Baserad Fabricering för ElektronMikroskop och Nano-Mekaniskt Testa

Vid Professorn Gurpreet Singh

Gurpreet Singh, för Professor för Assistent, Mekanisk och Kärn- Iscensätta Avdelning, 3002 Rathbone Hall, Kansas Delstatsuniversitet Manhattan, Kansas 66506, USA
Motsvarande författare: gurpreet@ksu.edu

Tidig sortforskningen som gäller behandlig och nano-mekaniskt testa av individnanostructures, visades, genom bruk av det atom- styrkamikroskopet (AFM) och att avläsa gräva baserade (STM) system för mikroskopet [1-4]. För den första tiden, för under-nanometer för dessa mikroskop tillåten observation såväl som växelverkan fjäll med prov. Mest av arbetet som gäller mekanisk rekvisita för grund av nanotubes, gjordes av baserad AFM ytbehandlar behandligar på en planar substrate. Genom Att Använda en kormicroscopyspets, kunde individnanotubes lokaliseras och transporteras, genom rullande och att glida; ultimately kunde de klippas till rätten storleksanpassar (vid driftigt). Erbjudandefördel för Dessa mikroskop benämner in av upplösningen, men det finns en ha som huvudämne nedåtgående till någon AFM/STM baserad behandligsstrategi; bristen av att avbilda för real-time och begränsningen av behandlig till planar ytbehandlar, som gör några funktioner omöjliga.

I de sist få åren strålar scanningelektron (SEM)mikroskopet, den fokuserade jonen mikroskopet (FIB), och överföringselektronmikroskopet (TEM) baserade nano-behandlig system har startat att byta ut AFMEN (baserade system) [5-8]. Nano-strukturerar 3-D behandlig för SEM-/FIBerbjudanden av i real-time. Den mer rymliga kammaren av denna sort av mikroskopet låter beslag av större prov. Även Om upplösningen g vid en SEM 2000 är en beställa av storlek mindre än, det av en TEM eller en AFM, är det vanligt den ansedda godan nog för val, avskiljande, behandlig, enhet såväl som att testa av nano-mekaniska apparater.

Vår forskninggrupp har varit involverad i SEM 2000 och FIBEN baserad behandlig för utvärdering för mekanisk egenskap för grund såväl som fabricering av `-motståndskraftig-av-principen' apparater. Rikta beskådar av SEM 2000, återstår där riskerar lite för otydlighet i de experimentella datan, Sedan den hela fabriceringen och att testa bärs ut under. Dr.en Singh och hans lag [7-8] har visat fabricering och att testa till två baserade apparater (NT) för individ nanotube: a) en apparat för individ NT/sphere för bruk som en styrkaavkännare [7] och b,) som en prototypmicrotome CNT nano-baktalar för att dela upp av biologiska material [8].

Figurera 1: Nano-Apparater som fabricerades och testades av bruk av en SEM 2000, baserade nanomanipulationsystemet. (a) Apparaten för NT-/spherestyrkaavkännaren, ser att att hänvisa till [7] för specificerar. (b) Kolnanotubeprototypen nano-baktalar, ser att att hänvisa till [8] för specificerar.

NT-/sphereapparaten inkorporerar en polystyrenmicrosphere pryder med pärlor fäst till individen mång--walled kol en nanotube som (MWCNT) visas i Fig. 1 (a). Apparaten har applikationer, i att studera celldeformeringuppförande, genom att mäta avböjningen av spheren optiskt, sedan spheren är stor nog att avkännas exakt med optiska metoder [7,9]. Vi har fortsatt för att fungera med forskninggrupper på Nationalet Institute of Standards and Technology (MaterialPålitlighet och OptoelectronicsUppdelning) för att undersöka nya applikationer av denna apparat, och så långt har vi varit kompetent att visa: kalibrering (a) av avkännaren som mycket fäller ned spänna av piconewton och (b) Att Använda för styrkor dvs., NT-/sphereordningen för tävlan av en cellnucleus för kalibreringsstudier genom att använda optisk sammanhållningtomography (OCT) [9].

Prototypen nano-baktalar apparaten består av en CNT som sträcks mellan två tungstenvisare (som tillsammans rymms på en glass substrate). I-situ transverse ladda testar på nano-baktala indikerade att fel var på svetsningen (CNTEN var opåverkad vid den applicerade styrkan) som visades i Fig. 1 (b). Mätt apparatstyrka var ~0,14 GPa som motsvarar till en svetsning som bryter styrka av ~10-7 N. Fördriva de bita experimenten som utförs på etttäckt eponkådaprov (biologisk cellplasticizer) visade att inryckningen markerar tack vare NTEN [7].

Figurera 2: Den MEMS baserade tänjbara testeren som sträcker en individ (lämnad) MWCNT, och motsvarar spänning-anstränger täppan (rätt), ser att att hänvisa till [10] för mer specificerar.

Vår strömforskning på Nanoscience och IscensättaLabbet på den Kansas Delstatsuniversiteten fokuseras på syntes och mekaniskt testa av polymer-härledde sammansatt nanowires för keramisk SiCN-Kol nanotube [11-12]. Polymer-Härledd keramik är unik, som de har visats för att ställa ut blandad rekvisita av polymrer, keramik och graphene i allmänhet. Vi framkallar väg försöksvis att bestämma den mekaniska styrkan av individnanowires genom att använda den MEMS baserade tänjbara plattformen (samarbete med Dr. Victor Ljus av Universitetar av Colorado på Stenblocket). Vi har föregående visat de tänjbara testa kapaciteterna av en sådan MEMS-tester, som en individ MWCNT sträcktes för att bryta i demonstrering av typisk teleskopiskt funktionsläge av fel i MWCNTs, Fig. 2 [10]. Böja testar utförs av bruk enbaserad inre SEM 2000 för system som är liknande att hänvisa till [7].

Avslutningsvis har inledningen av SEM 2000-baserade behandligssystem in i att iscensätta forskning förhöjt vår överenskommelse av detmekaniska fenomen i nanostructures 1-D såväl som har öppnat nya avenyer för fabricering av olika prototypnanoscaleapparater. Ska Detta har att ha som huvudämne verkställer, i att forma framtiden av nanotechnologyforskning.

Tack till personer

Gurpreet Singh skulle något liknande för att tacka den Kansas Delstatsuniversiteten för start-up fonder för släkt forskning som utfördes för närvarande i vårt labb.

Hänvisar till

  1. E.W. Wong, P.E. Sheehan och C.M. Lieber. Nanobeam mekaniker: spänst, styrka och toughness av nanorods och nanotubes. Vetenskap 277, 1971 (1997).
  2. M.R. Falvo, G.J. Clary, R.M. Taylor II, V. Chi, F.P. Bäck, Jr., S. Washburn och R. Extrafin. Att Böja och att spänna fast av kolnanotubes under stort anstränger. Natur (London) 389: 582 (1997).
  3. Collins SIDA, Zettl A, Bando H, Thess A och BETRÄFFANDE Smalley. Nanotube nanodevice. Vetenskap 278 (5335): 100-103 (1997).
  4. Tombler TW, Zhou CW, Alexseyev L, Kong J, Dai HJ, för Lei L, Jayanthi CS, Tang MJ och Wu SY. Vändbara elektromekaniska kännetecken av kolnanotubes under lokal-sond behandlig. Natur 405 (6788): 769-772 (2000).
  5. M.F. Yu, O. Lourie, M.J. Dyer, K. Moloni, T.F. Kelley och R.S. Ruoff. Styrka och avbrottsmekanismen av multiwalled kolnanotubes under tänjbart laddar. Vetenskap 287: 637 (2000).
  6. Zhu och Espinosa. Ett elektromekanisk materiellt testa system för i situelektronmicroscopy och applikationer. Proc. MedborgareAkademi av Vetenskaper 102: 14503 (2005).
  7. G. Singh, P. Rice och R.L. Mahajan. Fabricering och mekanisk karakterisering av en styrkaavkännare som baseras på en individkolnanotube. Nanotechnology 18 475501 (2007).
  8. G. Singh, P. Rice, R.L. Mahajan och J.R. McIntosh. Fabriceringen och karakteriseringen av en baserad CNT nano-baktalar. Nanotechnology 20 095701 (2009).
  9. T. Dennis, S. Dyer, A. Dienstfrey, G. Singh och P. Rice. Analysera kvantitativa ljusa spridningspectra av fantomer som mätas med optisk sammanhållningtomography. Föra Journal över av BiomedicalOptik, 13, 024004 (2008).
  10. J.J. Bryna, J.W. Suk, G. Singh, A.I. Baca, D.A. Dikin, R.S. Ruoff och V.M. Ljus. Microsystem för elektromekaniska mätningar för nanofiber. Avkännare och Utlösare A: Läkarundersökningen Volym 155, Utfärdar 1 Sida 1-7 (2009).
  11. J.H. Lehman K.E. Hurst, G. Singh, E. Mansfield, J.D. Perkins och C.L. Cromer. Kärna ur-Shell komposit av SiCN och multiwalled kolnanotubes från toluenespridning. Föra Journal över av MaterialVetenskap 45:4251-4254 (2010).
  12. G. Singh, S. Priya, M. Hossu, S.R. Schah, S. Grover, Ali R Koymen och R.L. Mahajan. Elektrisk och magnetisk karakterisering för Syntes, av kärna ur-Shell kolnanotube - SiCN nanowires. Material Märker, Volym 63, Utfärdar 28, Sida 2435-2438: (2009).
Date Added: Apr 25, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 07:23

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