Name: applying dynamic strain on thin oxide films immobilized on a pseudoelastic nickel-titanium alloy
Uploaded: 2020-07-28T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Applying Dynamic Strain on Thin Oxide Films Immobilized on a Pseudoelastic Nickel-Titanium Alloy at JoVE.com

यह काम सभी सह लेखकों, टिकाऊ ऊर्जा के लिए एलायंस के कर्मचारियों, LLC, प्रबंधक और अमेरिका के ऊर्जा विभाग (डीओई) के लिए राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला के ऑपरेटर द्वारा अनुबंध संख्या के तहत आयोजित किया गया था । DE-AC36-08GO28308। अमेरिकी डीओई, विज्ञान कार्यालय, बुनियादी ऊर्जा विज्ञान कार्यालय, रासायनिक विज्ञान, भूविज्ञान और जैव विज्ञान, सौर फोटोकेमिस्ट्री कार्यक्रम के प्रभाग द्वारा प्रदान किया गया वित्तपोषण ।

1. एनआईटीआई/टीओ2 इलेक्ट्रोड की तैयारी
<ol><li>एनआईटीआई सब्सट्रेट्स की केमिकल और मैकेनिकल पॉलिशिंग<ol>
<li>सुपरएलस्टिक निटी फॉयल (0.05-मिमी मोटाई) को 1 सेमी x 5 सेमी स्ट्रिप्स में काट लें।</li>
		<li>320-, 600- और 1200-धैर्य सैंड?...

<ol>
	<li>Li, J., Shan, Z., Ma, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+strain+engineering+for+unprecedented+materials+properties.">Elastic strain engineering for unprecedented materials properties.</a> MRS Bulletin. 39, 108-114 (2014).</li><li>Luo, M., Guo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain-controlled+electrocatalysis+on+multimetallic+nanomaterials.">Strain-controlled electrocatalysis on multimetallic nanomaterials.</a> Nature Reviews Materials. 2, 17059 (2017).</li><li>Yang, S., Liu, F., Wu, C., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+Surface+Properties+of+Low+Dimensional+Materials+via+Strain+Engineering.">Tuning Surface Properties of Low Dimensional Materials via Strain Engineering.</a> Small. 2016, 4028-4047 (2016).</li><li>Clark, E. L., Hahn, C., Jaramillo, T. F., Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+CO2+Reduction+over+Compressively+Strained+CuAg+Surface+Alloys+with+Enhanced+Multi-Carbon+Oxygenate+Selectivity.">Electrochemical CO2 Reduction over Compressively Strained CuAg Surface Alloys with Enhanced Multi-Carbon Oxygenate Selectivity.</a> Journal of the American Chemical Society. 139, 15848-15857 (2017).</li><li>Lu, 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=Electrochemical+tuning+of+layered+lithium+transition+metal+oxides+for+improvement+of+oxygen+evolution+reaction.">Electrochemical tuning of layered lithium transition metal oxides for improvement of oxygen evolution reaction.</a> Nature Communications. 5, 4345 (2014).</li><li>Sethuraman, V. A., 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=Role+of+Elastic+Strain+on+Electrocatalysis+of+Oxygen+Reduction+Reaction+on+Pt.">Role of Elastic Strain on Electrocatalysis of Oxygen Reduction Reaction on Pt.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 119, 19042-19052 (2015).</li><li>Gu, 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=A+graded+catalytic-protective+layer+for+an+efficient+and+stable+water-splitting+photocathode.">A graded catalytic-protective layer for an efficient and stable water-splitting photocathode.</a> Nature Energy. 2, 16192 (2017).</li><li>Mariano, R. G., McKelvey, K., White, H. S., Kanan, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+increase+in+CO2+electroreduction+activity+at+grain-boundary+surface+terminations.">Selective increase in CO2 electroreduction activity at grain-boundary surface terminations.</a> Science. 358, 1187-1192 (2017).</li><li>Liu, F., Wu, C., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+and+Ligand+Effects+on+CO2+Reduction+Reactions+over+Cu-Metal+Heterostructure+Catalysts.">Strain and Ligand Effects on CO2 Reduction Reactions over Cu-Metal Heterostructure Catalysts.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 121, 22139-22146 (2017).</li><li>Wang, 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=Strain+Effect+in+Bimetallic+Electrocatalysts+in+the+Hydrogen+Evolution+Reaction.">Strain Effect in Bimetallic Electrocatalysts in the Hydrogen Evolution Reaction.</a> ACS Energy Letters. 3, 1198-1204 (2018).</li><li>Deng, Q., Smetanin, M., Weissm&#252;ller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+modulation+of+reaction+rates+in+electrocatalysis.">Mechanical modulation of reaction rates in electrocatalysis.</a> Journal of Catalysis. 309, 351-361 (2014).</li><li>Yang, Y., Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+Strain+Effects+on+the+Catalytic+Response+of+Pt+and+Pd+Thin+Films+Deposited+on+Pd-Zr+Metallic+Glass.">Elastic Strain Effects on the Catalytic Response of Pt and Pd Thin Films Deposited on Pd-Zr Metallic Glass.</a> Journal of Materials Research. 32, 2690-2699 (2017).</li><li>Yan, 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=The+Influence+of+Elastic+Strain+on+Catalytic+Activity+in+the+Hydrogen+Evolution+Reaction.">The Influence of Elastic Strain on Catalytic Activity in the Hydrogen Evolution Reaction.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55, 6175-6181 (2016).</li><li>Lee, J. H., Jang, W. S., Han, S. W., Baik, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+Hydrogen+Evolution+by+Mechanically+Strained+MoS2+Nanosheets.">Efficient Hydrogen Evolution by Mechanically Strained MoS2 Nanosheets.</a> Langmuir. 30, 9866-9873 (2014).</li><li>Yang, Y., Adit Maark, T., Peterson, A., Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+strain+effects+on+catalysis+of+a+PdCuSi+metallic+glass+thin+film.">Elastic strain effects on catalysis of a PdCuSi metallic glass thin film.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 17, 1746-1754 (2015).</li><li>Svedruzic, D., Gregg, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechano-Electrochemistry+and+Fuel-Forming+Mechano-Electrocatalysis+on+Spring+Electrodes.">Mechano-Electrochemistry and Fuel-Forming Mechano-Electrocatalysis on Spring Electrodes.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 118, 19246-19251 (2014).</li><li>Benson, E. E., 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=Dynamic+Tuning+of+a+Thin+Film+Electrocatalyst+by+Tensile+Strain.">Dynamic Tuning of a Thin Film Electrocatalyst by Tensile Strain.</a> Scientific Reports. 9, 15906 (2019).</li><li>Wang, A., 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=Tuning+the+oxygen+evolution+reaction+on+a+nickel-iron+alloy+via+active+straining.">Tuning the oxygen evolution reaction on a nickel-iron alloy via active straining.</a> Nanoscale. 