הכנה ואפיון של C60/Graphene היברידית Nanostructures
Summary
כאן אנו מציגים פרוטוקול להרכבת C60/graphene היברידית nanostructures על ידי אידוי תרמי הפיזי. במיוחד, מניפולציה נאותה של התצהיר ותנאים מחזק לאפשר השליטה היצירה של 1D ו- C 1D הקבועה60 מבנים על גראפן גלי.
Abstract
התצהיר תרמי פיזי בסביבה ואקום גבוה היא שיטה לשליטה ונקייה בדיית nanostructures מולקולרית הרומן על גרפן. אנו מציגים שיטות הפקדת וטיפול פסיבי C60 מולקולות על גלי גראפן לקדם את המרדף של יישומים משהבין כי מעורבים 1 D C60/graphene היברידית מבנים. טכניקות המיושמות ב תערוכות הזה הם ובצוע מערכות ואקום גבוה עם הכנה אזורים מסוגל לתמוך בתצהיר מולקולרית, כמו גם חישול תרמי של הדגימות. אנו מתמקדים התצהיר60 C בלחץ נמוך באמצעות תא קנודסן תוצרת בית המחוברים למערכת מיקרוסקופ מנהור מינהור סריקה. מספר מולקולות שהופקדו מוסדר על ידי שליטה הטמפרטורה של התא קנודסן ואת הזמן התצהיר. חד-ממדי (1 ד) C60 שרשרת מבנים עם רוחב של שלוש מולקולות ניתן להכין באמצעות כוונון של התנאים ניסיוני. ניידות משטח של מולקולות60 C עולה עם הטמפרטורה מחזק ומאפשר להם לנוע בתוכם הפוטנציאל תקופתי של הגרפן גלי. באמצעות מנגנון זה, אפשרי לשלוט את המעבר של 1 D C60 מבנים שרשרת מבנה פס משושה סגור ארוזה קוואזי – 1d.
Introduction
פרוטוקול זה מסביר כיצד להפקיד ולטפל C מולקולות60 -גראפן כך 1 י ומבנים קוואזי – 1d C60 שרשרת יכול להתממש. טכניקות בניסוי זה פותחו כדי לטפל בצורך מדריך adsorbates לתוך תצורות רצוי מבלי להסתמך על מניפולציה ידנית, אשר איטי, באפשרותך לדרוש מאמץ גדול. ההליכים המתוארים כאן להסתמך על השימוש במערכת ואקום גבוה עם אזור הכנת המדגם מסוגל לתמוך בתצהיר מולקולרית, חישול תרמי של הדגימות. ה-STM נעשה שימוש כדי לאפיין את הדגימות, אך ניתן להחיל שיטות זיהוי מולקולריות אחרות.
אידוי תרמי של מולקולות בתוך תא קנודסן היא דרך יעילה ונקייה להכין סרטים רזה. ב פרוטוקול זה, משמש תא קנודסן מתמוססות C60 מולקולות על גבי מצע גראפן. זה המאייד תא קנודסן מורכב בעיקר צינור קוורץ, נימה של חימום, צמד תרמי חוטים ו- feedthroughs1,2,3. הצינור הקוורץ משמש כדי להכיל את המולקולות, מחממת נימה טונגסטן המולקולות של המינרל צינור דרך חלה הנוכחי, והיא החוטים צמד תרמי משמשים כדי למדוד את הטמפרטורה. בניסויים, הקצב התצהיר נשלטת על ידי כוונון המקור בטמפרטורה שבתא קנודסן. החוטים צמד תרמי מחוברים אל הקיר החיצוני של הצינור קוורץ ומדידת ולכן בדרך כלל לטמפרטורה של הקיר החיצוני שונה במקצת הטמפרטורה בתוך התא שבו ממוקם מקור מולקולרית. כדי להשיג את הטמפרטורה המדויקת בצינור קוורץ, אנחנו לבצע כיול באמצעות שני כיוונוני צמד תרמי למדידת טמפרטורות בתוך ומחוץ הצינור והקליט את הפרש הטמפרטורה. בדרך זו, אנחנו יכולים בצורה מדויקת יותר לשלוט הטמפרטורה של המקור במהלך הניסויים אידוי מולקולרית באמצעות חוטים צמד תרמי על החלק החיצוני של הצינור קוורץ. כי כמות קטנה של מולקולות הצגות יהיה בשלב גזי, בלחץ נמוך, כאשר המולקולות הם התאדו, יש בדרך כלל שינוי הלחץ המשויך. לכן, אנו מפקחים על השינוי של הלחץ בתוך המנעול עומס בקפידה.
