پژوهش های نوین فیزیک

لایه نشانی نانو سیم های مغناطیسی با روش لانگمور-بلاجت و در حضور میدان مغناطیسی خارجی

نویسندگان

عبدالله حسن زاده
سیامند صالح خسرو
کاشان برهان محمد
سمیه قادری
رحمان حلاج

دانشگاه کردستان

https://doi.org/10.61882/jmrph.9.1.8
چکیده
چینش و هم‌آرایی کنترل‌شده نانوسیم‌ها در توسعه و گسترش کاربرد آنها در اپتوالکترونیک، نانوالکترونیک، حسگرها و ادوات اسپینترونیک نقش بسیار مهمی دارد. چینش نانوساختارهای یک‌بعدی با استفاده از روش‌های مختلفی مانند دستکاری‌نوری، میکروسیالات، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی انجام‌ شده‌ است. ما در این مقاله، از روش لانگمویر-بلاجت برای لایه‌نشانی نانوسیم‌های مغناطیسی در حضور میدان‌مغناطیسی خارجی بر روی سطوح جامد استفاده کرده‌ایم. پس از تمیز کردن نانوسیم‌های مغناطیسی سنتز شده با روش رسوب‌الکتریکی با ولتاژ مستقیم و قالب اکسیدآلومینیم با قطر حفره 200 نانومتر، با استفاده از یک میکروسرنگ پلاستیکی آنها را روی سطح آب دو بار یونیزه شده در تشتک لانگمور (تفلونی) ریختیم. پس از متراکم سازی با دو میله متحرک، در یک فشار سطحی مشخص و در حضور میدان‌مغناطیسی خارجی ، فیلم های لانگمور به زیرلایه‌های جامد منتقل شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تک لایه‌ها نشان می‌دهند که نانوسیم‌ها تقریبا هم جهت با میدان‌مغناطیسی قرار می‌گیرند. برای مقایسه فیلم نانوسیم‌ها با روش قطره چکانی در حضور و غیاب میدان‌مغناطیسی خارجی و همچنین روش لانگمور- بلاجت در غیاب میدان‌مغناطیسی تهیه گردید. این مقایسه نشان داد که فقط با روش لانگمور- بلاجت می‌توان فیلم تک لایه از نانوسیم‌ها تهیه نمود. ارزانی، سرعت عمل بالا، لایه‌نشانی در مساحت‌های بزرگ و همچنین تنوع در مورفولوژی تک لایه‌ها از اهمیت‌ها و مزایای روش لانگمور- بلاجت هستند.


کلیدواژه‌ها

نانوسیم مغناطیسی
لایه نشانی
لانگمویر-بلاجت
فیلم
میدان معناطیسی

عنوان مقاله English

Deposition of magnetic nanowires using Langmuir–Blodgett technique in the presence of an external magnetic field

نویسندگان English

Abdollah Hassanzadeh
Siyamand Saleh Khasraw
Kashan Burhan Mohmed
Somayeh Ghaderi
Rahman Hallaj
University of Kurdistan
چکیده English

The controlled arrangement of nanowires plays a very important role in the development of their application in optoelectronics, nanoelectronics, sensors and spintronic devices. The arrangement of one-dimensional nanostructures has been done using different techniques such as optical manipulation, microfluidics, electric and magnetic fields. In this article, we have used the Langmuir-Blodgett technique for the deposition of magnetic nanowires in the presence of an external magnetic field on solid surfaces. We synthesized magnetic nanowires using direct voltage electrodeposition method and aluminum oxide template, with a hole diameter of 200 nm. After cleaning, we dropcasted the nanowires on the surface of deionized water in a Langmuir trough (Teflon) using a plastic microsyringe. Using two moving barriers, the magnetic nanowires were collected on the subphase (water) surface and at a certain surface pressure and in the presence of an external magnetic field, Langmuir films were transferred to solid substrates. The scanning electron microscope images of the monolayers show that the nanowires are aligned almost in the same direction as the magnetic field. In order to compare the Langmuir–Blodgett films of nanowires with the dropcasting method, films of nanowires using dropcasting method were prepared in the presence and absence of an external magnetic field. This comparison showed that a monolayer film of nanowires can be prepared only by the Langmuir-Blodgett method. Cheapness, high operating speed, layering in large areas, as well as diversity in the morphology of single layers are the importance and advantages of the Langmuir-Blodgett technique.