11, 426-430 (2019).</li><li>Du, M., Cui, L., Cao, Y., Bard, 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=Mechanoelectrochemical+Catalysis+of+the+Effect+of+Elastic+Strain+on+a+Platinum+Nanofilm+for+the+ORR+Exerted+by+a+Shape+Memory+Alloy+Substrate.">Mechanoelectrochemical Catalysis of the Effect of Elastic Strain on a Platinum Nanofilm for the ORR Exerted by a Shape Memory Alloy Substrate.</a> Journal of the American Chemical Society. 137, 7397-7403 (2015).</li><li>Wang, H., 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=Direct+and+continuous+strain+control+of+catalysts+with+tunable+battery+electrode+materials.">Direct and continuous strain control of catalysts with tunable battery electrode materials.</a> Science. 354, 1031-1036 (2016).</li><li>Benson, E. E., 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=Semiconductor-to-Metal+Transition+in+Rutile+TiO2+Induced+by+Tensile+Strain.">Semiconductor-to-Metal Transition in Rutile TiO2 Induced by Tensile Strain.</a> Chemistry of Materials. 29, 2173-2179 (2017).</li><li>Muralidharan, N., 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=Tunable+Mechanochemistry+of+Lithium+Battery+Electrodes.">Tunable Mechanochemistry of Lithium Battery Electrodes.</a> ACS Nano. 11, 6243-6251 (2017).</li><li>Muralidharan, N., Carter, R., Oakes, L., Cohn, A. P., Pint, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+Engineering+to+Modify+the+Electrochemistry+of+Energy+Storage+Electrodes.">Strain Engineering to Modify the Electrochemistry of Energy Storage Electrodes.</a> Scientific Reports. 6, 27542 (2016).</li><li>Buehler, W. J., Gilfrich, J. V., Wiley, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Low-Temperature+Phase+Changes+on+the+Mechanical+Properties+of+Alloys+near+Composition+TiNi.">Effect of Low-Temperature Phase Changes on the Mechanical Properties of Alloys near Composition TiNi.</a> Journal of Applied Physics. 34, 1475-1477 (1963).</li><li>Wang, F. E., Buehler, W. J., Pickart, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+Structure+and+a+Unique+"Martensitic"+Transition+of+TiNi.">Crystal Structure and a Unique "Martensitic" Transition of TiNi.</a> Journal of Applied Physics. 36, 3232-3239 (1965).</li><li>Mavrikakis, M., Hammer, B., N&#248;rskov, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Strain+on+the+Reactivity+of+Metal+Surfaces.">Effect of Strain on the Reactivity of Metal Surfaces.</a> Physical Review Letters. 81, 2819-2822 (1998).</li><li>Hwang, 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=Tuning+perovskite+oxides+by+strain:+Electronic+structure,+properties,+and+functions+in+(electro)catalysis+and+ferroelectricity.">Tuning perovskite oxides by strain: Electronic structure, properties, and functions in (electro)catalysis and ferroelectricity.</a> Materials Today. 31, 100-118 (2019).</li><li>Kushima, A., Yip, S., Yildiz, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Competing+strain+effects+in+reactivity+of+LaCoO3+with+oxygen.">Competing strain effects in reactivity of LaCoO3 with oxygen.</a> Physical Review B. 82, 115435 (2010).</li><li>Li, Z., Potapenko, D. V., Osgood, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+Surface+Reactions+with+Nanopatterned+Surface+Elastic+Strain.">Controlling Surface Reactions with Nanopatterned Surface Elastic Strain.</a> ACS Nano. 9, 82-87 (2015).</li><li>Petrie, J. R., Jeen, H., Barron, S. C., Meyer, T. L., Lee, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+Perovskite+Electrocatalysis+through+Strain+Tuning+of+the+Oxygen+Deficiency.">Enhancing Perovskite Electrocatalysis through Strain Tuning of the Oxygen Deficiency.</a> Journal of the American Chemical Society. 138, 7252-7255 (2016).</li><li>Ling, 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=Activating+cobalt(II)+oxide+nanorods+for+efficient+electrocatalysis+by+strain+engineering.">Activating cobalt(II) oxide nanorods for efficient electrocatalysis by strain engineering.</a> Nature Communications. 8, 1509 (2017).</li><li>Tavares, C. 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=Strain+analysis+of+photocatalytic+TiO2+thin+films+on+polymer+substrates.">Strain analysis of photocatalytic TiO2 thin films on polymer substrates.</a> Thin Solid Films. 516, 1434-1438 (2008).</li><li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. , (2001).</li><li>Frank, 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=Raman+spectra+of+titanium+dioxide+(anatase,+rutile)+with+identified+oxygen+isotopes+(16,+17,+18).">Raman spectra of titanium dioxide (anatase, rutile) with identified oxygen isotopes (16, 17, 18).</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 14567-14572 (2012).</li><li>Metiko&#353;-Hukovi&#263;, M., Kati&#263;, J., Milo&#353;ev, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+passivity+of+NiTi+in+an+acidic+solution+and+the+spectroscopic+characterization+of+passive+films.">Kinetics of passivity of NiTi in an acidic solution and the spectroscopic characterization of passive films.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 16, 2503-2513 (2012).</li><li>Reske, R., 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=Controlling+Catalytic+Selectivities+during+CO2+Electroreduction+on+Thin+Cu+Metal+Overlayers.">Controlling Catalytic Selectivities during CO2 Electroreduction on Thin Cu Metal Overlayers.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 4, 2410-2413 (2013).</li></ol>

