Электронный Кинескоп Основал Изготовление и Nano-Механически Испытание

Профессором Gurpreet Singh

Gurpreet Singh, Инженерный Отдел Ассистента Профессора, Механически и Ядерных, 3002 Rathbone Hall, Государственный Университет Манхаттан Канзас, Канзас 66506, США
Соответствуя автор: gurpreet@ksu.edu

Предыдущее исследование включая манипуляцию и nano-механически испытание индивидуальных nanostructures было продемонстрировано при помощи атомного микроскопа усилия (AFM) и микроскоп прокладывать тоннель скеннирования (STM) основал системы [1-4]. Для the first time, эти микроскопы позволили замечанию так же, как взаимодействию маштаба sub-нанометра с образцом. Большая Часть из работы включая основные механически свойства nanotubes была сделана манипуляциями основанными AFM поверхностными на плоскостном субстрате. Используя острую подсказку микроскопии, индивидуальные nanotubes смогли быть расположены и транспортированы путем свертывать и сползать; в конечном счете они смогли быть отрезаны к правому размеру (путем нажимать). Преимущество предложения Этих микроскопов оперируя понятиями разрешения но там одно главное оборотная сторона к любой основанной AFM/STM стратегии манипуляции; отсутсвие в реальном масштабе времени воображения и ограничение манипуляции к плоскостным поверхностям, которая делает некоторые деятельности невозможным.

В последнем немногие леты, электронный кинескоп скеннирования (SEM), сфокусировали микроскоп луча иона (FIB) и основанный (TEM) просвечивающий электронный микроскоп системы nano-манипуляции начинал заменить AFM (основанные системы) [5-8]. SEM/FIB предлагает 3-D манипуляцию nano-структур в реальное временя. Более просторная камера этого вида микроскопа позволяет устанавливать более большого образца. Хотя разрешение обеспечило SEM порядок величины чем то из TEM или AFM, его обычно учтено хорошей достаточно для выбора, разъединения, манипуляции, агрегата так же, как испытания nano-механически приборов.

Наша исследовательская группа включилась в SEM и основанную FIB манипуляцию для основных оценки механически свойства так же, как изготовления приборы доказательств--принципа `'. С всего изготовления и испытания уносит под сразу взглядом SEM, там остает меньшим шансом для неоднозначности в экспериментальных данных. Др. Singh и его команда [7-8] демонстрировал изготовление и испытание до 2 прибора индивидуала (NT) основанных nanotube: a) индивидуальный прибор NT/sphere для пользы как датчик усилия [7] и b) nano-нож микротома CNT прототипа для распределять биологических материалов [8].

Диаграмма 1: Nano-Приборы изготовленные и испытанные при помощи SEM основали систему nanomanipulation. (a) Прибор датчика усилия NT/sphere, видит справку [7] для деталей. (b) Nano-нож прототипа nanotube Углерода, видит справку [8] для деталей.

Прибор NT/sphere включает шарик микросферы полистироля прикрепленный к multi-огороженному индивидуалом nanotube углерода (MWCNT), показанному в FIG. 1 (a). Прибор имеет применения в изучать деформационное поведение клетки путем измерять отклонение сферы оптически, в виду того что сфера большая достаточно быть обнаруженным точно с оптически методами [7,9]. Мы продолжались работать с исследовательскими группами на Национальном институте стандартов и технологий (Надежность Материалов и Разделение Оптической электроники) для того чтобы исследовать новые применения этого прибора и до тех пор мы могл продемонстрировать: тарировка (a) датчика очень для того чтобы понизить ряд piconewton и (b) Использовать усилий т.е., расположение NT/sphere для подражать клеточному ядру для тарировки изучает используя оптически томографию сцепления (OCT) [9].

Прибор nano-ножа прототипа состоит из CNT протягиванный между 2 иглами вольфрама (, котор держат совместно на стеклянном субстрате). В-situ испытаниях боковой нагрузки по nano-нож показал что отказ находился на сварке (CNT было без изменений усилием прикладной), показанной в FIG. 1 (b). Измеренная прочность прибора была ~0,14 GPa, соответствие к сварке ломая усилие N.-7 ~10. Пока режа эксперименты выполнили на метках золот-покрынных вмятия образца смолаы epon (биологического пластификатора клетки) показанных должных к NT [7].

Диаграмма 2: Тестер основанный MEMS растяжимый протягивая индивидуальное (выйденное) MWCNT и соответствуя график сжатие-деформации (правый), видит справку [10] для больше деталей.

Наше настоящее исследование на Nanoscience и Лаборатории Инджиниринга на Государственном Университете Канзас сфокусировано на синтезе и механически испытании полимер-выведенных nanowires керамического nanotube SiCN-Углерода составных [11-12]. Полимер-Выведенная керамика уникально, по мере того как они были показаны, что показывают смешанные свойства полимеров, керамики и graphene вообще. Мы начинаем пути экспириментально определить механически прочность индивидуальных nanowires используя платформу основанную MEMS растяжимую (сотрудничество с Др. Виктором Ярк Университета Колорадо на Боулдере). Мы ранее демонстрировали растяжимые возможности испытания такого тестера в котором индивидуальное MWCNT было протягивано для того чтобы сломать демонстрировать типичный телескопичный режим отказа в MWCNTs, FIG. 2 MEMS [10]. Пробы на изгиб выполняются пользой AFM-основанная система внутри SEM, подобных к справке [7].

В заключение, введение SEM-основанных систем манипуляции в научно-исследовательскую работу увеличило наше вникание nano-механически явления в nanostructures 1-D так же, как раскрыло новые бульвары для изготовления различных приборов nanoscale прототипа. Это будет иметь главное влияние в формировать будущее исследования нанотехнологии.

Подтверждения

Gurpreet Singh хотел было бы возблагодарить Государственный Университет Канзас для start-up фондов для родственного исследования в настоящее время будучи выполнянным в нашей лаборатории.

Справки

  1. E.W. Wong, P.E. Sheehan, и C.M. Lieber. Механики Nanobeam: упругость, прочность, и твёрдость nanorods и nanotubes. Наука 277, 1971 (1997).
  2. M.R. Falvo, G.J. Clary, R.M. Тейлор II, V. Хи, F.P. Ручеек, Jr., S. Washburn, и R. Superfine. Гнуть и buckling nanotubes углерода под большим напряжением. Природа (Лондон) 389: 582 (1997).
  3. СТРАНИЦА Collins, RE Zettl A, Bando H, Thess A и Smalley. Nanodevice Nanotube. Наука 278 (5335): 100-103 (1997).
  4. Tombler TW, CS Zhou CW, Alexseyev L, Kong J, Dai HJ, Леев L, Jayanthi, Тянь MJ и Wu SY. Реверзибельные электро-механические характеристики nanotubes углерода под манипуляцией местный-зонда. Природа 405 (6788): 769-772 (2000).
  5. M.F. Yu, O. Lourie, M.J. Dyer, K. Moloni, T.F. Kelley, и R.S. Ruoff. Прочность и механизм ломать multiwalled nanotubes углерода под нагрузкой при испытании на разрыв. Наука 287: 637 (2000).
  6. Zhu и Espinosa. Электро-механическая система материального испытания для в электронной микроскопии и применений situ. Proc. Государственная Академия Наук 102: 14503 (2005).
  7. G. Singh, P. Рис, и R.L. Mahajan. Изготовление и механически характеризация датчика усилия основанного на индивидуальном nanotube углерода. Нанотехнология 18 475501 (2007).
  8. G. Singh, P. Рис, R.L. Mahajan, и J.R. McIntosh. Изготовление и характеризация CNT основали nano-нож. Нанотехнология, 20 095701 (2009).
  9. T. Дэннис, S. Dyer, A. Dienstfrey, G. Singh, и P. Рис. Анализировать количественные спектры светлый разбрасывать фантомов измерил с оптически томографией сцепления. Журнал Биомедицинской Оптики, 13, 024004 (2008).
  10. J.J. Брайн, J.W. Suk, G. Singh, A.I. Baca, D.A. Dikin, R.S. Ruoff, и V.M. Ярк. Микросистема для измерений nanofiber электро-механических. Датчики и Приводы A: Медицинский Осмотр, Том 155, Страница 1-7 Вопроса 1 (2009).
  11. J.H. Lehman, K.E. Hurst, G. Singh, E. Mansfield, J.D. Perkins, и C.L. Cromer. смесь Сердечник-Раковины SiCN и multiwalled nanotubes углерода от рассеивания толуола. Журнал Науки Материалов 45:4251-4254 (2010).
  12. G. Singh, S. Priya, M. Hossu, S.R. Shah, S. Grover, Али R Koymen, и R.L. Mahajan. Характеризация Синтеза, электрических и магнитных nanotube углерода сердечник-раковины - nanowires SiCN. Письма Материалов, Том 63, Вопрос 28, Страница 2435-2438: (2009).
Date Added: Apr 25, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 07:17

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit