Name: iron nanowire fabrication by nano-porous anodized aluminum and its characterization
Uploaded: 2019-10-06T13:00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Iron Nanowire Fabrication by Nano-Porous Anodized Aluminum and its Characterization at JoVE.com

המחקר שדווח בפרסום זה נתמך על ידי אוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה (KAUST).

התראה: נא להתייעץ עם כל גליונות הנתונים הרלוונטיים של בטיחות חומרים (MSDS) לפני השימוש. כמה מן הכימיקלים המשמשים בחומרים אלה הם רעילים ומסרטנים בחריפות. ננו עשוי להציב מפגעים נוספים לעומת עמיתיהם בצובר שלהם. אנא השתמש בכל שיטות הבטיחות המתאימות בעת ביצוע תגובת ננו, כולל השימוש בבקרת הנדסה (מכסה המנוע) וציוד הגנה אישי (כוסות בטיחות, כפפות, מעיל מעבדה, מכנסי אורך מלא, נעליים סגורות בבוהן).
1. ההכנות של תבניות אלומיניום
<ol><li>
ניקוי דיסקי האלומיניום
	<ol>
<li>שטוף את הדיסקים של אל בגביע עם מים מפוהים (DI). . אני חוזר 3 פעמים</li>
		<li>להחזיק את הדיסק אל עם מלקחיים ולשטוף עם אצטון ואחריו אלכוהול איזופרופיל (IPA) ו-DI מים.</li>
		<li>הניחו את הדיסקים של אל בגביע עם אצטון וsonicate במשך 10 דקות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
אלקטרופוליש של דיסקי אלומיניום
	<ol>
<li>הכינו את התמיסה אלקטרופוליש, 3 מ perchloric חומצה אתנול. מצננים את פתרון אלקטרופוליש במקרר ב-4 ° c לפני השימוש.</li>
		<li>שטוף את הדיסקים של אל בגביע עם מים די. . אני חוזר 3 פעמים</li>
		<li>לאחוז את התבנית אל ניקה עם מלקחיים ההלבשה לטבול אותו בתוך הגביע מלא אלקטרופוליש הפתרון יחד עם פלטינה (Pt) רשת האלקטרודה. השאר את הלקחיים מחוץ לפתרון כמה שיותר.</li>
		<li>מערבבים את הפתרון ב 400 סל ד.</li>
		<li>חבר את הדיסק אל למסוף החיובי ו-Pt למסוף השלילי של ספק הכוח. החל מתח של 20 וולט כאשר הזרם מוגבל ל-2 א.</li>
		<li>להבריק את הדיסקים עבור 3 דקות ולשטוף את הדיסקים עם מים DI.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. אנוזציה קשה
<ol><li>
הכנת התאים
	<ol>
<li>לשטוף את חלקי התא (צלחת נחושת, מוצרי PDMS/גומי O, תא, Pt שינוי כובע) עם מים DI.</li>
		<li>קח את הדיסקים האלקטרו מלוטשים אל מתוך המים של DI ומניחים אותו על החורים התא עם O-טבעות. בדוק היטב כי אין דליפות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
אנוזציה
	<ol>
<li>מלאו את התא המורכב עם חומצה אוקסלית 0.3 M ומניחים אותו על הצלחת הקרה ב -4 ° c.</li>
		<li>לאחר החומצה האוקסלית הוא בין 2-5 ° c, להחיל 40 V עבור 20 דקות (אנוזציה קלה). ואז, להגדיל את מתח בשלבים של 0.1 V/s עד 140 V.</li>
		<li>שמור על קבוע מתח זה עבור 45 דקות. תבנית האלומיניום תהיה. בצבע זהוב בוהק</li>
		<li>פתח את התא ושטוף את הדיסק של אל עם די מים ויבש עם חנקן (N2).</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. הכנה לתצהיר