नितिनोल पतली फिल्मों पर यांत्रिक तनाव लागू करने के लिए एक उपयुक्त लोचदार सब्सट्रेट है। यह व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है, अत्यधिक प्रवाहकीय है और आसानी से कार्यात्मक किया जा सकता है। नितिनोल के थर्मल उप?...

तनाव शुरू करके उत्प्रेरक सामग्रियों की सतह की प्रतिक्रियाशीलता को बदलने की क्षमता को व्यापक रूप से मान्यता दी गई है1,2,3. क्रिस्टलीय सामग्रियों में तनाव के प्रभाव को या तो सामग्री वास्तुकला(स्थिर तनाव)को समायोजित करके या एक चर बाहरी बल (गतिशील तनाव) लागू करके पेश किया जासकता है। क्रिस्टलीय सामग्रियों में, डोपिंग 4, डी-एलॉयिंग5,,6,एनीलिंग7,बेमेल क्रिस्टल जाली 2 या आकार का2कारावास2, 3पर एपिटैक्सियल विकास द्वारा स्थिर तनाव शुरू किया जा सकता है।4, पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्रियों में, क्रिस्टल ट्विनिंग8के कारण अनाज की सीमाओं के भीतर तनाव हो सकता है। सामग्री आर्किटेक्चर के साथ स्थिर तनाव की इष्टतम डिग्री का निर्धारण करने के लिए तनाव के प्रत्येक असतत स्तर के लिए एक नया नमूना डिजाइन करने की आवश्यकता होती है, जो समय लेने वाली और महंगी हो सकती है। इसके अलावा, स्थिर तनाव शुरू करने से अक्सर रासायनिक या लिगांड प्रभाव9,,10का परिचय होता है, जिससे तनाव योगदान को अलग करना मुश्किल हो जाता है। एक बाहरी बल द्वारा ठीक नियंत्रित एक गतिशील तनाव लागू करने के लिए एक सामग्री की संरचना की व्यवस्थित ट्यूनिंग की अनुमति देता है/
इलेक्ट्रोकैटेलिसिस पर गतिशील तनाव के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए, धातु या धातु ऑक्साइड लोचदार आकार या मात्रा ट्यूनेबल सब्सट्रेट्स पर जमा होते हैं, जैसे कार्बनिक पॉलिमर11,,12,,13,,14,,15 या एलॉय16,,17। यांत्रिक, थर्मल या विद्युत लोडिंग के अनुप्रयोगों के परिणामस्वरूप लोचदार सब्सट्रेट के झुकने, संपीड़न, विस्तार या विस्तार होता है, जो जमा उत्प्रेरक सामग्री पर तनाव-तनाव प्रतिक्रिया को और प्रेरित करता है। अब तक, गतिशील तनाव के माध्यम से उत्प्रेरक इंजीनियरिंग का शोषण विभिन्न धातु और अर्धचालक सामग्रियों की इलेक्ट्रोकैटेलाइटिक गतिविधियों को ट्यून करने के लिए किया गया है । उदाहरणों में एमओ2,एयू, पं, नी,,सीयू, डब्ल्यूसी,11, 12,,13,,14,ii) पर हाइड्रोजन इवोल्यूशन रिएक्शन (एएसईआर) एनआइओएक्स16,निकल-आयरन मिश्र14धातुओं पर ऑक्सीजन रिओस रिएक्शन (ओआरआर) पर पीडी12, ,15,,19,20शामिल हैं ।20 इनमें से अधिकांश रिपोर्टों में, पॉलीमिथाइल मेथाक्रिलेट (पीएमएमए) जैसे कार्बनिक पॉलिमर का उपयोग लोचदार सब्सट्रेट्स के रूप में किया जाता था। हमने पहले तनाव अध्ययन के लिए लोचदार धातु सब्सट्रेट्स के अनुप्रयोग का प्रदर्शन किया, जैसे स्टेनलेस स्टील16 और एक सुपरएलस्टिक/शेप-मेमोरी एनआईटीआई मिश्र धातु (नितिनोल17,,21)। नितिनोल का उपयोग ओआरआर19 के लिए प्लेटिनम फिल्मों के जमाव और ऊर्जा भंडारण22,,23के लिए बैटरी कैथोड सामग्री के जमाव के लिए एक लोचदार सब्सट्रेट के रूप में भी किया गया है । इसके आकार स्मृति और छद्म गुणों के कारण, एनआईटीआई एलॉय क्रमशः मध्यम गर्मी19 या यांत्रिक तनाव17लागू करके विकृत किया जा सकता है। कार्बनिक लोचदार सब्सट्रेट्स के विपरीत, धातु सब्सट्रेट्स को आमतौर पर आसंजन प्रमोटरों के जमाव की आवश्यकता नहीं होती है, अत्यधिक प्रवाहकीय होते हैं और आसानी से कार्यात्मक किया जा सकता है। नितिनोल का उपयोग स्टेनलेस स्टील (एसएस) के लिए अधिक लोचदार विकल्प के रूप में किया जाता है। जबकि एसएस को 0.2% तक तनावपूर्ण रूप से तनावपूर्ण किया जा सकता है, नितिनोल को 7% तक तनावपूर्ण रूप से तनावपूर्ण किया जा सकता है। नितिनोल अपने अद्वितीय गुणों को एक मार्टेंसिटिक सॉलिड स्टेट क्रिस्टल ट्रांसफॉर्मेशन के लिए बकाया है जो24,,25के बड़े लोचदार विकृतियों के लिए अनुमति देता है। दोनों सामग्री व्यावसायिक रूप से विभिन्न ज्यामिति (जैसे, पन्नी, तार और स्प्रिंग्स) में उपलब्ध हैं। जब लोचदार स्प्रिंग्स में आकार दिया जाता है, तो धातु के सब्सट्रेट्स का उपयोग महंगे इंस्ट्रूमेंटेशन की आवश्यकता के बिना इलेक्ट्रोकैटेलिसिस पर गतिशील तनाव के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है16; हालांकि, तनाव-तनाव प्रतिक्रिया को परिभाषित करना अन्य ज्यामिति की तुलना में अधिक चुनौतीपूर्ण है।
संक्रमण धातु उत्प्रेरक के साथ पिछले प्रयोगात्मक अध्ययनों में, तनाव के तहत उत्प्रेरक सतहों की गतिविधियों में परिवर्तन को डी-बैंड सिद्धांत26के रूप में जाना जाता है। इसके विपरीत, धातु ऑक्साइड पर तनाव का प्रभाव काफी अधिक जटिल है, क्योंकि यह बैंडगैप, वाहक गतिशीलता, विसारण और दोषों के वितरण और यहां तक कि प्रत्यक्ष/अप्रत्यक्ष संक्रमण21,27,28, 29,,,,30, 31को प्रभावित कर29,सकता31है। इसके साथ हम एन-टाइप डॉप्ड टीओ2 पतली फिल्मों की तैयारी और लक्षण वर्णन के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं, साथ ही ट्यूनबल, टेंसिनल स्ट्रेन के तहत इन फिल्मों की इलेक्ट्रो उत्प्रेरक गतिविधियों का अध्ययन करने के लिए प्रोटोकॉल भी प्रदान करते हैं। गतिशील तनाव के एक समारोह के रूप में विभिन्न सामग्रियों की इलेक्ट्रोकैटेलाइटिक गतिविधियों का अध्ययन करने के लिए समकक्ष प्रणाली लागू की जा सकती है।

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>109634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag/AgCl (3M NaCl) Reference Electrode</td>
			<td>BASi</td>
			<td>MF-2052</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alkaline Reference Electrode</td>
			<td>Basi</td>
			<td>EF-1369</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl alcohol, Pure, 200 proof, anhydrous, =99.5%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>459836</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MT I I / F u l l am SEMTester Series</td>
			<td>MTI Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitinol foil, 0.05mm (0.002in) thick, superelastic, flat annealed, pickled surface</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>45492</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PK-4 Electrode Polishing Kit</td>
			<td>BASi</td>
			<td>MF-2060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat 600D</td>
			<td>CHI instruments</td>
			<td>600D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pt wire</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>267228-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>221465</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>30743</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

applying dynamic strain on thin oxide films immobilized on a pseudoelastic nickel-titanium alloy

तनाव के माध्यम से भौतिक संरचना/कार्य का प्रत्यक्ष परिवर्तन अनुसंधान का एक बढ़ता हुआ क्षेत्र है जिसने सामग्रियों के उपन्यास गुणों को उभरने की अनुमति दी है । ट्यूनिंग सामग्री संरचना सामग्री पर लगाए गए बाहरी बल को नियंत्रित करके और तनाव-तनाव प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करके प्राप्त की जा सकती है (यानी, गतिशील तनावलागू करना)। इलेक्ट्रोएक्टिव पतली फिल्मों को आम तौर पर आकार या वॉल्यूम ट्यूनेबल इलास्टिक सब्सट्रेट्स पर जमा किया जाता है, जहां मैकेनिकल लोडिंग (यानी, संपीड़न या तनाव) फिल्म संरचना को प्रभावित कर सकती है और लगाए गए तनाव के माध्यम से कार्य कर सकती है। यहां, हम छद्म लोचदार निकल-टाइटेनियम मिश्र धातु (नितिनोल) के थर्मल उपचार द्वारा तैयार एन-टाइप डॉप्ड टाइटेनियम डाइऑक्साइड (टीओ2)फिल्मों को तनाव देने के तरीकों को संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं। वर्णित तरीकों का मुख्य उद्देश्य यह अध्ययन करना है कि तनाव धातु ऑक्साइड, विशेष रूप से हाइड्रोजन विकास और ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रियाओं की इलेक्ट्रोकैटेलाइटिक गतिविधियों को कैसे प्रभावित करता है। एक ही प्रणाली को अधिक मोटे तौर पर तनाव के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है । स्ट्रेन इंजीनियरिंग को सामग्री समारोह के अनुकूलन के साथ-साथ बाहरी तनाव नियंत्रण के तहत समायोज्य, बहुआयामी (फोटो) इलेक्ट्रोकैटेलाइटिक सामग्रियों के डिजाइन के लिए लागू किया जा सकता है।

एरोबिक स्थितियों(चित्रा 1)के तहत पूर्व-उपचारित एनआईटीआई फॉयल को 500 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्सीकृत किया जाता है। टाइटेनियम की ऑक्सोफिलिक प्रकृति के कारण, ऊंचा तापमान पर कैल्शियम के परिणामस्वर?...

