vorlagen für die Bildung von Arrays von stehenden Nanodrähten verwendet oder durch eine anschließende chemische Entfernung der Aluminiumoxidstruktur freigesetzt werden. Darüber hinaus können verschiedene Metalle mit dem gleichen Setup elektrodepositiert werden, einschließlich multisegmentierter Nanodrähte15, durch Ändern der Lösung und des aufgebrachten Stroms. Die Abscheidung der Rate wäre für jedes Metall unterschiedlich.
Der Hauptvorteil der vorgestellten Eloxalisierungsmethode ist die hohe Qualität der Poren: konstanter Durchmesser entlang von Zehntel mikrometern, kleine Durchmesserverteilung und hohe Porendichte. Darüber hinaus ist diese Technik effizient, wirtschaftlich und hochreproduzierbar. Es kann sicher unter Umgebungsbedingungen im allgemeinen Labor durchgeführt werden. Nanodrähte versprechen viel in zukünftigen Energieumwandlungsgeräten (einschließlich Photovoltaik, Thermoelektrik und Betavoltaik16) und als biologische und medizinische Sensoren17. Alle diese Anwendungen erfordern eine umfangreiche Material- und Geräteentwicklung.

Zylindrische magnetische Nanodrähte haben in den letzten zehn Jahren ein enormes Interesse an einer Vielzahl vielversprechender Anwendungen geweckt. Nanodrähte sind neuartige Materialien, die einzigartige Eigenschaften besitzen, vor allem aufgrund eines hohen Seitenverhältnisses und Form anisotropie1. Aufgrund dieser Eigenschaften gelten Nanodrähte als einzigartige Systeme und ausgezeichnete Modellobjekte für eine Reihe praktischer Anwendungen: Durchflusssensoren2, magnetische Trennung3, bio-inspirierte taktile Sensoren4, Energiegewinnung 5, Krebsbehandlungen2,6, Medikamentenabgabe7,8, und MRT Kontrastmittel3,9. Nanodrähte gelten auch als ideal für andere Anwendungen: Magnetkraftmikroskopie10, Riesenmagnetoresistance11, Spin Transfer Torque12,13und Datenspeichergeräte14, 15.
Um diese Nanodrähte zu ihrem vollen Vorteil zu nutzen, ist eine reproduzierbare Fertigungsmethode erforderlich, die Nanodrähte von hoher Qualität und spezifischen Eigenschaften liefert. Die Eloxierung von Aluminium erzeugt selbstorganisierte, hochgeordnete zylindrische Poren mit steuerbaren Porendurchmessern. Aus diesem Grund werden AAO-Vorlagen in nanotechnologischen Anwendungen gegenüber teuren lithographischen Techniken bevorzugt. Mit diesen Membranen als Gerüstkönnen können Nanodrähte durch Gleichstrom (DC), Wechselstrom (AC) oder gepulste DC-Elektrodenposition erzeugt werden. Durch die Steuerung des Herstellungsprozesses der Membran und der Abscheidung der Nanodrähte kann eine breite Palette magnetischer Nanodrähte für bestimmte Anwendungen erstellt werden1. Hier berichten wir über die Herstellung von Fe-Nanodrähten, einschließlich der Bildung der porösen Aluminiumoxidmembran, die als Schablone verwendet wird, der Elektrodenposition in Schablonen mit Elektrolytlösung und der Freisetzung der Nanodrähte in die Lösung.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>CAS 67-64-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminium Discs 99.999%</td>
			<td>GoodFellow</td>
			<td>AL000957</td>
			<td>Thickness: 0.50mm +/- 10%, Diameter 25.0mm +/- 0.5mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Big Beaker</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>1000 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>101942058</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cables</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium (VI) oxide</td>
			<td>fisher chemical</td>
			<td>A98-212</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cold plate</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Accel 500 LC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Used with LabView to control the Sourcemeter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper (II) chloride</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper plate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Power Source</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>E3646A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DI Water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dressing Forceps</td>
			<td>fisher scientific</td>
			<td>12-460-164</td>
			<td>30.5 cm length, serrated tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>VWR International Ltd. (US)</td>
			<td>20823.327</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fume hood</td>
			<td>Flores valles</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>VWR International Ltd. (US)</td>
			<td>20255.290</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron (II) sulfate</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1.03965.1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Ascorbic acid</td>
			<td>MP biomedicals</td>
			<td>100769</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic rack</td>
			<td>life technologies</td>
			<td>DynaMag 2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stirrer and hot plate</td>
			<td>IKA</td>
			<td>RCT basic</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mechanical stirrer</td>
			<td>Aslong</td>
			<td>JGB37-520</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mixer and heater</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>ThermoMixer F1.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon cell</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custum made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxalic Acid</td>
			<td>VWR International Ltd. (US)</td>
			<td>20063.365-5L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS O-ring</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perchloric acid</td>
			<td>VWR International Ltd. (US)</td>
			<td>20583.327</td>
			<td>70-72 %</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Or any other container</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH strip</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any pH strip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphoric acid</td>
			<td>acros organics</td>
			<td>201140010</td>
			<td>85%wt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum</td>
			<td>Goodfellow</td>
			<td>PT005115</td>
			<td>Diameter 0.05mm, 99.9% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum wire</td>
			<td>Goodfellow</td>
			<td>PT05120</td>
			<td>Diameter: 0.2 mm, Purity: 99.95%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Supply</td>
			<td>Rhode &#38; Scharz</td>
			<td>NGPX 35/10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retort stand (x2)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screws</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small beaker</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>50 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Source meter</td>
			<td>Keithley</td>
			<td>2400-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter</td>
			<td>Quorum</td>
			<td>Q300T D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tape</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any temperature resistant tape</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon propeller</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