<ol><li>
הסרת מחזור אל
	<ol>
<li>להכין פתרון נחושת עם 0.1 M של CuCl2· 2h2O ו 6 M של HCl.</li>
		<li>מניחים את תבנית האלומיניום בתא (עם קוטר של 10 מ"מ) עם הצד האחורי פונה כלפי מעלה.</li>
		<li>יוצקים את התמיסה נחושת ומערבב מגנטי לתוך התא מתפרעים ב 300 סל ד.</li>
		<li>לאחר כ-15 דקות, הפתרון הופך לשקוף. החלף אותו בתמיסה טרייה ומתפרעים למשך 5 דקות נוספות.</li>
		<li>לשטוף את הדיסקים עם די מים ויבש עם N2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
פתיחת הנקבוביות
	<ol>
<li>מניחים את המדגם (צד אחורי פונה כלפי מעלה) בצלחת פטרי ברצועת pH.</li>
		<li>הפקדה 10 wt x חומצה זרחתית כדי לכסות לחלוטין את הקרום. להוסיף חומצה זרחתית יותר מדי שעה כדי למנוע יובש.</li>
		<li>לאחר 6.5 h, לשטוף עם מים די, ויבש עם N2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
התזה מזהב
	<ol>
<li>. הכן את מכונת הריסוס פתח את שסתום הגז הנייח. ופתח את החדר</li>
		<li>הקלטת את הדיסק אל הבמה המלאה כאשר הצד האחורי פונה כלפי מעלה.</li>
		<li>התאם את הפרמטרים להפקדה 200 ננומטר והפעל את הפרופיל.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. הפקדת ננו-חוט
<ol><li>להכין פתרון של 0.2 M של ברזל (II) סולפט, 0.16 m של חומצה חומצת ו 0.05 M של חומצה אסקורבית.</li>
	<li>הר הממברנה אל התא (חור בקוטר 15 מ"מ)</li>
	<li>יוצקים את הפתרון לתא ולחבר את מד המקור עם הקשר השלילי המצורפת לצלחת הנחושת ואת הקשר החיובי לרשת פלטינה.</li>
	<li>החל זרם קבוע של 2.5 mA כדי להתחיל בתצהיר. אורך הננו-חוט ביחס ישיר. לזמן האלקטרו-מפסק</li>
</ol>5. הסרת ממברנה ושטיפת ננו-חוט
<ol><li>
תחריט זהוב
	<ol>
<li>לשבור את הקרום באמצעות טוויצר. בחר חתיכות קטנות (סביב 1 או 2 מ"מ2).</li>
		<li>הכינו כלי קטן אחד או יותר לתחריט יבש בעזרת ציוד לחריטה ביון (RIE). הדבק את השברים לפרוסת בובה באמצעות חומר סיכה, שמירה על פנים הזהב למעלה.</li>
		<li>לאיכול את הזהב בציוד RIE עבור 2 דקות באמצעות הפרמטרים הבאים: T = 25 ° צ', P = 150 W ושיעור זרימת הארגון = 25 ס"מ3/min. Repeat במחזורים קצרים יותר אם יש זהב עדיין נוכח.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
שחרור ננו-חוט
	<ol>
<li>להכין את הפתרון כרום באמצעות 0.2 M של הקרו3 ו 0.5 M של H3פו4.</li>
		<li>מילוי שפופרת מיקרופופרת של 1.5 mL עם 1 מ ל של פתרון כרום ואת פיסות קטנות של קרום המכיל ננו-חוט.</li>
		<li>השאירו את הפתרון עובד 24 שעות ב 40 ° c.</li>
		<li>כאשר הננו-חוט משתחררים לחלוטין, אין לצפות בחלקיקים שחורים בעין בלתי.</li>
		<li>רוחצים את הננו-חוט על ידי הצבת מיקרוצינורית בארון תקשורת מגנטית והחלפת פתרון כרום עם 1 מ ל אתנול.</li>
		<li>חזור על תהליך הכביסה לפחות 10 פעמים.</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>

. למחברים אין מה לגלות

כמו בכל ייצור ננו אחר, פתרונות באיכות גבוהה וחומרים נדרשים בפרוטוקול זה. ניתן לעשות שימוש חוזר בפתרונות אלקטרופוליש והפקדת החשמל מספר פעמים. עם זאת, ניתן להשתמש בפתרון האנוזציה רק פעם אחת ולהיות טרי. לאחר הסרת הגב, הקרומים חלשים מאוד ועלולים להישבר אם לא יטופלו בקפידה. אין להחיל את N2 ישירות בעת ייבוש הקרומים. כל התהליכים לפני אנוזציה חשובים באותה מידה לסידור עצמי של מבני נקבובית. זיהומים בפני השטח, בורות ושריטות עלול להוביל לnanopores הוזמנה בצורה גרועה.
עובי של קרום אלומינה שנוצר בשלב 2 הוא בדרך כלל סביב 60 μm, הרבה יותר מאשר ננו-חוט אנחנו דורשים. אם יש צורך בנאנו-חוט, ניתן להתאים את הפרוטוקול לקרומים עבים יותר על-ידי הגברת הזמן של החלת האנוזציה. Nanopores אלה יכולים לשמש כתבניות ליצירת מערכים של נאנו-ננו או שפורסמו על ידי הסרה כימית הבאים של מבנה אלומינה. יתרה מזאת, ניתן להפקיד מתכות שונות באמצעות אותה התקנה, כולל נאנו-חוט מחולק15, על-ידי שינוי הפתרון והזרם המוחל. התצהיר בתעריף יהיה שונה עבור כל מתכת.
היתרון העיקרי של שיטת האנוזציה המוצגת היא האיכות הגבוהה של הנקבוביות: קוטר קבוע לאורך עשיריות של מיקרומטר, התפלגות בקוטר קטן, וצפיפות גבוהה בנקבוביות. יתרה מזאת, טכניקה זו יעילה, חסכונית ומאוד מתוכמת. ניתן לעשות זאת בבטחה בתנאי הסביבה במעבדה הכללית. ננו-מבטיח הרבה בעתיד אנרגיה המרה התקנים (כולל photovoltaics, תרמואלקטרוניקה, ו betavoltaics16) ו ביולוגי וחיישנים רפואיים17. כל היישומים הללו ידרשו פיתוח חומרים והתקנים נרחבים.

ננו-חוט מגנטי גלילי משכו כמות עצומה של עניין בעשור האחרון למגוון יישומים מבטיחים. הננו-חוט הם חומרים חדשניים בעלי תכונות ייחודיות, בעיקר בשל יחס גובה-רוחב גבוה והצורה anisotropy1. בגלל מאפיינים אלה, ננו-קירות נחשבים מערכות ייחודיות ואובייקטים מודל מעולה עבור מספר יישומים מעשיים: חיישני זרימה2, הפרדה מגנטית3, חיישנים ביו בהשראת חיישן4, קצירת אנרגיה 5, סרטן טיפולים2,6, משלוח התרופה7,8, ו-MRI סוכני ניגודיות3,9. ננו-חוט נחשבים גם אידיאליים עבור יישומים אחרים: מיקרוסקופ כוח מגנטי10, מגנטוטוריסיעמידת ענק11, ספין העברת מומנט12,13, והתקני אחסון נתונים14, . חמש עשרה
על מנת לנצל את הננו-קירות האלה כדי לנצל את היתרון המלא שלהם, שיטת ייצור לאחר התפוקה התשואות נאנו-ובאיכות גבוהה ומאפיינים ספציפיים נדרש. האנוזציה של אלומיניום מייצרת מאורגנת עצמית, נקבוביות גלילי במיוחד עם קטרים הנקבוביות לשליטה. בגלל זה, תבניות AAO מועדפות ביישומים ננוטכנולוגיה על טכניקות ליטוגרפיות יקרות. השימוש בממברנות אלה כקפלי פיגומים, ניתן ליצור על-ידי זרם ישר (DC), זרם חילופין (AC), או מכוון חשמלי בשיטת DC. שליטה בתהליך הייצור של הקרום ואת התצהיר של ננו-הקירות, מגוון רחב של הננו-נאנו מגנטיים ניתן ליצור עבור יישומים מסוימים1. כאן, אנו מדווחים על הייצור של הננו-חוט, כולל היווצרות קרום אלומינה נקבובי המשמש כתבנית, הפקדת לתוך תבניות באמצעות האלקטרוליט פתרון, ושחרורו של ננו לתוך הפתרון.

<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

ננו-מגנטיים בעלי תכונות ייחודיות אשר משכו את האינטרס של תחומים שונים של מחקר, כולל פיסיקה בסיסית, ביודיצין ואחסון נתונים. אנו מדגימים שיטת הייצור של ברזל (Fe) ננו-חוט באמצעות התצהיר אלקטרוכימי לתוך התבניות של תחמוצת החנקן אנודי (AAO). התבניות מיוצרים על ידי אנוזציה של האלומיניום (אל) דיסקים, ואורך הנקבוביות והקוטר נשלטים על ידי שינוי תנאי האלגון. נקבוביות בקוטר ממוצע של סביב 120 ננומטר נוצרות באמצעות חומצה אוקסלית כאלקטרוליט. שימוש בשיטה זו, ננו-קירות גלילי מסונתז, אשר משתחררים על ידי המסת אלומינה באמצעות מזמור כימי סלקטיבי.

לאחר אלקטרופוליש, הדיסקים של אל משקפים אור היטב, כפי שנראה באיור 1. אם נצפו שריטות קטנות או נקודות, מחק את הדיסק. העלילה של הזרם המוחל בתהליך האנוזציה צריכה להיות חלקה ולעקוב אחר שלושת השלבים של אנוזציה. במקרה של פתרון מזוהם, פגמים מוגזמת על משטח הדיסק, הכנה שגויה של התא (ראה איור 2), או הפתרון להיות חם מדי, עקומות העלילה הנוכחית שהוחלו יראה פסגות וחריגות. שתי עקומות ממשיות בפועל מוצגות באיור 3, כולל תמונות של הדגימות. הדבר מתרחש על צד אחד של דיסק אל (למעלה). לאחר הסרת החזרה אל, הקרום צריך להיות גלוי בבירור משני הצדדים. פתיחת הנקבוביות ניתן לבדוק באמצעות סריקה אלקטרון מיקרוסקופ (SEM) בצד התחתון. איור 4 מראה מדגם שבו הנקבוביות לא נפתחו לחלוטין. שיעור התצהיר של הננו נאנו לממברנות בגודל זה הוא סביב 300 nm/min. כדוגמה, פה ננו-חוט של כ-1 יקרומטר מוצג באיור 5. שים לב כי תמונה זו צולמה לאחר שבירת קרום.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig1.jpg"> איור 1: דיסקי אלומיניום. לפני הליטוש (משמאל) ולאחר הליטוש (מימין). הסימונים על גבי הדיסק המלוטש נגרמים על-ידי המלקחיים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig01largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig2.jpg"> איור 2: תא אנוזציה. (א) רכיבי התא. (ב) פרט לדיסק אל מוצב מעל ה-Pdms O-ring. (C) תא מורכב. (ד) תא ממוקם על הפלטה הקרה ועם הטירר המכני. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig02largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig3.jpg"> איור 3: לעומת הזמן הנוכחי שהוחל במהלך התהליך האנוזציה עבור מוצלח (שמאל) ומלא מוצלח (מימין). ניתן לזהות בקלות את שלושת השלבים של האנוזציה. האורווה 40 V (0 – 20 דקות); הגידול התמידי של עד 140 V (20-36:40 דקות), המוצג תחילה כגידול של הזרם המוחל ומאוחר יותר כזרם קבוע; ושלישית, האורווה 145 V עד לסוף התהליך. כשאנוזציה מתרחשת כהלכה, עקומות חלקות כמו זו שמשמאל. כאשר העקומות מציגות פסגות או התנהגות כאוטית (מימין) המדגם נשרף. במקרה זה, קוטר הדיסק של אל היה 25 מ"מ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig03largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig4.jpg"> איור 4: התמונה SEM של קרום מהצד התחתון. תמונה זו מציגה את המבנה של קרום ליד הקצה שלה. בכל נקודה אחרת של הקרום, הקרום מראה נקבוביות פתוחות כמו אלה בתמונה. אם הנקבוביות אינן פתוחות כראוי, מבנה משושה המוצג בקצה התמונה יהיה גלוי בכל מקום בקרום. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig04largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60111/60111fig5.jpg"> איור 5: מקטע הצלב SEM תמונה של ננו ברזל בתוך הקרום. הננו-חוט מזוהה בבירור מקרום אלומינה. עקב צפיפות האלקטרונים הגבוהה שלה <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60111/60111fig05largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Iron Nanowire Fabrication by Nano-Porous Anodized Aluminum and its Characterization at JoVE.com

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

בעבודה זו, אנו מתארים פרוטוקול ליצירת ננו-חוט ברזל, כולל היווצרות קרום אלומינה נקבובי המשמש כתבנית, הפקדת לתוך תבניות באמצעות האלקטרוליט פתרון, ושחרורו של ננו לתוך הפתרון.

ברזל יצוק בייצור ננו-נקבובי אלומיניום ואיפיון

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

פרוטוקול ייצור שלנו מבוסס על האלקטרודה עם תחמוצת אלומיניום ננו נקבובי, שהיא השיטה היחידה שיכולה לתת את תכונות nanowires שאנחנו צריכים. היתרון העיקרי של טכניקה זו, הוא שהיא מאפשרת ייצור פשוט ומהיר של תבניות תחמוצת אלומיניום ננו נקבוביות מסודרות מאוד עם מגוון רחב של גדלי נקבוביות. חומרים ננו מגנטי משכו הרבה עניין בשל שלהם זה יכול להיות שימושי באבחון או במבחנה, או אפילו לטיפול במצבים רפואיים.שיטות אלה דורשות כמות ניכרת של מאמץ ות זמן כדי להשיג תוצאות לשחזור. בצע את הפרוטוקול בזהירות ולתרגל כדי להשיג תוצאה טובה. לאחר שטיפת דיסקי האלומיניום שלוש פעמים עם מים deionized, להשתמש פינצטה להעביר את הדיסק לתוך לשטוף אצטון, ואחריו לשטוף אלכוהול isopropyl, וארבעה שטיפות מים deionized.לאחר שטיפת המים האחרונה, sonicate הדיסקים אצטון במשך 10 דקות. לאחר שלוש שטיפות במים שעברו דה-יונו, השתמש במלקשי ההלבשה כדי לטבול את תבניות האלומיניום הנקיות בבקבוק המכיל תווי אלקטרוליט של ארבע מעלות צלזיוס ואלקטרודה של רשת פלטינה. חבר את דיסק האלומיניום לטרמינל החיובי ואלקטרודה רשת הפלטינה לטרמינל השלילי של ספק הכוח.לאחר מכן להחיל מתח של 20 וולט בעוד הזרם מוגבל לשני אמפים. יש ללטש את הדיסקים במשך שלוש דקות ב-400 סיבובים בדקה, לפני שטיפת הדיסקים במים טריים. עבור אנודיזציה קשה, למקם את הדיסקים לתוך הרכבה התא ולמלא את התא עם 0.3-חומצה אוקסלית טוחה.מניחים את התא על צלחת קרה של ארבע מעלות צלזיוס. כאשר טמפרטורת החומצה האוקסלית מגיעה לשתיים עד חמש מעלות צלזיוס, יש למרוח 40 וולט למשך 20 דקות כדי להפוך את התבניות לאנודיות קלות, לפני הגדלת המתח ב-0.1 וולט לשנייה מגביר עד שהמתח מגיע ל-140 וולט. TheN להחזיק את הדיסקים במתח זה במשך 45 דקות.כאשר התבנית הופכת לאנודית, היא תהפוך לצבע זהוב בהיר. כדי להכין את הדיסקים לתצהיר, לאחר שטיפה עם מים deionized וייבוש עם חנקן, למקם את הדיסקים בחזרה לתוך התא ולהוסיף פתרון נחושת מוכן טרי בר ערבוב מגנטי לתא. להתסיס את בר מערבבים ל 300 סיבובים לדקה במשך 15 דקות.כאשר הפתרון הופך שקוף, להחליף את הפתרון עם פתרון נחושת טרי במשך חמש דקות נוספות של תסיסה. לאחר כביסה וייבוש כפי שהוכח, מניחים את הצד האחורי של המדגם בצלחת פטרי על רצועת pH, ומכסים לחלוטין את הממברנה עם 10 חומצה זרפורית במשקל במשך שש וחצי שעות דגירה בטמפרטורת החדר. בסיום הטיפול, לשטוף ולייבש את הדיסקים כפי שהוכח, ו sputter להפקיד 200 ננומטר של זהב על הדיסקים.עבור תצהיר nanowire, הר את קרום האלומיניום לקוטר 15 מילימטר של התא, ויוצקים תחמוצת חומצה בורית ברזל גופרתי טרי L-ascorbic חומצה לתוך התא. חבר את מד המקור עם המגע השלילי המחובר לצלחת הנחושת וחבר את המגע החיובי לרשת הפלטינה. לאחר מכן להחיל זרם קבוע של 2.5 מיליאמפר כדי להתחיל את האלקטרודה.כדי לשחרר את nanowires, למלא צינור מיקרו 1.5 מילימטר עם מיליליטר אחד של פתרון כרום מוכן טרי חתיכות קטנות של קרום המכיל את nanowires עבור דגירה 24 שעות ביממה ב 40 מעלות צלזיוס. כאשר nanowires משתחררים לחלוטין, אין חלקיקים שחורים יש לראות בעין בלתי. לאחר מכן מניחים את המיקרו-טיוב על מתלה מגנטי, ומחליפים את תווי הכרום במיליליטר אחד של אתנול לפחות 10 פעמים כדי לשטוף את הננו-חוטים.לאחר האלקטרופוליש, דיסקי האלומיניום משקפים היטב את האור. אם נצפו שריטות או נקודות קטנות, השלך את הדיסק. העלילה של הזרם המיושם במהלך תהליך אנודיזטיומה צריכה להיות חלקה ולעקוב אחר שלושת השלבים של אנודיזציה.במקרה של פתרון מזוהם, פגמים מוגזמים על פני השטח של הדיסק, הכנה שגויה של התא, או הפתרון להיות חם מדי, עקומות העלילה הנוכחי להחיל יראה פסגות ואי סדרים. אנודיזציה מתרחשת בצד אחד של דיסק האלומיניום. לאחר הסרת גב האלומיניום, הממברנה צריכה להיות גלויה בבירור משני הצדדים.ואת פתח הנקבוביות ניתן לבדוק באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה בצד התחתון. כאן, תמונה של ננו-חוט ברזל מיקרומטר אחד צולמה לאחר שבירת הממברנה. הננו-חוט מזוהה בבירור מממברנה האלומיניום בשל צפיפות האלקטרונים הגבוהה יותר שלו.חשוב כי טמפרטורת האתר היא בין שתיים לחמש מעלות צל"ש כאשר שלב anodization מתחיל, או הדגימות עלולות לשרוף. הגדר כל MSDS לפני השימוש בהם. ולהשתמש בהוכחת הסיכה לפי הצורך.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Chemistry

Unit 1

Inductance

SCIENTISTS IN ACTION

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

באפיון באתרו של חלבונים מימה במים על ידי Salvi ו TOF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

סינתזה ואפיון של קולואידים מולקולריים

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

Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes with Thermo-reversible Block Copolymers and Characterization by Small-angle Neutron Scattering

Functionalization של ננו-צינורות פחמן חד-דופנות עם קופולימרים לחסום Thermo-הפיך אפיון על ידי פיזור קטן זווית ניוטרון

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous ...

Low-energy Cathodoluminescence for (Oxy)Nitride Phosphors

Low-energy Cathodoluminescence for OxyNitride Phosphors

Cathodoluminescence בעלי אנרגיה נמוכה עבור (Oxy) ניטריד Phosphors

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

Facile Preparation of Ultrafine Aluminum Hydroxide Particles with or without Mesoporous MCM-41 in Ambient Environments

הכנת Facile של אלומיניום Ultroine hydroxide חלקיקים עם או ללא Mesoporous MCM-41 בסביבות הסביבה

An aqueous suspension of nanogibbsite was synthesized via the titration of aluminum aqua acid [Al(H2O)6]3+ with L-arginine to pH 4.6. Since the hydrolysis ...

Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

ייצור ובדיקה של מדי חום פוטוני

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

בחיי עיר אפיון Biofilms MR1 Shewanella oneidensis על ידי SALVI וסימס תוף

Bacterial biofilms are surface-associated communities that are vastly studied to understand their self-produced extracellular polymeric substances (EPS) ...

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

ייצור של כדוריות, בצורת תולעת Nanocrystals Micellar על-ידי שילוב ספקטרומטריית Electrospray, הרכבה עצמית ובקרת מבנה ממס מבוסס

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Extraction of Lignin with High ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

מיצוי של ליגנין עם תכולה גבוהה של β-O-4 על-ידי הפקת אתנול מתון והשפעתו על התשואה Depolymerization

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

The Effect of Anodization Parameters on the Aluminum Oxide Dielectric Layer of Thin-Film Transistors

השפעת הפרמטרים של אנוזציה על השכבה הדיאלקטרי של תחמוצת האלומיניום של טרנזיסטורים הסרט דק

Aluminum-oxide (Al2O3) is a low cost, easily processable and high dielectric constant insulating material that is particularly appropriate for use as the ...