マルチ スケール構造機能表面の刻印ナノファイバーによる集計
Summary
発表は、陽極酸化アルミニウム フィルターを用いて作製したナノファイバーを集約することによって機能性表面のナノ ・ マイクロ スケール構造を作製する簡単な方法です。
Abstract
マルチ スケール表面構造は、表面にいくつかの潜在的なアプリケーションのための関心の高まりを集めています。ただし、フィールドの既存の挑戦は安易な低コスト、および高スループット法を用いたハイブリッド マイクロ ・ ナノ構造の作製です。これらの課題を克服するためには、今回は、アルミニウムの陽極酸化 (AAO) フィルターとインプリント プロセスのみとナノファイバーの蒸発の自己凝集過程を用いたマルチ スケール構造を作製するためのプロトコルを提案します。ナノファイバーをまっすぐに目指した以前の試みとは異なり高アスペクト比のスケールの集約されたナノファイバーの独特な製作法を紹介します。さらに、表面形態とさまざまな液体にこれらの構造体の濡れ性は多機能表面での使用を容易にするために調べた。
Introduction
ナノスケール テクスチャ構造ナノ粒子・ カーボンナノ チューブ、ナノファイバーは、科学界で注目を集めているなど、電気、医療、光学、表面を含むさまざまなアプリケーションにユニークな特性を実証1,2,3,4,5,6,7、8をエンジニア リングします。特に、ナノファイバー、伸縮自在かつ透明な電極9、ウェアラブル センサー10,11、配線12,13, ナノ光学アプリケーションで広く14. 自己ゾル-ゲル法などのナノスケール構造体を作製、リソグラフィとレプリケーション15,16,17,18、さまざまな方法の中で 19、20テンプレートを使用して直接レプリケーション現在考えられている有望な方法それは簡単な費用効率、および様々 な硬化材料21,22に該当するので,23,24,25,26。
多数のナノ細孔とマイクロ スケールの高さを持つマルチ スケール構造により AAO として広く利用されて、テンプレート ナノファイバー ・高アスペクト比27,28,29とナノチューブの作製,30します。 ただし、このような高アスペクト比で表面張力のためナノファイバーは、31,32,33を簡単に集計する傾向が。既存研究は、集計33,34せず個別に分離比 5:1 未満を有するものがある一方、アスペクト比 15:1 より大きいを有するナノファイバーが直立せずは、代わりに、集計を証明しています。毛管力と表面張力によるエッチング、ナノファイバー作製中にプロセスの 1 つであるアルミナの除去時に重要な役割を果たします。アスペクト比が増加すると、ナノファイバーの表面張力集計を引き起こして、互いに近い方のそれらを引く傾向があります。いくつかの研究は、高分子・金属ナノファイバーで特に観察される集計35にそのようなを防止する方法に焦点を当てています。これらのうち、ナノファイバーの表面の水和は液体は、ナノファイバーの間のスペースを占めている、表面張力が低下するため、集積を減らすことができます。さらに、凍結乾燥法はナノファイバーの表面張力を減少させることによってまた集計を減らす可能性があります。しかし、様々 な努力にもかかわらず挑戦のまま高アスペクト比を有するナノファイバーの矯正です。
このためには、肯定的な方法で凝集現象を利用してもつれたナノファイバーのマルチ スケール構造を製造するユニークな方法を報告します。ここ、ナノファイバー構造は AAO フィルターとポリウレタン アクリル (PUA) を使用して刻印される-257.4 の粘度の樹脂を型 cP。UV ナノインプリントリソグラフィ (UV-NIL) が実行された後、金型は NaOH 溶液でエッチングされています。提案のマルチ スケール構造を特徴付ける、自己組織化単分子膜のコーティングなど適切な表面処理、UV オゾン処理後集計ナノファイバーと表面濡れ性のサンプルのパターン行動を調査します。.さらに、マルチ スケールの多孔性の表面を潤滑剤注入プロセスを使用して滑りやすい表面に単に変換できることを提案します。
Protocol
Representative Results
Discussion
自己集計のナノファイバーの作製の重要なステップは、ゴムのローラーで樹脂を適用するとき脆性 AAO フィルターは壊れないことを確認することです。実際には、AAO フィルターがエッチングのステップの前に任意の時点で壊れないが確保されなければなりません。AAO フィルターは直径 25 mm、基板のサイズは約 30 × 30 mm です。
自己集計ナノファイバー適切な表面処理を通…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この資料は基本的な科学研究開発プログラムを通じて、国立研究財団の韓国 (NRF) 科学省、ICT と将来計画 (NRF 2017R1A2B4008053)、エネルギー、産業貿易省 (によって資金を供給によってサポートされる作業に基づいてください。MOTIE、韓国) [産業技術革新プログラム ナンバー 10052802 と経済協力部 (N0002310) 産業奨励プログラムを通じて技術 (KIAT) 振興院。
Materials
| MINS 511RM | Minuta Tech | UV curable resin | |
| Octadecyltrichlorosilane (OTS) | Aldrich | Surface treatment | |
| Sodium oxidanide | SAMCHUN | Etching solution | |
| Anopore Inoganic Membranes | Whatman | 25mm/0.2µm | |
| MT-UV-A 47 | Meiji Techno | UV curing equipment | |
| UVC-30 | Jaesung Engineering | UVO treatment equipment | |
| Smart Drop Plus | FEMTOFAB | Contact angle measurement | |
| Fluorinert FC-70 | 3M | liquid mixture of completely fluorinated aliphatic compounds | |
| Polyethylene terephthalate film | Sunchem | Substrate | |
| Acetone (99.8%) | Daejung | Cleaning solution | |
| Isopropyl alcohol (99.9%) | Daejung | Cleaning solution | |
| Rubber roller | Hwahong | For application of resin | |
| Corning Stirring Hot Plates | Corning | Hot plate equipment (5" x 7") |
References
- Elghanian, R., Storhoff, J. J., Mucic, R. C., Letsinger, R. L., Mirkin, C. A. Selective colorimetric detection of polynucleotides based on the distance-dependent optical properties of gold nanoparticles. Science. 277, 1078-1081 (1997).
- Berdichevsky, Y., Lo, Y. H. Polypyrrole nanowire actuators. Advanced Materials. 18, 122-125 (2006).
- Mitchell, D. T., et al. Smart nanotubes for bioseparations and biocatalysis. Journal of the American Chemical Society. 124, 11864-11865 (2002).
- Nicewarner-Pena, S. R., et al. Submicrometer metallic barcodes. Science. 294, 137-141 (2001).
- Dersch, R., Steinhart, M., Boudriot, U., Greiner, A., Wendorff, J. H. Nanoprocessing of polymers: applications in medicine, sensors, catalysis, photonics. Polymers for Advanced Technologies. 16, 276-282 (2005).
- Baker, L. A., Jin, P., Martin, C. R. Biomaterials and biotechnologies based on nanotube membranes. Critical reviews in solid state and materials sciences. 30, 183-205 (2005).
- Xiang, H., et al. Block copolymers under cylindrical confinement. Macromolecules. 37, 5660-5664 (2004).
- Fei, G., et al. Electro-activated surface micropattern tuning for microinjection molded electrically conductive shape memory polyurethane composites. RSC Advances. 3, 24132-24139 (2013).
- Kim, K., et al. Stretchable and transparent electrodes based on in-plane structures. Nanoscale. 7, 14577-14594 (2015).
- Kim, J., et al. Wearable smart sensor systems integrated on soft contact lenses for wireless ocular diagnostics. Nature Communications. 8, 14997 (2017).
- Park, J., et al. Wearable, wireless gas sensors using highly stretchable and transparent structures of nanowires and graphene. Nanoscale. 8, 10591-10597 (2016).
- An, B. W., et al. High-resolution printing of 3D structures using an electrohydrodynamic inkjet with multiple functional inks. Advanced Materials. 27, 4322-4328 (2015).
- Kim, M., et al. Fully-integrated, bezel-less transistor arrays using reversibly foldable interconnects and stretchable origami substrates. Nanoscale. 8, 9504-9510 (2016).
- Zhao, Y. S., Zhan, P., Kim, J., Sun, C., Huang, J. Patterned growth of vertically aligned organic nanowire waveguide arrays. American Chemical Society Nano. 4, 1630-1636 (2010).
- Kuo, C. W., Shiu, J. Y., Chen, P. Size-and shape-controlled fabrication of large-area periodic nanopillar arrays. Chemistry of Materials. 15, 2917-2920 (2003).
- Lee, S. B., Koepsel, R., Stolz, D. B., Warriner, H. E., Russell, A. J. Self-assembly of biocidal nanotubes from a single-chain diacetylene amine salt. Journal of the American Chemical Society. 126, 13400-13405 (2004).
- Gibson, J. M. Reading and writing with electron beams. Physics Today. 50, 56-61 (1997).
- Kramer, N., Birk, H., Jorritsma, J., Schönenberger, C. Fabrication of metallic nanowires with a scanning tunneling microscope. Applied Physics Letters. 66, 1325-1327 (1995).
- Jiang, P., Bertone, J. F., Colvin, V. L. A lost-wax approach to monodisperse colloids and their crystals. Science. 291, 453-457 (2001).
- Steinhart, M., et al. Polymer nanotubes by wetting of ordered porous templates. Science. 296, 1997 (2002).
- Hong, S. H., Hwang, J., Lee, H. Replication of cicada wing’s nano-patterns by hot embossing and UV nanoimprinting. Nanotechnology. 20, 385303 (2009).
- Han, K. S., Shin, J. H., Yoon, W. Y., Lee, H. Enhanced performance of solar cells with anti-reflection layer fabricated by nano-imprint lithography. Solar Energy Materials and Solar Cells. 95, 288-291 (2011).
- Choo, S., Choi, H. J., Lee, H. Replication of rose-petal surface structure using UV-nanoimprint lithography. Materials Letters. 121, 170-173 (2014).
- Yu, Z., Chou, S. Y. Triangular profile imprint molds in nanograting fabrication. Nano Letters. 4, 341-344 (2004).
- Hirai, Y., Harara, S., Isaka, S., Kobayashi, M., Tanaka, Y. Nano-Imprint lithography using replicated mold by Ni electroforming. Japanese Journal of Applied Physics. 41, 4186 (2002).
- Kim, J. H., Cho, Y. T., Jung, Y. G. Selection of absorptive materials for non-reflective wire grid polarizers. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 17, 903-908 (2016).
- St˛epniowski, W. J., Salerno, M. Fabrication of nanowires and nanotubes by anodic alumina template-assisted electrodeposition. Manufacturing Nanostructures. 12, 321-357 (2014).
- Sousa, C. T., et al. Nanoporous alumina as templates for multifunctional applications. Applied Physics Reviews. 1, 031102 (2014).
- Hong, S. H., Bae, B. J., Lee, H., Jeong, J. H. Fabrication of high density nano-pillar type phase change memory devices using flexible AAO shaped template. Microelectronic Engineering. 87, 2081-2084 (2010).
- Schwirn, K., et al. Self-ordered anodic aluminum oxide formed by H2SO4 hard anodization. American Chemical Society Nano. 2, 302-310 (2008).
- Lee, P. S., et al. Vertically aligned nanopillar arrays with hard skins using anodic aluminum oxide for nano imprint lithography. Chemistry of Materials. 17, 6181-6185 (2005).
- Lopes, M. C., de Oliveira, C. P., Pereira, E. C. Computational modeling of the template-assisted deposition of nanowires. Electrochimica Acta. 53, 4359-4369 (2008).
- Choi, M. K., Yoon, H., Lee, K., Shin, K. Simple fabrication of asymmetric high-aspect-ratio polymer nanopillars by reusable AAO templates. Langmuir. 27, 2132-2137 (2011).
- Kim, Y. S., Lee, K., Lee, J. S., Jung, G. Y., Kim, W. B. Nanoimprint lithography patterns with a vertically aligned nanoscale tubular carbon structure. Nanotechnology. 19, 365305 (2008).
- Chen, G., Soper, S. A., McCarley, R. L. Free-standing, erect ultrahigh-aspect-ratio polymer nanopillar and nanotube ensembles. Langmuir. 23, 11777-11781 (2007).
- Jeong, Y., et al. Fabrication of Nano-Micro Hybrid Structures by Replication and Surface Treatment of Nanowires. Crystals. , (2017).