iron nanowire fabrication by nano-porous anodized aluminum and its characterization

Magnetische Nanodrähte besitzen einzigartige Eigenschaften, die das Interesse verschiedener Forschungsbereiche geweckt haben, einschließlich der Grundlagenphysik, der Biomedizin und der Datenspeicherung. Wir zeigen eine Herstellungsmethode für Eisen (Fe) Nanodrähte über elektrochemische Ablagerung in anododaoxidoxid (AAO) Schablonen. Die Schablonen werden durch Eloxierung von Aluminium -(Al)-Scheiben hergestellt, und die Porenlänge und der Durchmesser werden durch Änderung der Eloxierungsbedingungen gesteuert. Poren mit einem durchschnittlichen Durchmesser von rund 120 nm entstehen mit Oxalsäure als Elektrolyt. Mit dieser Methode werden zylindrische Nanodrähte synthetisiert, die durch Lösen des Aluminiumoxids mit einem selektiven chemischen Etik freigesetzt werden.

Nach dem Elektropolieren reflektieren die Al-Scheiben das Licht gut, wie in Abbildung 1zu sehen ist. Wenn kleine Kratzer oder Punkte beobachtet werden, verwerfen Sie den Datenträger. Das Plotten des angewendeten Stroms während des Anodisierungsprozesses sollte glatt sein und den drei Stufen der Eloxierung folgen. Im Falle einer kontaminierten Lösung, übermäßiger Defekte an der Plattenoberfläche, falscher Vorbereitung der Zelle (siehe Abbildung 2) oder der zu warmen Lösung zeigen die angewendeten aktuellen Diagrammkurven Spitzen und Unregelmäßigkeiten. In Abbildung 3sind zwei tatsächliche Eloxierungskurven dargestellt, einschließlich Der Bilder der Proben. Die Eloxierung erfolgt auf einer Seite der Al-Scheibe (oberseite). Nach dem Entfernen der Al-Rückseite sollte die Membran von beiden Seiten gut sichtbar sein. Die Porenöffnung kann mit der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) an der Unterseite überprüft werden. Abbildung 4 zeigt eine Probe, bei der die Poren nicht vollständig geöffnet wurden. Die Abscheidungsrate von Fe-Nanodrähten für Membranen dieser Größe beträgt etwa 300 nm/min. Als Beispiel ist in Abbildung 5der Fe-Nanodraht von ca. 1 m dargestellt. Beachten Sie, dass dieses Bild nach dem Bruch der Membran aufgenommen wurde.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig1.jpg"> Abbildung 1: Aluminiumplatten. Vor dem Polieren (links) und nach dem Polieren (rechts). Markierungen auf der PoliertenScheibe werden durch die Zange verursacht. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig01largev2.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig2.jpg"> Abbildung 2: Anodisierungszelle. (A) Komponenten der Zelle. (B) Detail der Al-Festplatte, die über dem PDMS O-Ring positioniert ist. (C) Zelle montiert. (D) Zelle über der Kaltplatte und mit dem mechanischen Rührer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig02largev2.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig3.jpg"> Abbildung 3: Angewandter Strom im Vergleich zur Zeit während der Anodisierung für eine erfolgreiche (linke) und erfolglose (rechte) Eloxierung. Die drei Stufen der Eloxierung sind leicht zu erkennen. Der Stall 40 V (0-20 min); die konstante Erhöhung auf 140 V (20–36:40 min), die zuerst als Erhöhung des angewandten Stroms und später als konstanter Strom angezeigt wird; und drittens die stabile 145 V bis zum Ende des Prozesses. Wenn die Eloxierung richtig auftritt, sind die Kurven glatt wie die auf der linken Seite. Wenn die Kurven Spitzen oder chaotisches Verhalten (rechts) zeigen, wird die Probe verbrannt. In diesem Fall betrug der Durchmesser der Al-Scheibe 25 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig03largev2.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig4.jpg"> Abbildung 4: SEM-Bild einer Membran von der Unterseite. Dieses Bild zeigt die Morphologie einer Membran neben ihrem Rand. An jedem anderen Punkt der Membran zeigt die Membran offene Poren wie die im Bild. Wenn die Poren nicht richtig geöffnet sind, wäre die sechseckige Struktur, die am Bildrand gezeigt wird, überall in der Membran sichtbar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig04largev2.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig5.jpg"> Abbildung 5: QuerschnittSEM-Bild von Eisen-Nanodrähten innerhalb der Membran. Der Fe-Nanodraht ist aufgrund seiner höheren Elektronendichte deutlich an der Aluminiumoxidmembran erkennbar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig05largev2.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