کلیدواژه‌ها English

Magnetic nanowires
Deposition
Langmuir–Blodgett
film
magnetic field
1. Ariga, K., Don’t Forget Langmuir–Blodgett Films 2020: Interfacial Nanoarchitectonics with Molecules, Materials, and Living Objects. Langmuir, 2020. 36(26): p. 7158-7180.
2. Langmuir, I., The mechanism of the surface phenomena of flotation. Transactions of the Faraday Society, 1920. 15(June): p. 62-74.
3. Blodgett, K.B., MONOMOLECULAR FILMS OF FATTY ACIDS ON GLASS. Journal of the American Chemical Society, 1934. 56(2): p. 495-495.
4. Abdollah, H. and M. Silvia, Journal of Biomedical Optics, 2011. 16(4): p. 046022.
5. Khasraw, S.S., et al., Materials Science and Engineering: B, 2021. 273: p. 115402.
6. Hassanzadeh, A., et al., Waveguide evanescent field fluorescence microscopy: Thin film fluorescence intensities and its application in cell biology. Applied Physics Letters, 2008. 92(23).
7. Guo, Y., F. Feng, and T. Miyashita, Macromolecules, 1999. 32(4): p. 1115-1118.
8. Swierczewski, M. and T. Burgi, Langmuir and Langmuir–Blodgett films of gold and silver nanoparticles. Langmuir, 2023. 39(6): p. 2135-2151.
9. Lambert, K., et al., Phase Transitions in Quantum‐Dot Langmuir Films. Angewandte Chemie International Edition, 2011. 50(50): p. 12058-12061.
10. Savin, S. and A.Y. Dubavik, Factors influencing the formation of Langmuir films of CdSe/ZnS colloidal quantum dots. Optics and Spectroscopy, 2018. 125: p. 777-782.
11. Shi, H.Y., et al., Advanced Functional Materials, 2010. 20(6): p. 958-964.
12. Choi, S.-W., et al., Patterning of Hierarchically Aligned Single-Walled Carbon Nanotube Langmuir− Blodgett Films by Microcontact Printing. Langmuir, 2010. 26(19): p. 15680-15685.
13. Jia, B. and L. Zou, Langmuir–Blodgett assembly of sulphonated graphene nanosheets into single-and multi-layered thin films. Chemical Physics Letters, 2013. 568: p. 101-105.
14. Pechkova, E. and C. Nicolini, Langmuir–Blodgett nanotemplates for protein crystallography. Nature Protocols, 2017. 12(12): p. 2570-2589.
15. Togashi, K., et al., Fabrication of Langmuir-Blodgett films using amphiphilic peptides. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2012. 12(1): p. 568-572.
16. Soyer, H., et al., First Magnetic Observation of a Spin Crossover in a Langmuir–Blodgett Film. Advanced Materials, 1999. 11(5): p. 382-384.
17. Wu, J., et al., Generating new magnetic properties in organic–inorganic hybrids. Journal of Materials Chemistry C, 2017. 5(7): p. 1782-1788.
18. Liu, Z., et al., Flexible electronics based on inorganic nanowires. Chemical Society Reviews, 2015. 44(1): p. 161-192.
19. Chen, L.F., et al., Macroscopic‐scale three‐dimensional carbon nanofiber architectures for electrochemical energy storage devices. Advanced Energy Materials, 2017. 7(23): p. 1700826.
20. Nan, N., et al., Advanced Materials Technologies, 2019. 4(3): p. 1800338.
21. Tao, A., et al., Langmuir− Blodgett silver nanowire monolayers for molecular sensing using surface-enhanced Raman spectroscopy. Nano letters, 2003. 3(9): p. 1229-1233.
22. Lao, C.S., et al., ZnO nanobelt/nanowire Schottky diodes formed by dielectrophoresis alignment across Au electrodes. Nano Letters, 2006. 6(2): p. 263-266.
23. Whang, D., et al., Large-Scale Hierarchical Organization of Nanowire Arrays for Integrated Nanosystems. Nano Letters, 2003. 3(9): p. 1255-1259.
24. Pauzauskie, P.J., et al., Optical trapping and integration of semiconductor nanowire assemblies in water. Nature Materials, 2006. 5(2): p. 97-101.
25. Bentley, A.K., et al., Magnetic Manipulation of Copper−Tin Nanowires Capped with Nickel Ends. Nano Letters, 2004. 4(3): p. 487-490.
26. Smith, P.A., et al., Electric-field assisted assembly and alignment of metallic nanowires. Applied Physics Letters, 2000. 77(9): p. 1399-1401.
27. Park, J.U., et al., Angew Chem Int Ed Engl, 2006. 45(4): p. 581-5.
28. Zhang, H., et al., Blow-bubble to produce ceramic ultra-thin films. Ceramics International, 2018. 44(5): p. 5799-5802.
29. Mao, S., Recent advances in nanowire sensor assembly using laminar flow in open space. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2023. 159: p. 116918.
30. Ko, H. and V.V. Tsukruk, Liquid-crystalline processing of highly oriented carbon nanotube arrays for thin-film transistors. Nano letters, 2006. 6(7): p. 1443-1448.
31. Bellido, E., et al., Structuration and integration of magnetic nanoparticles on surfaces and devices. Small, 2012. 8(10): p. 1465-1491.
32. Pankhurst, Q.A., et al., Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. Journal of Physics D: Applied Physics, 2003. 36(13): p. R167.
33. Burhan Mohamed, K., et al., Langmuir–Blodgett films of magnetic nanowires. Materials Science and Engineering: B, 2023. 296: p. 116649.
34. Haehnel, V., et al., Towards smooth and pure iron nanowires grown by electrodeposition in self-organized alumina membranes. Acta Materialia, 2010. 58(7): p. 2330-2337.
35. Stanković, N.K., et al., ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018. 6(3): p. 4154-4163.
36. Hussain, S.A., Langmuir-Blodgett Films a unique tool for molecular electronics. arXiv preprint arXiv:0908.1814, 2009.
37. Air, M., What and why: Langmuir-Blodgett films. 2010.

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما