Preparação e caracterização de nanoestruturas de híbrido C60/Graphene
Summary
Aqui nós apresentamos um protocolo para a fabricação de nanoestruturas de híbrido C60/graphene por evaporação térmica física. Particularmente, a manipulação adequada de deposição e recozimento condições permitem o controle sobre a criação de 1D e quase 1 C60 estruturas em grafeno ondulado.
Abstract
Deposição física térmica, em um ambiente de alto vácuo é um método limpo e controlável para a fabricação de nanoestruturas moleculares romance no grafeno. Apresentamos métodos para depositar e manipular passivamente C60 moléculas em grafeno ondulada avançam para a busca de aplicações percebendo envolvendo 1 D C60/graphene estruturas de híbrido. As técnicas aplicadas na exposição são voltadas para sistemas de vácuo elevados com áreas de preparação capazes de suportar a deposição molecular, bem como recozimento térmico das amostras. Focamos na deposição de60 C a baixa pressão, usando uma célula de Knudsen caseira conectada a um sistema de encapsulamento varredura microscopia (STM). O número de moléculas depositado é regulado por controlar a temperatura da célula Knudsen e o tempo de deposição. Unidimensional (1D) C60 cadeia estruturas larguras de dois a três moléculas podem ser preparadas através do ajuste das condições experimentais. A mobilidade de superfície das moléculas60 C aumenta com a temperatura do recozimento permitindo-lhes mover-se dentro o potencial periódico do grafeno ondulado. Usando esse mecanismo, é possível controlar a transição de 1 C D60 estruturas de cadeia para uma estrutura de listra hexagonal perto embalado quasi – 1D.
Introduction
Este protocolo explica como depositar e manipular moléculas de60 C no grafeno, tal que 1 D e estruturas de cadeia do quasi – 1 D C60 podem ser realizadas. As técnicas neste experimento foram desenvolvidas para atender a necessidade de guiar adsorbates desejáveis configurações sem ter que depender de manipulação manual, que é lento e pode exigir grande esforço. Os procedimentos descritos aqui dependem do uso de um sistema de alto vácuo com uma área de preparação de amostra capaz de suportar a deposição molecular e recozimento térmico das amostras. STM é usado para caracterizar as amostras, mas podem ser aplicadas outras técnicas moleculares de resolução.
A evaporação térmica das moléculas dentro de uma célula de Knudsen é uma maneira eficiente e limpa para preparar filmes finos. Neste protocolo, uma célula de Knudsen é usada para evaporar C60 moléculas sobre um substrato de grafeno. Este evaporador de célula Knudsen consiste principalmente de um tubo de quartzo, um filamento de aquecimento, fios de termopar e feedthroughs1,2,3. O tubo de quartzo é usado para acomodar as moléculas, as eliminatórias de filamento de tungstênio as moléculas em quartzo tubo através de aplicado atual e os fios do termopar são usados para medir a temperatura. Nos experimentos, a taxa de deposição é controlada ajustando a fonte de temperatura na célula Knudsen. Os fios de termopar estão ligados à parede externa do tubo de quartzo e, portanto, tipicamente medem uma temperatura da parede exterior que é ligeiramente diferente da temperatura dentro da célula onde se localiza a fonte molecular. Para obter a temperatura exata do tubo de quartzo, realizamos calibração usando duas configurações de termopar para medir temperaturas dentro e fora do tubo e gravou a diferença de temperatura. Desta forma, podemos controlar mais precisamente a temperatura da fonte durante as experiências de evaporação molecular usando fios de termopar fixados à face exterior do tubo de quartzo. Porque uma pequena quantidade de moléculas sublimadas será em uma fase gasosa em uma pressão mais baixa, quando as moléculas se evaporam, normalmente há uma mudança de pressão associada. Portanto, monitoramos a mudança da pressão na câmara de carga cuidadosamente.
Este evaporador pode ser usado para depositar várias fontes de molécula como C60C70, cloreto de subphthalocyanine de boro, Ga, Al e Hg4,5,6,7,8. Em comparação com outras técnicas de preparação de película fina, por exemplo, spin fundição9,10,11, a evaporação térmica em alto vácuo é muito mais limpo e versátil uma vez que não há nenhum solvente necessário para o depoimento. Além disso, o processo de desgaseificação antes deposição melhora a pureza da fonte, eliminando possíveis impurezas.
Protocol
Representative Results
Discussion
As técnicas descritas neste protocolo são projetadas para deposição térmica de materiais orgânicos e outros materiais de alta pressão de vapor. Estas técnicas podem ser integradas com sistemas de vácuo ultra elevados que possuem áreas de preparação de amostra capazes de suportar a evaporação molecular, bem como recozimento térmico. O objetivo para esta experiência específica é depositar C60 moléculas em substrato de grafeno e estudo a auto-montagem de C60 e o efeito térmico.
…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho é apoiado pelo Instituto de pesquisa dos EUA exército sob a concessão 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 |
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