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Iron Nanowire Fabrication by Nano-Porous Anodized Aluminum and its Characterization

In dieser Arbeit beschreiben wir ein Protokoll zur Herstellung von Eisen-Nanodrähten, einschließlich der Bildung der porösen Aluminiumoxidmembran, die als Vorlage verwendet wird, der Elektrodeposition in Schablonen mit Elektrolytlösung und der Freisetzung der Nanodrähte in die Lösung.

Eisen-Nanodraht-Fertigung durch nanoporöses eloxiertes Aluminium und seine Charakterisierung

Magnetic nanowires possess unique properties that have attracted the interest of different fields of research, including basic physics, biomedicine, and ...

Unser Herstellungsprotokoll basiert auf der Elektrodeposition mit einem nanoporösen Aluminiumoxid, das die einzige Methode ist, die den Nanodrähten Eigenschaften verleihen kann, die wir benötigen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie eine einfache und schnelle Herstellung von hochbestellten nanoporösen Aluminiumoxid-Schablonen mit einer breiten Palette von Porengrößen ermöglicht. Magnetische Nano-Materialien haben viel Interesse aufgrund ihrer Es kann nützlich sein, in oder in vitro-Diagnose, oder sogar für die Behandlung von Erkrankungen.Diese Methoden erfordern einen erheblichen Aufwand und Zeitaufwand, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Befolgen Sie das Protokoll sorgfältig und üben Sie, um ein gutes Ergebnis zu erzielen. Nachdem Sie die Aluminiumscheiben dreimal mit entionisiertem Wasser gewaschen haben, verwenden Sie eine Pinzette, um die Scheibe in eine Acetonwäsche zu übertragen, gefolgt von einer Isopropyl-Alkoholwäsche und vier entionisierten Wasserwäschen.Nach der letzten Wasserwäsche die Scheiben in Aceton 10 Minuten beschallen. Nach drei Washes in entionisiertem Wasser, verwenden Sie Verbandszangen, um die gereinigten Aluminium-Vorlagen in einen Becher mit vier Grad Celsius Elektropolungslösung und eine Platin-Netzelektrode einzutauchen. Schließen Sie die Aluminiumscheibe an die positive Klemme und die Platinnetzelektrode an die negative Klemme des Netzteils an.Wenden Sie dann eine Spannung von 20 Volt an, während der Strom auf zwei Ampere begrenzt ist. Polieren Sie die Scheiben für drei Minuten bei 400 Umdrehungen pro Minute, bevor Sie die Scheiben mit frischem entionisiertem Wasser waschen. Für eine harte Eloxalisierung die Scheiben in die Zellbaugruppe geben und die Zelle mit 0,3-Molar-Oxalsäure füllen.Legen Sie die Zelle auf eine vier Grad Celsius kalte Platte. Wenn die Oxalsäuretemperatur zwei bis fünf Grad Celsius erreicht, 40 Volt für 20 Minuten anwenden, um die Schablonen leicht zu eloxieren, bevor die Spannung in 0,1 Volt pro Sekunde erhöht wird, bis die Spannung 140 Volt erreicht. Die N halten die Scheiben bei dieser Spannung für 45 Minuten.Wenn die Vorlage eloxiert wird, wird sie eine helle goldene Farbe drehen. Um die Scheiben für die Ablagerung vorzubereiten, nach dem Waschen mit entionisiertem Wasser und dem Trocknen mit Stickstoff, legen Sie die Scheiben wieder in die Zelle und fügen Sie frisch zubereitete Kupferlösung und einen magnetischen Rührstab in die Zelle ein. Rühren Sie den Rührstab 15 Minuten lang auf 300 Umdrehungen pro Minute.Wenn die Lösung transparent wird, ersetzen Sie die Lösung durch frische Kupferlösung für weitere fünf Minuten. Nach dem Waschen und Trocknen, wie gezeigt, legen Sie die Rückseite der Probe in einer Petrischale auf einen pH-Streifen und bedecken Sie die Membran für eine sechseinhalbstündige Inkubation bei Raumtemperatur vollständig mit 10-Gewichts-Phosphorsäure. Am Ende der Behandlung, waschen und trocknen Sie die Scheiben wie gezeigt, und spututter naugen 200 Nanometer Gold auf die Scheiben.Zur Nanodrahtabscheidung die Aluminiummembran in den 15-Millimeter-Durchmesser der Zelle einbauen und eine frisch zubereitete Eisensulfat-Borsäure L-Ascorbinsäure-Lösung in die Zelle gießen. Schließen Sie das Quellmessgerät mit dem negativen Kontakt an der Kupferplatte an, und verbinden Sie den positiven Kontakt mit dem Platinnetz. Wenden Sie dann einen konstanten Strom von 2,5 Milliampere an, um die Elektrodenposition zu starten.Um die Nanodrähte freizugeben, füllen Sie ein 1,5-Millimeter-Mikrorohr mit einem Milliliter frisch zubereiteter Chromlösung und den kleinen Membranstücken, die die Nanodrähte enthalten, für eine 24-Stunden-Inkubation bei 40 Grad Celsius. Wenn die Nanodrähte vollständig freigesetzt werden, sollten keine schwarzen Partikel mit bloßem Auge beobachtet werden. Legen Sie dann das Mikrorohr auf ein magnetisches Rack und ersetzen Sie die Chromlösung durch 1 Milliliter Ethanol mindestens 10 Mal, um die Nanodrähte zu waschen.Nach dem Elektropolieren reflektieren die Aluminiumscheiben das Licht gut. Wenn kleine Kratzer oder Punkte beobachtet werden, entsorgen Sie die Disc. Die Darstellung des angewendeten Stroms während des Anodizatiom-Prozesses sollte glatt sein und den drei Schritten der Eloxierung folgen.Im Falle einer kontaminierten Lösung, übermäßiger Defekte an der Scheibenoberfläche, falscher Vorbereitung der Zelle oder zu warmer Lösung zeigen die angewendeten Stromdiagrammkurven Spitzen und Unregelmäßigkeiten. Die Eloxierung erfolgt auf einer Seite der Aluminiumscheibe. Nach dem Entfernen der Aluminiumrückseite sollte die Membran von beiden Seiten gut sichtbar sein.Und die Porenöffnung kann mit Derkelektronenmikroskopie auf der Unterseite überprüft werden. Hier wurde ein Bild von einem Mikrometer Eisen-Nanodraht nach dem Bruch der Membran aufgenommen. Der Nanodraht ist aufgrund seiner höheren Elektronendichte deutlich an der Aluminiummembran erkennbar.Es ist wichtig, dass die Standorttemperatur zwischen zwei und fünf Grad Celsius liegt, wenn der Eloxierungsschritt beginnt, oder die Proben brennen können. legen Sie jedes MSDS vor der Verwendung fest. und verwenden Sie bei Bedarf den Pin-Proof.

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