Watch this Scientific Journal Video about Applying Dynamic Strain on Thin Oxide Films Immobilized on a Pseudoelastic Nickel-Titanium Alloy at JoVE.com

Applying Dynamic Strain on Thin Oxide Films Immobilized on a Pseudoelastic Nickel-Titanium Alloy

इलेक्ट्रोकैटेलिसिस, विशेष रूप से प्रोटॉन कमी और पानी ऑक्सीकरण पर तनाव के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए टीआईओ2 पतली फिल्मों पर गतिशील, तन्य तनाव लागू किया जाता है। टीओ2 फिल्में छद्म लोचदार निटी एलॉय (नितिनोल) के थर्मल ट्रीटमेंट से तैयार होती हैं।

एक छद्मस्टिक निकल-टाइटेनियम मिश्र धातु पर स्थिर पतली ऑक्साइड फिल्मों पर गतिशील तनाव लागू करना

Direct alteration of material structure/function through strain is a growing area of research that has allowed for novel properties of materials to ...

सामग्री के लिए व्यवहार्य बाहरी ताकतों को लागू करने की क्षमता हमें अपनी सतह के गुणों को बदलने के साथ-साथ इष्टतम उत्प्रेरक गतिविधियों को खोजने और नए गुणों को प्रदर्शित करने की अनुमति देती है। यह तकनीक हमें उपभेदों को लागू करने और तनाव की प्रत्येक विचारशील डिग्री के लिए कई सामग्री तैयार करने की आवश्यकता के बिना इलेक्ट्रो-उत्प्रेरक गतिविधियों पर उनके प्रभाव का अध्ययन करने की अनुमति देती है। इन तरीकों का उपयोग कई फिन फिल्मों और उनके इलेक्ट्रो-केमिकल गुणों जैसे इलेक्ट्रो-केमिकल एक्टिविटी और जंग का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है।निकल-टाइटेनियम सब्सट्रेट्स की रासायनिक और यांत्रिक पॉलिशिंग के लिए, सबसे पहले, सुपर-इलास्टिक निकल-टाइटेनियम के 0.05 मिलीमीटर मोटे टुकड़े को एक-बाय-पांच सेंटीमीटर स्ट्रिप्स में काटें, और क्रमिक रूप से 320, 600 और 1200-ग्रिट सैंड पेपर के साथ परिणामी नमूनों को पॉलिश करें। प्रत्येक पॉलिशिंग के बीच अल्ट्रा-शुद्ध पानी के साथ नमूना कुल्ला। अंतिम कुल्ला के बाद, एक माइक्रोन डायमंड, 0.3 माइक्रोन डायमंड, और 0.05 माइक्रोन-एल्यूमिना पॉलिश के साथ नमूना पॉलिश करें।पॉलिश करने के बाद, नाइट्रोजन के तहत नमूनों को सुखाने से पहले अल्ट्रा-शुद्ध पानी, आइसोप्रोपैनॉल, इथेनॉल और अल्ट्रा-शुद्ध पानी में अनुक्रमिक पांच मिनट के स्नान के साथ नमूनों को सोनिकेट करें। 50-नैनोमीटर मोटी रूटाइल-टाइटेनियम डाइऑक्साइड फिल्में तैयार करने के लिए, सूखने के बाद, पॉलिश निकल-टाइटेनियम पन्नी को 30 मिनट के लिए एरोबिक परिस्थितियों में 500 डिग्री सेल्सियस ओवन में रखें। हीटिंग के कारण सतह का रंग ग्रे से नीले-बैंगनी रंग में बदल जाएगा।गर्म फिल्म के नमूनों के लिए तन्य तनाव लागू करने के लिए, धीरे से एक यांत्रिक परीक्षक में एक पन्नी क्लैंप, पन्नी के एक सेंटीमीटर प्रत्येक छोर पर उजागर छोड़ । फिर, दो मिलीमीटर प्रति मिनट की दर से निकल-टाइटेनियम, टाइटेनियम डाइऑक्साइड के नमूने को तनाव दें, जिससे तनाव शून्य से तीन प्रतिशत तक हो । इलेक्ट्रो-केमिकल मापन शुरू करने से पहले, पन्नी को पांच न्यूटन तक प्री-स्ट्रेन करें।लागू तनाव के तहत इलेक्ट्रो-रासायनिक प्रयोगों का संचालन करने के लिए, निकल-टाइटेनियम, टाइटेनियम डाइऑक्साइड पन्नी के आसपास ढीला एक कस्टम निर्मित इलेक्ट्रो रासायनिक सेल इकट्ठा । यह सुनिश्चित करने के लिए कि पन्नी का केंद्र उजागर हो, सावधानी से कोशिका को बीच में स्थिति में रखें। इलेक्ट्रो-केमिकल मापन के लिए समाधान-तंग कोशिका बनाने और इलेक्ट्रोलाइट के साथ सेल को भरने के लिए सेल को धीरे-धीरे नमूने पर कस लें।नाइट्रोजन के साथ धीरे-धीरे समाधान को मिटाने के बाद, तनाव को शून्य से 0.5 प्रतिशत तक बढ़ाएं और चक्रीय फोटोमेट्री या रैखिक स्वीप फोटोमेट्री माप का संचालन करें। इलेक्ट्रोलाइट, चांदी, सिल्वर क्लोराइड के रूप में इलेक्ट्रोलाइट, सिल्वर क्लोराइड के रूप में 0.5 मोलर सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करके हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया प्रयोग करने के लिए, और दस सेंटीमीटर लंबाई, 0.5 मिलीमीटर व्यास को काउंटर-इलेक्ट्रोड के रूप में प्लेटिनम तार को कुंडलित किया गया। ओपन सर्किट वोल्टेज के बीच क्षमता को स्कैन करके 0.8 गुना बनाम RHE, जो रिवर्सिबल हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड है, जो उच्चतम संभावित मूल्य और पांच से पचास मिली-वोल्ट प्रति सेकंड की स्कैन दर से शुरू होता है।इलेक्ट्रोलाइट, पारा, संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में एक मोलर सोडियम हाइड्रोक्साइड का उपयोग करके ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया प्रयोग करने के लिए, और काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में एक कुंडलित प्लेटिनम तार, ओपन सर्किट वोल्टेज के बीच दो वोल्ट बनाम आरई के बीच क्षमता को स्कैन करें, जो सबसे कम संभावित मूल्य और प्रति सेकंड पांच से पचास मिल्ली-वोल्ट की स्कैन दर से शुरू होता है। माप को पूरा करने के बाद, निकल-टाइटेनियम, टाइटेनियम डाइऑक्साइड पन्नी के आसपास इलेक्ट्रो-केमिकल सेल को ढीला करें ताकि नमूना स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित हो सके और पन्नी के चारों ओर असेंबली को फिर से संगठित करने के लिए सेल को नमूने पर धीरे से कस सके। फिर, 0.5 से एक प्रतिशत तक तनाव बढ़ाने और इलेक्ट्रो-रासायनिक प्रयोगों को दोहराने से पहले इलेक्ट्रोलाइट को फिर से भरें और शुद्ध करें।यह निर्धारित करने के लिए कि क्या हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया गतिविधियों में वृद्धि इलेक्ट्रो-सक्रिय सतह में वृद्धि के कारण होती है, एक संभावित सीमा पर विभिन्न स्कैन दरों पर चक्रीय फोटोमेट्री चलाएं जिस पर फैराडिक धाराएं नगण्य हैं, ताकि धाराएं केवल इलेक्ट्रिक डबल लेयर के चार्ज-डिस्चार्ज का प्रतिनिधित्व करें और धाराओं बनाम स्कैन दरों को प्लॉट करें। फटा फिल्मों के लक्षण वर्णन के लिए, एक ५० नैनोमीटर टाइटेनियम ऑक्साइड पन्नी तीस मिनट या उससे अधिक समय के लिए सात प्रतिशत पर तनावपूर्ण रखने के लिए, इलेक्ट्रो रासायनिक माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग द्वारा खुर के लिए सतह का विश्लेषण करने से पहले । फिर, प्राचीन और जानबूझकर फटा टाइटेनियम डाइऑक्साइड फिल्मों के साथ प्राचीन और जानबूझकर फटा टाइटेनियम डाइऑक्साइड फिल्मों के साथ इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी या इलेक्ट्रो केमिकल सेल स्कैनिंग के लिए एक उचित नमूना धारक के साथ किसी भी वांछित माप आचरण अलग संवर्द्धित, वृद्धि हुई है और तनाव मूल्यों में कमी आई ।एक नमूने के सतह लक्षण वर्णन के लिए, इलेक्ट्रो-रासायनिक माप के बाद, किसी भी अवशिष्ट हल को हटाने और तन्य स्ट्रेचर में कुल्ला पन्नी को इकट्ठा करने के लिए पानी से नमूना धोएं। तनावपूर्ण नमूने के आसपास कस्टम निर्मित नमूना धारकों को सुरक्षित करें। नमूना सतहों तो मानक प्रोटोकॉल के अनुसार इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता है ।500 डिग्री सेल्सियस पर निकल-टाइटेनियम पन्नी के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप कैल्शियम और रूटाइल टाइटेनियम डाइऑक्साइड की सतह परत होती है। परत की मोटाई और एन-प्रकार डोपिंग की डिग्री एनलिंग समय और तापमान से प्रभावित होती है, जैसा कि तीस मिनट के हीटिंग के बाद ग्रे से एक समान नीले-बैंगनी रंग में रंग परिवर्तन से संकेत मिलता है। लंबे समय तक गर्म समय, मोटा टाइटेनियम डाइऑक्साइड फिल्मों में परिणाम है, और नीले-बैंगनी रंग के एक क्रमिक नुकसान के साथ कर रहे हैं ।थर्मल और यांत्रिक तनाव के तहत नितिनोल व्यवहार, दो अलग-अलग मार्टेंसाइट क्रिस्टल चरणों के बीच एक रिवर्सिबल सॉलिड स्टेट चरण परिवर्तन को दर्शाता है, जिससे यह एक लोचदार सामग्री के बजाय एक छद्म-लोचदार बन जाता है। इलेक्ट्रो-केमिकल सिस्टम जैसे फैराडिक बनाम नॉन-फैराडिक रेंज को समझने के लिए चक्रीय फोटोमेट्री और रैखिक स्वीप फोटोमेट्री प्रयोग महत्वपूर्ण हैं। इसके अलावा इलेक्ट्रो-केमिकल लक्षण वर्णन, तनाव के साथ इलेक्ट्रोड सतह पुनः गतिविधियों में परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए इलेक्ट्रो-रासायनिक बाधा शामिल कर सकते हैं।यह निर्धारित करने के लिए कि क्या हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया और ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया गतिविधियों में वृद्धि केवल इलेक्ट्रो-एक्टिव सतह में वृद्धि के कारण होती है। क्षमता माप विभिन्न तनाव मूल्यों पर किया जा सकता है। आगे यह निर्धारित करने के लिए कि क्या तनाव के साथ इलेक्ट्रो गतिविधियों में परिवर्तन लागू तन्य तनाव के तहत लोचदार या अ लोचदार विरूपण के कारण होते हैं, प्रयोग प्राचीन और जानबूझकर फटा टाइटेनियम डाइऑक्साइड फिल्मों के साथ आयोजित किया जा सकता है ।नमूना प्राप्त करने के लिए और अधिक परिणाम पैदा करने के लिए ठीक से घुड़सवार किया जाना चाहिए। इस स्टेंसिल स्ट्रेचर को कई अलग-अलग लक्षणों और तकनीकों में शामिल किया जा सकता है, जिसमें स्पेक्ट्रोस्कोपी, ट्रांस-रिब्सक्रिप्शन, कॉन्फोकल रमन या प्रोब माइक्रोस्कोपी शामिल हैं।

Research

JoVE Journal

Chemistry

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microfluidic घुसपैठ के माध्यम से तीन dimensionally Microstructured nanocomposites का विनिर्माण

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Reductive Electropolymerization of a Vinyl-containing Poly-pyridyl Complex on Glassy Carbon and Fluorine-doped Tin Oxide Electrodes

बेजान कार्बन और फ्लोरीन-डाल दिया गया टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड पर एक विनील युक्त पाली pyridyl परिसर की reductive Electropolymerization

Controllable electrode surface modification is important in a number of fields, especially those with solar fuels applications. Electropolymerization is ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

परिसर ऑक्साइड फिल्मों की पतली epitaxial विकास के लिए atomically परिभाषित टेम्पलेट्स

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

क्लोराइड आयनों के गतिशील विद्युत मापन

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films

दर निर्भर ellipsometry माप शीतलक पतला ग्लासी फिल्म्स की गतिशीलता निर्धारित करने के लिए

This report aims to fully describe the experimental technique of using ellipsometry for cooling rate dependent Tg (CR-Tg) experiments. These measurements ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

रासायनिक समाधान बयान से सिलिकॉन पर Macroporous Epitaxial क्वार्ट्ज फिल्म्स की तैयारी

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

पर सीडीएसई @ सीडीएस Nanorods इरिडियम आक्साइड नैनोकणों के प्रकाश रासायनिक ऑक्सीडेटिव विकास

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

केशिका वैद्युतकणसंचलन रीयल टाइम में chitosan फिल्में पर पेप्टाइड ग्राफ्टिंग नजर रखने के लिए

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...