بخشی از مقاله
چکیده
دراین تحقیق با استفاده از آلومنیوم خالص - %99.999 - اقدام به ساختن قالب هاي حفره دار اکسید آلومنیوم آندایز شده کردیم، سپس با قرار دادن تمپلیت ها در یک اسید مناسب و زمان بهینه شده حفره ها را به اندازه ي کافی گشاد کرده و سپس با استفاده از لایه نشانی به روش ژول و چرخش نمونه با زاویه ي مناسب موفق به تولید نانوتیوب طلا شدیم.
مقدمه
آندایز یک فرایند الکترو شیمیایی آندي است که لایه اکسید فلزي متخلخلی ایجاد می کند که شامل آرایه هاي منظمی از نانو حفره ها می باشد. فرآیند آندایز یکی از روش هاي خود نظم یافتهباشد می. این فرایند الکتروشیمیایی چون با اعمال جریان الکتریکی طی یکاختلاف پتانسیل ثابت یا متغیر ایجاد می شود آندایز نامیده می شودبذم. در تولید لایه هاي ديالکتریک براي ایجاد خازن هاي الکترولیتی، انواع حسگرها و ادوات اپتیکی از این فرایند استفاده هاي زیادي می شود. علاوه بر آلومینیوم فلزات دیگري مانند تیتانیوم، روي، نیوبیوم،تنگستن، سیلیسیوم، قلع و چند ماده دیگر می توانند براي فرایند آندایز مورد استفاده قرار گیرندبص,لم.
روش کار:
این تحقیق در سه مرحله انجام پذیرفت: مرحله اول آنادایز آلومنیوم و تولید اکسید آلومنیوم متخلخل - ق - AA، در مرحله ي بعد عریض کردن حفره هاي اکسید آلومنیوم تولید شده - ؟غطغک2طw کطپژ - و در مرحله ي آخر لایه نشانی داخل حفره هاي اکسید آلومنیوم به روش ژول همراه با چرخش نمونه است.
مرحله اول: در این مرحله نمونه ي آلومنیوم خالص - %99.999 - را بعد از شست و شوي کامل در استون،الکل و آب عخ هر کدام به مدت 5 دقیقه در حمام آلتراسونیک براي آندایز آماده می کنیم، قبل از آندایز نمونه را به مدت 5 دقیقه تحت ولتاژ 20 ولت با محلول پرکلریک اسید + اتانول - به نسبت 1 به - 4 الکتروپالیش می کنیم سپس نمونه آماده ي آندایز می شود. آندایز نمونه بدین شرح است : آنادایز در اسید اگزالیک با غلظت 0.3 مولار انجام می گردد،در مرحله ي اول نمونه 600 ثانیه آندایز در ولتاژ 40 ولت - آندایز نرم - و مرحله ي بعد به مدت 4000 ثانیه در ولتاژ 130 ولت - آندایز سخت - با میزان تغییرات خحت انجام می شود، در این مدت دماي سیستم از ابتداي انجام آزمایش از 0.5 به -3 2.5 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. در شکل-1 نمودار تغییرات جریان، ولتاژ و بار برحسب زمان نشان داده شد است.در آندایز عمق نمونه قAA بسته به شرایط زمانی، از 50تا80 میکرومتر متغیر است، در شکل-ل تصویرقغح برش نمونه که مشخص کننده ي قطر و عمق حفره ها است ، نشان داده شده.
مرحله ي دوم: در مرحله ي قبل حفره ها در سطوحآندایز 40 ولت داراي قطري به اندازه ي 30 تا35 نانومتر و در سطوح 130 ولت داراي قطري اندازه ي 70تا80 نانومتر هستند، که این قطر ها براي ادامه ي آزمایش کافی نخواهد بود بنابراین لازم است حفره هاعریض تر شود. براي انجام این کار نمونه را از پشت بر روي یک اورینگ می چسبانیم به طوري که از درون نمونه ي نانو حفره ها و از بیرون آلومینوم باشد و این نمونه از طرف اورینگ با چسب بسته می شود و بعد از آن نمونه را در اسید ئهدیلئهأه گذاشته تا به طور کامل آلومنیوم نمونه حذف شود و فقط نانو حفره روي اورینگ بماند.
پس از آن براي باز کردن قطر حفره ها، آن ععحرا در فسفریک اسید 0.5 مولار در دماي 30 درجه ي سانتیگراد به مدت 6.5 ساعت قرار می دهیم، لازم به ذکر است که مدت زمان هاي 4 ،5 ،5.5 ساعت براي این مرحله از آزمایش انجام شد ولی نتیجه ي مطلوب حاصل نگردید که بعد از انجام چندین بار با آلومنیوم مدت زمان ایده آل 6.5 ساعت به دست آمده است . همچنین این آزمایش در 7.0 ساعت نیز انجام شده که نمونه رو به حل شدن و نابودي رفته است. بعد از انجام متعدد این آزمایش بهترین مدت زمان 6.5 ساعت انتخاب شد. قطر نهایی حفره ها که پس انجام مراحل ؟غطغک2طw کطپژ به دست آمده 316 نانومتر است که در شکل-3 تصویر قغح آن آورده شده است.
مرحله ي سوم: بعد از انجام مراحل اول و دوم، مرحله ي اصلی آزمایش یعنی لایه نشانی انجام می گیرد. در این مرحله حدود 0.4 گرم طلا ي خالص را تهیه کرده و با استفاده از روش ژول به این صورت که طلاي تهیه شده را در یک بوت از جنس مولیبدینیوم قرار گرفته وبا اعمال جریان حدود 50 آمپر به دو سر این فیلامان در محیط خلا بالا، طلا ذوب و سپس تبخیر شده و برروي نمونه در حال دوران که در بالا ي آن قرار دارد لایه نشانی می گردد، سیستم دورانی طراحی شده در زمان لایه نشانی باعث می شود مواد به طور یکسان در حفره ها جایگزیده شوند، این سیستم به یک منبع تغذیه ي هخمتصل است که با دور گردش ژحعحط تص و با زاویه ي متغیر0 تا 90 درجه ، دوران می کند.
زاویه ي مناسب براي تولید نانو تیوب 45 درجه است. - زاویه ي 0.0 براي تولید 2پل پغهش مناسب می باشد - . در این لایه نشانی از ماده ي طلا - أ - A با روش لژولل استفاده گردیده است. مقدار طلا لایه نشانی شده در درون حفره ها و در کل ضخامت نانوتیوب ها درحدود 150 نانومتر به دست آمده است - شکل-. - 4نانومتر به دست می آید، که تصویر قغح آن در شکل-4 با مقیاس1 میکرومتر و در شکل-5 تصویر با مقیاس 6 میکرومتر نشان داده شده است.