מפזר הזה ניתן להפקיד ממקורות שונים מולקולה כגון C60C70, בורון subphthalocyanine כלוריד, Ga, Al ו- Hg4,5,6,7,8. לעומת שאר טכניקות להכנת סרט דק, למשל, ספין השלכת9,10,11, אידוי תרמי ב ואקום גבוה הוא תכליתי ונקייה יותר כיוון שאין אין ממיס הדרושות התצהיר. יתר על כן, תהליך degassing לפני התצהיר משפר את הטוהר של המקור, חיסול זיהומים אפשריים.
Protocol
Representative Results
Discussion
השיטות המתוארות פרוטוקול זה מיועדים בתצהיר תרמיות של חומרים אורגניים וחומרים אחרים לחץ אדים גבוה. שיטות אלה ניתן לשלב עם גבוהה במיוחד מערכות ואקום מדגם אזורי הכנה מסוגל לתמוך אידוי מולקולרית, כמו גם חישול תרמי. המטרה של הניסוי הזה ספציפי הוא להפקיד C60 מולקולות על המצע גראפן והלימוד ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי המשרד מחקר של צבא ארה ב תחת המענק W911NF-15-1-0414.
Materials
| CF Flanged power feedthrough | Kurt J. Lesker | EFT0042033 | |
| Copper sheets | Alfa Aesar | 7440-50-8 | |
| Thermocouple chromel/alumel wires | Omega Engineering | ST032034/ST080042 | |
| Tungsten wires | Alfa Aesar | 7440-33-7 | |
| Stainless steel rods | McMaster-Carr | 95412A868 | |
| Copper wires | McMaster-Carr | 8873K28 | |
| Hollow copper rods | McMaster-Carr | 7190K52 | |
| C60 | MER Corporation | MR6LP |
References
- Gutzler, R., Heckl, W. M., Lackinger, M. Combination of a Knudsen effusion cell with a quartz crystal microbalance: In situ measurement of molecular evaporation rates with a fully functional deposition source. Review of Scientific Instruments. 81, 015108 (2010).
- de Barros, A. L. F., et al. A simple experimental arrangement for measuring the vapour pressures and sublimation enthalpies by the Knudsen effusion method: Application to DNA and RNA bases. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment. 560, (2006).
- Shukla, A. K., et al. Versatile UHV compatible Knudsen type effusion cell. Review of Scientific Instruments. 75, 4467 (2004).
- Cho, J., et al. Structural and Electronic Decoupling of C60 from Epitaxial Graphene on SiC. Nano Letters. 12, 3018 (2012).
- Jung, M., et al. Atomically resolved orientational ordering of C60 molecules on epitaxial graphene on Cu(111). Nanoscale. 6 (111), 11835 (2014).
- Li, G., et al. Self-assembly of C60 monolayer on epitaxially grown, nanostructured graphene on Ru(0001) surface. Applied Physics Letters. 100 (0001), 013304 (2012).
- Lu, J., et al. Using the Graphene Moire Pattern for the Trapping of C60 and Homoepitaxy of Graphene. Acs Nano. 6, 944 (2012).
- Zhou, H. T., et al. Direct imaging of intrinsic molecular orbitals using two-dimensional, epitaxially-grown, nanostructured graphene for study of single molecule and interactions. Applied Physics Letters. 99, 153101 (2011).
- Belaish, I., et al. Spin Cast Thin-Films of Fullerenes and Fluorinated Fullerenes – Preparation and Characterization by X-Ray Reflectivity and Surface Diffuse-X-Ray Scattering. Journal of Applied Physics. 71, 5248 (1992).
- Bezmel’nitsyn, V. N., Eletskii, A. V., Okun’, M. V. Fullerenes in solutions. Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 168, 1195 (1998).
- Ma, D. N., Sandoval, S., Muralidharan, K., Raghavan, S. Effect of surface preparation of copper on spin-coating driven self-assembly of fullerene molecules. Microelectronic Engineering. 170, 8 (2017).
- Chen, C. H., Zheng, H. S., Mills, A., Heflin, J. R., Tao, C. G. Temperature Evolution of Quasi-one-dimensional C60 Nanostructures on Rippled Graphene. Scientific Reports. 5, 14336 (2015).
