מערך צפיפות ultrahigh של nanowires אורגני קטן מולקולרי בציר אנכי על מצעים שרירותיים

המטרה הכוללת של הליך זה היא לייצר מערך של ננו-חוטים אורגניים מיושרים אנכית בתוך תבנית נקבובית. זה מושג על ידי הכנת מצע לאנודיזציה על ידי ליטוש פני השטח של נייר אלומיניום או הנחת סרט דק של אלומיניום על מצע שרירותי. השלב השני הוא אנודיזציה של רדיד האלומיניום המלוטש או הסרט הדק של אלומיניום המופקד על מצע שרירותי.

השלב האחרון הוא להפקיד חומר אורגני בנקבוביות התבנית באמצעות חתונת תבנית חדשה בסיוע צנטריפוגה. בסופו של דבר, מיקרוסקופ אלקטרונים סורק משמש כדי להראות את קיומם של חוטי ננו אורגניים בתוך הנקבוביות של תבנית תחמוצת האלומיניום הימית. הרעיון לשיטה זו עלה לראשונה כאשר התקשיתי למלא את הנקבוביות של תבניות אלומיניום אנודיות בשיטות הרטבת תבניות מסורתיות.

החלטתי להשתמש בכוח הצנטריפוגלי של צנטריפוגה כדי לדחוף או לסייע בחדירת התמיסה לנקבוביות. ראשית חותכים כשני סנטימטרים על שני סנטימטרים, יריעות אלומיניום לא מלוטש בטוהר גבוה בעובי של 250 מיקרומטר, טובלים מספר קטן של היריעות וכוס של תחריט חומצה זרחתית חנקתית ב-80 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות לאחר התחריט, מנטרלים את נייר הכסף על ידי טבילתם במים ומניחים בנתרן הידרוקסיד טוחנת אחת למשך 20 דקות. לאחר מכן יש לשטוף את נייר הכסף במים המיוננים.

לאחר מכן, טען את יריעות האלומיניום המלוטשות לתאים שטוחים ומלא אותן בחומצה אוקסלית 3%. לאחר מכן אנודיז את היריעות למשך 15 דקות בהטיה של 40 וולט DC לאחר האנודיזציה, טבלו את הדגימה בכוס של תחריט חומצה זרחתית כרומית ב-60 מעלות צלזיוס למשך כ-30 דקות. כדי להסיר את שכבת התחמוצת הראשונית, יישר מחדש את נייר הכסף בתא השטוח, כך שאותו אזור אנודייז בעבר ייחשף שוב לאלקטרוליט.

חזור על תהליך האנודיזציה עם חומצה אוקסלית 3% למשך 2.5 דקות ב-40 וולט DC. הטיה טבלו את תבנית ה-A a O בחומצה זרחתית 5% בטמפרטורת החדר כדי לדלל את שכבת המחסום בתחתית הננו-נקבוביות ולהרחיב את קוטר הננו-נקבוביות לכ-60 עד 70 ננומטר לאחר 40 דקות, הסירו את התבנית מהכוס ושטפו אותה במים המיוננים. הפקידו את המערכת הרב-שכבתית הבאה ברצף על זכוכית נקייה.

מחליק 20 ננומטר של טיטניום דו חמצני באמצעות שקיעת שכבה אטומית, שבעה ננומטר של זהב באמצעות התזה ומיקרומטר אחד של אלומיניום באמצעות התזה. לאחר הוצאת הדגימות מתא הוואקום, חבר אלקטרודת נייר כסף למשטח הסרט הדק של האלומיניום לאנודייז. בעזרת אפוקסי כסף מוליך, טען את הדגימה לתא השטוח ומלא אותה בחומצה אוקסלית 3%.

לאחר מכן אנודיז את סרט האלומיניום הדק למשך ארבע דקות בהטיה של 30 וולט DC מבלי להסיר את הדגימה מהתא השטוח. שוטפים את התא במים נטולי יונים. יוצקים 60 מעלות צלזיוס ch תחריט חומצה זרחתית כרומית לתא השטוח, ומניחים בצד למשך שעה.

לאחר מכן, חזור על שלבי האנודיזציה והתחריט תוך שימוש בתנאים שתוארו קודם לכן. לאחר שטיפה במים מיוננים, מלאו את התא בחומצה אוקסלית 3% ואנודיז בפעם האחרונה באותם תנאים כמו קודם. עקוב אחר זרם המערכת ועצור את האנודיזציה כאשר נצפתה עלייה חדה בזרם.

לאחר מכן, בצע שלב הרחבה גרוע על ידי טבילת התבנית בחומצה זרחתית של 5% בטמפרטורת החדר. לאחר 40 דקות מוציאים את התבנית מהכוס ושוטפים אותה במים נטולי יונים. טען את התבניות בתחתית מבחנה צנטריפוגה כך שהאזור האנודייז פונה לחלק העליון של המבחנה.

בעזרת פיפטה מלאו את המבחנות במספיק תמיסות PCB כך שכל תבנית שקועה לחלוטין. לאחר מכן טען את המבחנות בצנטריפוגה והפעל במשך חמש דקות במהירות של 6,000 סל"ד. לאחר שהצנטריפוגה נעצרה, פרקו את המבחנות ושפכו את תמיסת ה-PCBM.

הסר את התבניות מהמבחנות והניח אותן בצד לייבוש. חזור על השלבים הקודמים כך שבוצעו בסך הכל חמש עד 10 ריצות צנטריפוגות. לבסוף, הסר כל דגימה מתחתית המבחנות והשתמש במקלון צמר גפן ספוג טולואן כדי לנקות בעדינות את פני השטח של, כפי שמעידים התמונות המוצגות כאן.

שיטת יציקת צנטריפוגה זו מייצרת חוטי ננו רציפים. חוטי הננו המיוצרים בתוך הנקבוביות של תבנית a a O מיושרים אנכית, אחידים ומבודדים חשמלית זה מזה עם תחתית מכוסה. ניתן לייצר זאת בהצלחה על מספר מצעים שונים, מה שמוביל ליישום פוטנציאלי של מבנים אלה במכשירים רבים ושונים.

כדי לוודא עוד יותר שהחומר בתוך הנקבוביות הוא PCBM, בוצעה ספקטרוסקופיה של ננו-חוטים ראמן של תבניות השדה. נתוני הראמן הושוו לספקטרום של סרטים דקים של PCBM וטבעות מלאות יותר שנמצאו בספרות. פסגות נצפו ב-14, 30, 14, 63 ו-1577 סנטימטרים הפוכים, התואמים את מצבי T one, U, 4, a G, 2 ו-HG 8 בהתאמה.

מספרים אלה תואמים היטב את ערכי הספרות של 14, 29, 14, 70 ו-1575 סנטימטרים הפוכים עבור PCB bbm טהור עבור אותם מצבים בהתאמה. בנוסף, זה מראה שאין שינוי משמעותי בפסגות הראמן עקב גיאומטריית ננו-חוטים, ומאשר את נוכחותם של ננו-חוטי PCB בתוך הנקבוביות לפני שאנו עוקבים אחר הליך זה. ניתן להשתמש בשיטות אחרות כמו תצהיר אלקטרו של ננו-חוטים מתכתיים או התזה של מתכות סרט דק לייצור מכשירים ליישומים כמו ספינטרוניקה, אופטיב, אלקטרוניקה, פוטו-וולטאים, חישה כימית ומטא-חומרים.