Nature.com ପରିଦର୍ଶନ କରିବା ପାଇଁ ଆପଣଙ୍କୁ ଧନ୍ୟବାଦ। ଆପଣ ବ୍ୟବହାର କରୁଥିବା ବ୍ରାଉଜରର ସଂସ୍କରଣରେ ସୀମିତ CSS ସମର୍ଥନ ଅଛି। ସର୍ବୋତ୍ତମ ଫଳାଫଳ ପାଇଁ, ଆମେ ଆପଣଙ୍କୁ ଆପଣଙ୍କର ବ୍ରାଉଜରର ଏକ ନୂତନ ସଂସ୍କରଣ ବ୍ୟବହାର କରିବାକୁ ସୁପାରିଶ କରୁଛୁ (କିମ୍ବା ଇଣ୍ଟରନେଟ୍ ଏକ୍ସପ୍ଲୋରରରେ ସୁସଙ୍ଗତତା ମୋଡ୍ ଅକ୍ଷମ କରନ୍ତୁ)। ଏହି ସମୟ ମଧ୍ୟରେ, ନିରନ୍ତର ସମର୍ଥନ ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ, ଆମେ ଷ୍ଟାଇଲିଂ କିମ୍ବା JavaScript ବିନା ସାଇଟ୍ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରୁଛୁ।
ନାନୋସ୍କେଲ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ (NGFs) ହେଉଛି ଦୃଢ଼ ନାନୋମାଟେରିଆଲ୍ ଯାହା ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ପାଦିତ ହୋଇପାରିବ, କିନ୍ତୁ ସେମାନଙ୍କର ସ୍ଥାନାନ୍ତରଣର ସହଜତା ଏବଂ ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକରେ ପୃଷ୍ଠ ଆକୃତି କିପରି ସେମାନଙ୍କ ବ୍ୟବହାରକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ ସେ ବିଷୟରେ ପ୍ରଶ୍ନ ରହିଛି। ଏଠାରେ ଆମେ ଏକ ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ନିକେଲ୍ ଫଏଲ୍ (କ୍ଷେତ୍ର 55 cm2, ମୋଟେଇ ପ୍ରାୟ 100 nm) ଏବଂ ଏହାର ପଲିମର-ମୁକ୍ତ ସ୍ଥାନାନ୍ତର (ସମ୍ମୁଖ ଏବଂ ପଛ, କ୍ଷେତ୍ରଫଳ 6 cm2 ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ) ର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ NGF ର ବୃଦ୍ଧି ରିପୋର୍ଟ କରୁଛୁ। ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ଫଏଲ୍ ର ଆକୃତି ଯୋଗୁଁ, ଦୁଇଟି କାର୍ବନ ଫିଲ୍ମ ସେମାନଙ୍କର ଭୌତିକ ଗୁଣ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟରେ (ଯେପରିକି ପୃଷ୍ଠ ଆକୃତି) ଭିନ୍ନ। ଆମେ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରୁଛୁ ଯେ ଏକ ରୁକ୍ଷ ପଛପାର୍ଶ୍ୱ ସହିତ NGF ଗୁଡ଼ିକ NO2 ଚିହ୍ନଟ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ, ଯେତେବେଳେ ସମ୍ମୁଖ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ମସୃଣ ଏବଂ ଅଧିକ ପରିବାହୀ NGF ଗୁଡ଼ିକ (2000 S/cm, ସିଟ୍ ପ୍ରତିରୋଧ - 50 ohms/m2) କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ପରିବାହୀ ହୋଇପାରେ। ସୌର କୋଷର ଚ୍ୟାନେଲ କିମ୍ବା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ (ଯେହେତୁ ଏହା ଦୃଶ୍ୟମାନ ଆଲୋକର 62% ପ୍ରସାରଣ କରେ)। ସାମଗ୍ରିକ ଭାବରେ, ବର୍ଣ୍ଣିତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ପରିବହନ ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକ NGF କୁ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଏକ ବିକଳ୍ପ କାର୍ବନ ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ ଅନୁଭବ କରିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରିପାରେ ଯେଉଁଠାରେ ଗ୍ରାଫିନ ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋନ-ଘନ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ ଉପଯୁକ୍ତ ନୁହେଁ।
ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଏକ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ଶିଳ୍ପ ସାମଗ୍ରୀ। ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଯେ, ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ରେ ତୁଳନାତ୍ମକ ଭାବରେ କମ୍ ବସ୍ତୁତ୍ୱ ଘନତା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ବିମାନ ଭିତରେ ତାପଜ ଏବଂ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପରିବାହିତା ଗୁଣ ରହିଛି, ଏବଂ ଏହା କଠୋର ତାପଜ ଏବଂ ରାସାୟନିକ ପରିବେଶରେ ବହୁତ ସ୍ଥିର 1,2। ଫ୍ଲେକ୍ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ହେଉଛି ଗ୍ରାଫିନ୍ ଗବେଷଣା ପାଇଁ ଏକ ଜଣାଶୁଣା ଆରମ୍ଭ ସାମଗ୍ରୀ 3। ପତଳା ଫିଲ୍ମରେ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ କଲେ, ଏହାକୁ ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରକାରର ପ୍ରୟୋଗରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ, ଯେଉଁଥିରେ ସ୍ମାର୍ଟଫୋନ୍ 4,5,6,7 ଭଳି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସ୍ ପାଇଁ ହିଟ୍ ସିଙ୍କ୍, ସେନ୍ସର 8,9,10 ରେ ଏକ ସକ୍ରିୟ ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋମିଗ୍ନେଟିକ୍ ହସ୍ତକ୍ଷେପ ସୁରକ୍ଷା 11. 12 ଏବଂ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଅଲ୍ଟ୍ରାଭାୟୋଲେଟ୍ 13,14 ରେ ଲିଥୋଗ୍ରାଫି ପାଇଁ ଫିଲ୍ମ, ସୌର କୋଷରେ ଚ୍ୟାନେଲ ପରିଚାଳନା 15,16 ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ଏହି ସମସ୍ତ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ, ଏହା ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ସୁବିଧା ହେବ ଯଦି ନାନୋସ୍କେଲ୍ <100 nm ରେ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ଘନତା ସହିତ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ (NGFs) ର ବଡ଼ କ୍ଷେତ୍ର ସହଜରେ ଉତ୍ପାଦନ ଏବଂ ପରିବହନ କରାଯାଇପାରିବ।
ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକ ବିଭିନ୍ନ ପଦ୍ଧତି ଦ୍ୱାରା ପ୍ରସ୍ତୁତ କରାଯାଏ। ଗୋଟିଏ କ୍ଷେତ୍ରରେ, ଗ୍ରାଫିନ୍ ଫ୍ଲେକ୍ସ ଉତ୍ପାଦନ କରିବା ପାଇଁ ଏମ୍ବେଡିଂ ଏବଂ ବିସ୍ତାର ଏବଂ ଏକ୍ସଫୋଲିଏସନ୍ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା10,11,17। ଫ୍ଲେକ୍ସଗୁଡ଼ିକୁ ଆବଶ୍ୟକ ଘନତାର ଫିଲ୍ମରେ ଆହୁରି ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ କରିବାକୁ ପଡିବ, ଏବଂ ଘନ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ସିଟ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରିବାକୁ ପ୍ରାୟତଃ କିଛି ଦିନ ଲାଗେ। ଅନ୍ୟ ଏକ ପଦ୍ଧତି ହେଉଛି ଗ୍ରାଫାଇଟେବଲ୍ କଠିନ ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ ସହିତ ଆରମ୍ଭ କରିବା। ଶିଳ୍ପରେ, ପଲିମରଗୁଡ଼ିକର ସିଟ୍ କାର୍ବନାଇଜ୍ କରାଯାଏ (1000–1500 °C ରେ) ଏବଂ ତାପରେ ଗ୍ରାଫାଇଟାଇଜ୍ କରାଯାଏ (2800–3200 °C ରେ) ଭଲ ଭାବରେ ସଂରଚିତ ସ୍ତରଯୁକ୍ତ ସାମଗ୍ରୀ ଗଠନ କରିବା ପାଇଁ। ଯଦିଓ ଏହି ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକର ଗୁଣବତ୍ତା ଅଧିକ, ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ1,18,19 ଏବଂ ସର୍ବନିମ୍ନ ଘନତା କିଛି ମାଇକ୍ରୋନ1,18,19,20 ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ସୀମିତ।
ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା (CVD) ହେଉଛି ଉଚ୍ଚ ଗଠନାତ୍ମକ ଗୁଣବତ୍ତା ଏବଂ ଯୁକ୍ତିଯୁକ୍ତ ମୂଲ୍ୟ ସହିତ ଗ୍ରାଫିନ ଏବଂ ଅଲଟ୍ରାଥିନ୍ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ (<10 nm) ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ଏକ ଜଣାଶୁଣା ପଦ୍ଧତି। ତଥାପି, ଗ୍ରାଫିନ ଏବଂ ଅଲଟ୍ରାଥିନ୍ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମର ବୃଦ୍ଧି ସହିତ ତୁଳନା କଲେ28, CVD ବ୍ୟବହାର କରି NGF ର ବୃହତ କ୍ଷେତ୍ରର ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ/ଅଥବା ପ୍ରୟୋଗ ଆହୁରି କମ୍ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଛି11,13,29,30,31,32,33।
CVD-ଉତ୍ପାଦିତ ଗ୍ରାଫିନ ଏବଂ ଗ୍ରାଫାଇଟ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରାୟତଃ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡ଼ିକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତର କରିବାକୁ ପଡ଼ିଥାଏ34। ଏହି ପତଳା ଫିଲ୍ମ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଦୁଇଟି ମୁଖ୍ୟ ପଦ୍ଧତି ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ କରେ35: (1) ଅଣ-ଏଚ୍ ସ୍ଥାନାନ୍ତର36,37 ଏବଂ (2) ଏଚ୍-ଆଧାରିତ ଓଦା ରାସାୟନିକ ସ୍ଥାନାନ୍ତର (ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ ସମର୍ଥିତ)14,34,38। ପ୍ରତ୍ୟେକ ପଦ୍ଧତିର କିଛି ସୁବିଧା ଏବଂ ଅସୁବିଧା ଅଛି ଏବଂ ଏହାକୁ ଅନ୍ୟତ୍ର ବର୍ଣ୍ଣିତ 35,39 ପରି ଉଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପ୍ରୟୋଗ ଉପରେ ନିର୍ଭର କରି ଚୟନ କରାଯିବା ଉଚିତ। ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡ଼ିକରେ ବଢ଼ିଥିବା ଗ୍ରାଫିନ/ଗ୍ରାଫାଇଟ ଫିଲ୍ମ ପାଇଁ, ଓଦା ରାସାୟନିକ ପ୍ରକ୍ରିୟା ମାଧ୍ୟମରେ ସ୍ଥାନାନ୍ତର (ଯାହା ମଧ୍ୟରୁ ପଲିମିଥାଇଲ ମେଥାକ୍ରିଲେଟ (PMMA) ହେଉଛି ସବୁଠାରୁ ଅଧିକ ବ୍ୟବହୃତ ସମର୍ଥନ ସ୍ତର) ପ୍ରଥମ ପସନ୍ଦ 13,30,34,38,40,41,42। ଆପଣ ଏବଂ ଅନ୍ୟମାନେ। ଏହା ଉଲ୍ଲେଖ କରାଯାଇଥିଲା ଯେ NGF ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପାଇଁ କୌଣସି ପଲିମର ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇ ନଥିଲା (ନମୁନା ଆକାର ପ୍ରାୟ 4 cm2)25,43, କିନ୍ତୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ସମୟରେ ନମୁନା ସ୍ଥିରତା ଏବଂ/କିମ୍ବା ପରିଚାଳନା ବିଷୟରେ କୌଣସି ବିବରଣୀ ପ୍ରଦାନ କରାଯାଇ ନଥିଲା; ପଲିମର ବ୍ୟବହାର କରି ଓଦା ରସାୟନ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ଅନେକ ପଦକ୍ଷେପ ଥାଏ, ଯେଉଁଥିରେ ଏକ ବଳିଦାନ ପଲିମର ସ୍ତର ପ୍ରୟୋଗ ଏବଂ ପରବର୍ତ୍ତୀ ଅପସାରଣ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ 30,38,40,41,42। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଅସୁବିଧା ଅଛି: ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ପଲିମର ଅବଶିଷ୍ଟାଂଶ ବର୍ଦ୍ଧିତ ଫିଲ୍ମର ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିପାରିବ 38। ଅତିରିକ୍ତ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ଅବଶିଷ୍ଟ ପଲିମରକୁ ଅପସାରଣ କରିପାରିବ, କିନ୍ତୁ ଏହି ଅତିରିକ୍ତ ପଦକ୍ଷେପଗୁଡ଼ିକ ଫିଲ୍ମ ଉତ୍ପାଦନର ଖର୍ଚ୍ଚ ଏବଂ ସମୟ ବୃଦ୍ଧି କରେ 38,40। CVD ବୃଦ୍ଧି ସମୟରେ, ଗ୍ରାଫିନର ଏକ ସ୍ତର କେବଳ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ଫଏଲର ସମ୍ମୁଖ ପାର୍ଶ୍ୱରେ (ବାଷ୍ପ ପ୍ରବାହ ଆଡ଼କୁ ମୁହଁ କରୁଥିବା ପାର୍ଶ୍ୱ) ନୁହେଁ, ବରଂ ଏହାର ପଛ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ମଧ୍ୟ ଜମା ହୁଏ। ତଥାପି, ପରବର୍ତ୍ତୀକୁ ଏକ ଅପଚୟ ଉତ୍ପାଦ ଭାବରେ ବିବେଚନା କରାଯାଏ ଏବଂ ନରମ ପ୍ଲାଜମା ଦ୍ୱାରା ଶୀଘ୍ର ଅପସାରଣ କରାଯାଇପାରିବ 38,41। ଏହି ଫିଲ୍ମକୁ ପୁନଃଚକ୍ରଣ କରିବା ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ପାଦନ ସର୍ବାଧିକ କରିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରିପାରେ, ଯଦିଓ ଏହା ମୁହଁ କାର୍ବନ ଫିଲ୍ମ ତୁଳନାରେ ନିମ୍ନ ଗୁଣବତ୍ତାର ହୋଇଥାଏ।
ଏଠାରେ, ଆମେ CVD ଦ୍ୱାରା ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ନିକେଲ୍ ଫଏଲ୍ ଉପରେ ଉଚ୍ଚ ଗଠନାତ୍ମକ ଗୁଣବତ୍ତା ସହିତ NGF ର ୱେଫର-ସ୍କେଲ ବାଇଫେସିଆଲ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରସ୍ତୁତି ରିପୋର୍ଟ କରୁଛୁ। ଫଏଲ୍ ର ସମ୍ମୁଖ ଏବଂ ପଛ ପୃଷ୍ଠର ରୁକ୍ଷତା NGF ର ଆକୃତି ଏବଂ ଗଠନକୁ କିପରି ପ୍ରଭାବିତ କରେ ତାହା ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରାଯାଇଥିଲା। ଆମେ ନିକେଲ୍ ଫଏଲ୍ ର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରୁ ବହୁମୁଖୀ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ NGF ର ମୂଲ୍ୟ-ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଏବଂ ପରିବେଶ ଅନୁକୂଳ ପଲିମର-ମୁକ୍ତ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ମଧ୍ୟ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରୁ ଏବଂ ଦେଖାଉ ଯେ ସମ୍ମୁଖ ଏବଂ ପଛ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକ ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ କିପରି ଉପଯୁକ୍ତ।
ନିମ୍ନଲିଖିତ ବିଭାଗଗୁଡ଼ିକ ଷ୍ଟାକ୍ ହୋଇଥିବା ଗ୍ରାଫିନ୍ ସ୍ତର ସଂଖ୍ୟା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରି ବିଭିନ୍ନ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ ଘନତା ବିଷୟରେ ଆଲୋଚନା କରେ: (i) ଏକକ ସ୍ତର ଗ୍ରାଫିନ୍ (SLG, 1 ସ୍ତର), (ii) କିଛି ସ୍ତର ଗ୍ରାଫିନ୍ (FLG, < 10 ସ୍ତର), (iii) ବହୁସ୍ତରୀୟ ଗ୍ରାଫିନ୍ (MLG, 10-30 ସ୍ତର) ଏବଂ (iv) NGF (~300 ସ୍ତର)। ପରବର୍ତ୍ତୀଟି କ୍ଷେତ୍ରଫଳର ଶତକଡ଼ା ଭାବରେ ପ୍ରକାଶିତ ସବୁଠାରୁ ସାଧାରଣ ଘନତା (ପ୍ରତି 100 µm2 ରେ ପ୍ରାୟ 97% କ୍ଷେତ୍ରଫଳ)30। ସେଥିପାଇଁ ସମଗ୍ର ଫିଲ୍ମକୁ କେବଳ NGF କୁହାଯାଏ।
ଗ୍ରାଫିନ ଏବଂ ଗ୍ରାଫାଇଟ ଫିଲ୍ମର ସଂଶ୍ଳେଷଣ ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ନିକେଲ ଫଏଲଗୁଡ଼ିକର ଉତ୍ପାଦନ ଏବଂ ପରବର୍ତ୍ତୀ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ଫଳରେ ଭିନ୍ନ ଗଠନ ଥାଏ। ଆମେ ସମ୍ପ୍ରତି NGF30 ର ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ଅଧ୍ୟୟନ ରିପୋର୍ଟ କରିଛୁ। ଆମେ ଦେଖାଉଛୁ ଯେ ବୃଦ୍ଧି ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ ଆନିଲିଂ ସମୟ ଏବଂ ଚାମ୍ବର ଚାପ ଭଳି ପ୍ରକ୍ରିୟା ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ସମାନ ଘନତାର NGF ପାଇବାରେ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭୂମିକା ଗ୍ରହଣ କରନ୍ତି। ଏଠାରେ, ଆମେ ନିକେଲ୍ ଫଏଲର ପଲିସ୍ଡ୍ ଫ୍ରଣ୍ଟ (FS) ଏବଂ ଅନପଲିସ୍ଡ୍ ବ୍ୟାକ୍ (BS) ପୃଷ୍ଠରେ NGF ର ବୃଦ୍ଧି ବିଷୟରେ ଅଧିକ ତଦନ୍ତ କରିଛୁ (ଚିତ୍ର 1a)। ତିନି ପ୍ରକାରର ନମୁନା FS ଏବଂ BS ପରୀକ୍ଷା କରାଯାଇଥିଲା, ଯାହା ସାରଣୀ 1 ରେ ତାଲିକାଭୁକ୍ତ। ଦୃଶ୍ୟ ନିରୀକ୍ଷଣ ପରେ, ନିକେଲ୍ ଫଏଲ (NiAG) ର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ NGF ର ସମାନ ବୃଦ୍ଧି ବଲ୍କ Ni ସବ୍ଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ର ରଙ୍ଗ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଦ୍ୱାରା ଏକ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟପୂର୍ଣ୍ଣ ଧାତବ ରୂପା ଧୂସର ରଙ୍ଗରୁ ଏକ ମ୍ୟାଟ୍ ଧୂସର ରଙ୍ଗ (ଚିତ୍ର 1a) କୁ ଦେଖାଯାଇପାରିବ; ଅଣୁବୀକ୍ଷଣିକ ମାପ ନିଶ୍ଚିତ କରାଯାଇଥିଲା (ଚିତ୍ର 1b, c)। ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ ଅଞ୍ଚଳରେ ପରିଲକ୍ଷିତ ଏବଂ ଚିତ୍ର 1b ରେ ଲାଲ, ନୀଳ ଏବଂ କମଳା ତୀର ଦ୍ୱାରା ସୂଚିତ FS-NGF ର ଏକ ସାଧାରଣ ରମନ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ଚିତ୍ର 1c ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି। ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ G (1683 cm−1) ଏବଂ 2D (2696 cm−1) ର ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟପୂର୍ଣ୍ଣ ରମନ ଶିଖର ଅତ୍ୟନ୍ତ ସ୍ଫଟିକୀୟ NGF (ଚିତ୍ର 1c, ସାରଣୀ SI1) ର ବୃଦ୍ଧିକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରେ। ସମଗ୍ର ଚଳଚ୍ଚିତ୍ରରେ, ତୀବ୍ରତା ଅନୁପାତ (I2D/IG) ~0.3 ସହିତ ରମନ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରାର ପ୍ରାଧାନ୍ୟ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୋଇଥିଲା, ଯେତେବେଳେ I2D/IG = 0.8 ସହିତ ରମନ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା କ୍ୱଚିତ୍ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୋଇଥିଲା। ସମଗ୍ର ଚଳଚ୍ଚିତ୍ରରେ ତ୍ରୁଟିପୂର୍ଣ୍ଣ ଶିଖର (D = 1350 cm-1) ର ଅନୁପସ୍ଥିତି NGF ଅଭିବୃଦ୍ଧିର ଉଚ୍ଚ ଗୁଣବତ୍ତା ସୂଚିତ କରେ। BS-NGF ନମୁନାରେ ସମାନ ରମନ ଫଳାଫଳ ପ୍ରାପ୍ତ ହୋଇଥିଲା (ଚିତ୍ର SI1 a ଏବଂ b, ସାରଣୀ SI1)।
NiAG FS- ଏବଂ BS-NGF ର ତୁଳନା: (a) ୱାଫର ସ୍କେଲ୍ (55 cm2) ରେ NGF ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ଫଳସ୍ୱରୂପ BS- ଏବଂ FS-Ni ଫଏଲ୍ ନମୁନା ଦେଖାଉଥିବା ଏକ ସାଧାରଣ NGF (NiAG) ନମୁନାର ଫଟୋଗ୍ରାଫ୍, (b) ଏକ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପ୍ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରାପ୍ତ FS-NGF ପ୍ରତିଛବି/ Ni, (c) ପ୍ୟାନେଲ୍ b ରେ ବିଭିନ୍ନ ସ୍ଥାନରେ ରେକର୍ଡ ହୋଇଥିବା ସାଧାରଣ ରମନ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା, (d, f) FS-NGF/Ni ରେ ବିଭିନ୍ନ ବୃଦ୍ଧିରେ SEM ପ୍ରତିଛବି, (e, g) ବିଭିନ୍ନ ବୃଦ୍ଧିରେ SEM ପ୍ରତିଛବି ସେଟ୍ BS -NGF/Ni। ନୀଳ ତୀର FLG କ୍ଷେତ୍ରକୁ ସୂଚିତ କରେ, କମଳା ତୀର MLG କ୍ଷେତ୍ରକୁ ସୂଚିତ କରେ (FLG କ୍ଷେତ୍ର ନିକଟରେ), ଲାଲ ତୀର NGF କ୍ଷେତ୍ରକୁ ସୂଚିତ କରେ, ଏବଂ ମାଜେଣ୍ଟା ତୀର ଫୋଲ୍ଡକୁ ସୂଚିତ କରେ।
ଯେହେତୁ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ସବ୍ଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ର ଘନତା, ସ୍ଫଟିକ ଆକାର, ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶନ ଏବଂ ଶସ୍ୟ ସୀମା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ, ତେଣୁ ବଡ଼ କ୍ଷେତ୍ର ଉପରେ NGF ଘନତାର ଯୁକ୍ତିଯୁକ୍ତ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ହାସଲ କରିବା ଏକ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ହୋଇ ରହିଛି20,34,44। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ଆମେ ପୂର୍ବରୁ ପ୍ରକାଶିତ ବିଷୟବସ୍ତୁ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା30। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରତି 100 µm230 ରେ 0.1 ରୁ 3% ର ଏକ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ କ୍ଷେତ୍ର ଉତ୍ପାଦନ କରେ। ନିମ୍ନଲିଖିତ ବିଭାଗରେ, ଆମେ ଉଭୟ ପ୍ରକାରର କ୍ଷେତ୍ର ପାଇଁ ଫଳାଫଳ ଉପସ୍ଥାପନ କରୁଛୁ। ଉଚ୍ଚ ବୃଦ୍ଧି SEM ପ୍ରତିଛବିଗୁଡ଼ିକ ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ଅନେକ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ ବିପରୀତ କ୍ଷେତ୍ରର ଉପସ୍ଥିତି ଦେଖାଏ (ଚିତ୍ର 1f,g), ଯାହା FLG ଏବଂ MLG କ୍ଷେତ୍ରଗୁଡ଼ିକର ଉପସ୍ଥିତି ସୂଚାଇଥାଏ30,45। ଏହା ରମଣ ବିକ୍ଷିପ୍ତକରଣ (ଚିତ୍ର 1c) ଏବଂ TEM ଫଳାଫଳ (ପରେ "FS-NGF: ଗଠନ ଏବଂ ଗୁଣଧର୍ମ" ବିଭାଗରେ ଆଲୋଚନା କରାଯାଇଛି) ଦ୍ୱାରା ମଧ୍ୟ ନିଶ୍ଚିତ କରାଯାଇଥିଲା। FS- ଏବଂ BS-NGF/Ni ନମୁନା (Ni ରେ ବଢ଼ିଥିବା ସମ୍ମୁଖ ଏବଂ ପଛ NGF) ରେ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷିତ FLG ଏବଂ MLG କ୍ଷେତ୍ରଗୁଡ଼ିକ ପୂର୍ବ-ଆନିଲିଂ ସମୟରେ ଗଠିତ ବଡ଼ Ni(111) ଶସ୍ୟରେ ବଢ଼ିଥାଇପାରେ22,30,45। ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ଭାଙ୍ଗ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୋଇଥିଲା (ଚିତ୍ର 1b, ବାଇଗଣୀ ତୀର ସହିତ ଚିହ୍ନିତ)। ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଏବଂ ନିକେଲ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ମଧ୍ୟରେ ତାପଜ ପ୍ରସାରଣର ଗୁଣାଙ୍କରେ ବଡ଼ ପାର୍ଥକ୍ୟ ହେତୁ ଏହି ଭାଙ୍ଗଗୁଡ଼ିକ ପ୍ରାୟତଃ CVD-ଉତ୍ପନ୍ନ ଗ୍ରାଫିନ୍ ଏବଂ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମରେ ମିଳିଥାଏ 30,38।
AFM ପ୍ରତିଛବି ନିଶ୍ଚିତ କରିଛି ଯେ FS-NGF ନମୁନା BS-NGF ନମୁନା (ଚିତ୍ର SI1) (ଚିତ୍ର SI2) ଅପେକ୍ଷା ଚାପକର ଥିଲା। FS-NGF/Ni (ଚିତ୍ର SI2c) ଏବଂ BS-NGF/Ni (ଚିତ୍ର SI2d) ର ମୂଳ ମଧ୍ୟମ ବର୍ଗ (RMS) ରୁକ୍ଷତା ମୂଲ୍ୟ ଯଥାକ୍ରମେ 82 ଏବଂ 200 nm (20 × 20 μm2 କ୍ଷେତ୍ରଫଳରେ ମାପ କରାଯାଇଛି)। ପ୍ରାପ୍ତ ଅବସ୍ଥାରେ (ଚିତ୍ର SI3) ନିକେଲ (NiAR) ଫଏଲର ପୃଷ୍ଠ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଉପରେ ଆଧାର କରି ଉଚ୍ଚ ରୁକ୍ଷତା ବୁଝାଯାଇପାରିବ। FS ଏବଂ BS-NiAR ର SEM ପ୍ରତିଛବିଗୁଡିକ ଚିତ୍ର SI3a–d ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି, ଯାହା ବିଭିନ୍ନ ପୃଷ୍ଠ ଆକାର ପ୍ରଦର୍ଶନ କରୁଛି: ପଲିସ୍ ହୋଇଥିବା FS-Ni ଫଏଲରେ ନାନୋ- ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋନ-ଆକାରର ଗୋଲାକାର କଣିକା ଅଛି, ଯେତେବେଳେ ପଲିସ୍ ନ ହୋଇଥିବା BS-Ni ଫଏଲରେ ଏକ ଉତ୍ପାଦନ ସିଡ଼ି ପ୍ରଦର୍ଶନ କରାଯାଇଛି। ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ସହିତ କଣିକା ଭାବରେ। ଏବଂ ହ୍ରାସ। ଆନିଲ୍ ହୋଇଥିବା ନିକେଲ୍ ଫଏଲ (NiA) ର ନିମ୍ନ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ପ୍ରତିଛବିଗୁଡିକ ଚିତ୍ର SI3e–h ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି। ଏହି ଚିତ୍ରଗୁଡ଼ିକରେ, ଆମେ ନିକେଲ ଫଏଲର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ଅନେକ ମାଇକ୍ରୋନ-ଆକାରର ନିକେଲ କଣିକାର ଉପସ୍ଥିତି ଦେଖିପାରୁଛୁ (ଚିତ୍ର SI3e–h)। ବଡ଼ ଶସ୍ୟର Ni(111) ପୃଷ୍ଠ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ ଥାଇପାରେ, ଯେପରି ପୂର୍ବରୁ ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଥିଲା 30,46। FS-NiA ଏବଂ BS-NiA ମଧ୍ୟରେ ନିକେଲ ଫଏଲ ଆକୃତିରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପାର୍ଥକ୍ୟ ଅଛି। BS-NGF/Ni ର ଅଧିକ ରୁକ୍ଷତା BS-NiAR ର ଅପଲିସ୍ ହୋଇଥିବା ପୃଷ୍ଠ ହେତୁ, ଯାହାର ପୃଷ୍ଠ ଆନିଲିଂ ପରେ ମଧ୍ୟ ଯଥେଷ୍ଟ ରୁକ୍ଷ ରହିଥାଏ (ଚିତ୍ର SI3)। ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟା ପୂର୍ବରୁ ଏହି ପ୍ରକାରର ପୃଷ୍ଠ ଚରିତ୍ରୀକରଣ ଗ୍ରାଫିନ ଏବଂ ଗ୍ରାଫାଇଟ ଫିଲ୍ମର ରୁକ୍ଷତାକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବାକୁ ଅନୁମତି ଦିଏ। ଏହା ଉଲ୍ଲେଖ କରାଯିବା ଉଚିତ ଯେ ଗ୍ରାଫିନ ବୃଦ୍ଧି ସମୟରେ ମୂଳ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ କିଛି ଶସ୍ୟ ପୁନଃସଂଗଠନ କରିଥିଲା, ଯାହା ଆନିଲ ଫଏଲ ଏବଂ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ଫିଲ୍ମ22 ତୁଳନାରେ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ର ରୁକ୍ଷତାକୁ କିଛି ପରିମାଣରେ ବୃଦ୍ଧି କରିଥିଲା।
ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠର ରୁକ୍ଷତା, ଆନିଲିଂ ସମୟ (ଶସ୍ୟ ଆକାର) 30,47 ଏବଂ ମୁକ୍ତି ନିୟନ୍ତ୍ରଣ 43 କୁ ସୂକ୍ଷ୍ମ-ଟ୍ୟୁନିଂ କରିବା ଦ୍ୱାରା ଆଞ୍ଚଳିକ NGF ଘନତା ସମାନତା µm2 ଏବଂ/କିମ୍ବା nm2 ସ୍କେଲ୍ (ଅର୍ଥାତ୍ କିଛି ନାନୋମିଟରର ଘନତା ପରିବର୍ତ୍ତନ) କୁ ହ୍ରାସ କରିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରିବ। ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ର ପୃଷ୍ଠର ରୁକ୍ଷତା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବା ପାଇଁ, ପରିଣାମସ୍ୱରୂପ ନିକେଲ ଫଏଲର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ ପଲିସିଂ ଭଳି ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକୁ ବିଚାର କରାଯାଇପାରିବ 48। ପୂର୍ବରୁ ଚିକିତ୍ସା କରାଯାଇଥିବା ନିକେଲ ଫଏଲକୁ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରା (< 900 °C) 46 ଏବଂ ସମୟ (< 5 ମିନିଟ୍) ରେ ଆନିଲ୍ କରାଯାଇପାରିବ ଯାହା ଦ୍ୱାରା ବଡ଼ Ni(111) ଶସ୍ୟ ଗଠନ (ଯାହା FLG ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ଲାଭଦାୟକ) ଏଡାଇବା ସମ୍ଭବ ହେବ।
SLG ଏବଂ FLG ଗ୍ରାଫିନ ଏସିଡ୍ ଏବଂ ପାଣିର ପୃଷ୍ଠ ଟେନସନ୍ ସହ୍ୟ କରିପାରେ ନାହିଁ, ଓଦା ରାସାୟନିକ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ସମର୍ଥନ ସ୍ତର ଆବଶ୍ୟକ କରେ 22,34,38। ପଲିମର-ସମର୍ଥିତ ଏକକ-ସ୍ତର ଗ୍ରାଫିନ 38 ର ଓଦା ରାସାୟନିକ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ବିପରୀତ, ଆମେ ପାଇଲୁ ଯେ ଚିତ୍ର 2a ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି ବଢୁଥିବା NGF ର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱ ପଲିମର ସମର୍ଥନ ବିନା ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ହୋଇପାରିବ (ଅଧିକ ବିବରଣୀ ପାଇଁ ଚିତ୍ର SI4a ଦେଖନ୍ତୁ)। ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ କୁ NGF ସ୍ଥାନାନ୍ତର ଅନ୍ତର୍ନିହିତ Ni30.49 ଫିଲ୍ମର ଓଦା ଏଚ୍ଚିଂ ସହିତ ଆରମ୍ଭ ହୁଏ। ବଢୁଥିବା NGF/Ni/NGF ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ ରାତାରାତି 15 mL 70% HNO3 ରେ 600 mL ଡିଆୟୋନାଇଜଡ୍ (DI) ପାଣି ସହିତ ମିଳାଇ ରଖାଯାଇଥିଲା। Ni ଫଏଲ୍ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ଦ୍ରବୀଭୂତ ହେବା ପରେ, FS-NGF ସମତଳ ରହିଥାଏ ଏବଂ NGF/Ni/NGF ନମୁନା ପରି ତରଳ ପୃଷ୍ଠରେ ଭାସମାନ ହୋଇଥାଏ, ଯେତେବେଳେ BS-NGF ପାଣିରେ ବୁଡ଼ାଯାଇଥାଏ (ଚିତ୍ର 2a,b)। ତା'ପରେ ପୃଥକ NGF କୁ ତାଜା ଡିଆୟୋନାଇଜଡ୍ ପାଣି ଥିବା ଗୋଟିଏ ବିକରରୁ ଅନ୍ୟ ଏକ ବିକରକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ କରାଯାଇଥିଲା ଏବଂ ପୃଥକ NGF କୁ ଭଲ ଭାବରେ ଧୋଇ ଅବତଳ କାଚ ପାତ୍ର ମାଧ୍ୟମରେ ଚାରି ରୁ ଛଅ ଥର ପୁନରାବୃତ୍ତି କରାଯାଇଥିଲା। ଶେଷରେ, FS-NGF ଏବଂ BS-NGF କୁ ଇଚ୍ଛିତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ରଖାଯାଇଥିଲା (ଚିତ୍ର 2c)।
ନିକେଲ ଫଏଲରେ ଚାଷ ହୋଇଥିବା NGF ପାଇଁ ପଲିମର-ମୁକ୍ତ ଓଦା ରାସାୟନିକ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟା: (a) ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରବାହ ଚିତ୍ର (ଅଧିକ ବିବରଣୀ ପାଇଁ ଚିତ୍ର SI4 ଦେଖନ୍ତୁ), (b) Ni ଏଚ୍ିଂ ପରେ ପୃଥକ NGF ର ଡିଜିଟାଲ ଫଟୋଗ୍ରାଫ୍ (2 ଟି ନମୁନା), (c) ଉଦାହରଣ FS – ଏବଂ BS-NGF SiO2/Si ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ କୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତର, (d) ଅସ୍ୱଚ୍ଛ ପଲିମର ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ କୁ FS-NGF ସ୍ଥାନାନ୍ତର, (e) ପ୍ୟାନେଲ୍ d (ଦୁଇଟି ଭାଗରେ ବିଭକ୍ତ) ପରି ସମାନ ନମୁନାରୁ BS-NGF, ସୁନା ପ୍ଲେଟେଡ୍ C କାଗଜ ଏବଂ Nafion (ନମନୀୟ ସ୍ୱଚ୍ଛ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍, ଲାଲ କୋଣ ସହିତ ଚିହ୍ନିତ ଧାର) କୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତର।
ଧ୍ୟାନ ଦିଅନ୍ତୁ ଯେ ଓଦା ରାସାୟନିକ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି କରାଯାଇଥିବା SLG ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପାଇଁ ମୋଟ 20-24 ଘଣ୍ଟା 38 ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ସମୟ ଆବଶ୍ୟକ। ଏଠାରେ ପ୍ରଦର୍ଶିତ ପଲିମର-ମୁକ୍ତ ସ୍ଥାନାନ୍ତର କୌଶଳ ସହିତ (ଚିତ୍ର SI4a), ସାମଗ୍ରିକ NGF ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ସମୟ ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ ପାଇଛି (ପ୍ରାୟ 15 ଘଣ୍ଟା)। ପ୍ରକ୍ରିୟାଟି ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ: (ପଦକ୍ଷେପ 1) ଏକ ଏଚିଂ ଦ୍ରବଣ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରନ୍ତୁ ଏବଂ ନମୁନାକୁ ଏଥିରେ ରଖନ୍ତୁ (~10 ମିନିଟ୍), ତାପରେ Ni ଏଚିଂ ପାଇଁ ରାତିସାରା ଅପେକ୍ଷା କରନ୍ତୁ (~7200 ମିନିଟ୍), (ପଦକ୍ଷେପ 2) ଡିଆୟୋନାଇଜଡ୍ ପାଣିରେ ଧୋଇ ଦିଅନ୍ତୁ (ପଦକ୍ଷେପ - 3)। ଡିଆୟୋନାଇଜଡ୍ ପାଣିରେ ସଂରକ୍ଷଣ କରନ୍ତୁ କିମ୍ବା ଟାର୍ଗେଟ ସବ୍ଷ୍ଟେଟ୍ କୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତର କରନ୍ତୁ (20 ମିନିଟ୍)। NGF ଏବଂ ବଲ୍କ ମାଟ୍ରିକ୍ସ ମଧ୍ୟରେ ଫସି ରହିଥିବା ପାଣିକୁ କୈଶିକାଲ୍ରି କାର୍ଯ୍ୟ (ବ୍ଲଟିଂ ପେପର୍ ବ୍ୟବହାର କରି) 38 ଦ୍ୱାରା ଅପସାରିତ କରାଯାଏ, ତାପରେ ଅବଶିଷ୍ଟ ଜଳ ବୁନ୍ଦାଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରାକୃତିକ ଶୁଖାଇବା (ପ୍ରାୟ 30 ମିନିଟ୍) ଦ୍ୱାରା ଅପସାରିତ କରାଯାଏ, ଏବଂ ଶେଷରେ ନମୁନାକୁ 10 ମିନିଟ୍ ପାଇଁ ଏକ ଭାକ୍ୟୁମ୍ ଚୁଲି (10-1 mbar) ରେ 50-90 °C (60 ମିନିଟ୍) 38 ରେ ଶୁଖାଯାଏ।
ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଯଥେଷ୍ଟ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା (≥ 200 °C) 50,51,52 ରେ ପାଣି ଏବଂ ବାୟୁର ଉପସ୍ଥିତିକୁ ସହ୍ୟ କରିପାରେ ବୋଲି ଜଣାଯାଏ। ଆମେ କିଛି ଦିନରୁ ଗୋଟିଏ ବର୍ଷ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଡିଆୟୋନାଇଜଡ୍ ପାଣିରେ ଏବଂ ସିଲ୍ ବୋତଲରେ ସଂରକ୍ଷଣ କରିବା ପରେ ରମନ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି, SEM ଏବଂ XRD ବ୍ୟବହାର କରି ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ ପରୀକ୍ଷା କରିଥିଲୁ (ଚିତ୍ର SI4)। କୌଣସି ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଅବନତି ନାହିଁ। ଚିତ୍ର 2c ଡିଆୟୋନାଇଜଡ୍ ପାଣିରେ ମୁକ୍ତ-ସ୍ଥାୟୀ FS-NGF ଏବଂ BS-NGF ଦର୍ଶାଉଛି। ଆମେ ସେଗୁଡ଼ିକୁ SiO2 (300 nm)/Si ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ କଏଦ କରିଥିଲୁ, ଯେପରି ଚିତ୍ର 2c ର ଆରମ୍ଭରେ ଦେଖାଯାଇଛି। ଅତିରିକ୍ତ ଭାବରେ, ଚିତ୍ର 2d,e ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି, ନିରନ୍ତର NGF ବିଭିନ୍ନ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଯେପରିକି ପଲିମର (Nexolve ଏବଂ Nafion ରୁ Thermabright ପଲିଆମାଇଡ୍) ଏବଂ ସୁନା-ପ୍ରଲେପିତ କାର୍ବନ କାଗଜକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ କରାଯାଇପାରିବ। ଭାସମାନ FS-NGF ସହଜରେ ଲକ୍ଷ୍ୟ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ରଖାଯାଇଥିଲା (ଚିତ୍ର 2c, d)। ତଥାପି, 3 cm2 ରୁ ବଡ଼ BS-NGF ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ ପାଣିରେ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ବୁଡ଼ାଇ ରଖିବା କଷ୍ଟକର ଥିଲା। ସାଧାରଣତଃ, ଯେତେବେଳେ ସେମାନେ ପାଣିରେ ଗଡ଼ିବାକୁ ଆରମ୍ଭ କରନ୍ତି, ଅସାବଧାନତା ହେତୁ ସେମାନେ କେତେକ ସମୟରେ ଦୁଇ କିମ୍ବା ତିନୋଟି ଭାଗରେ ଭାଙ୍ଗି ଯାଆନ୍ତି (ଚିତ୍ର 2e)। ସାମଗ୍ରିକ ଭାବରେ, ଆମେ ଯଥାକ୍ରମେ 6 ଏବଂ 3 cm2 କ୍ଷେତ୍ରଫମ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ନମୁନା ପାଇଁ PS- ଏବଂ BS-NGF (6 cm2 ରେ NGF/Ni/NGF ବୃଦ୍ଧି ବିନା ନିରନ୍ତର ସିମଲେସ୍ ସ୍ଥାନାନ୍ତର) ର ପଲିମର-ମୁକ୍ତ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ହାସଲ କରିପାରିଲୁ। ଯେକୌଣସି ଅବଶିଷ୍ଟ ବଡ଼ କିମ୍ବା ଛୋଟ ଖଣ୍ଡକୁ (ଏଚିଂ ଦ୍ରବଣ କିମ୍ବା ଡିଆୟୋନାଇଜଡ୍ ପାଣିରେ ସହଜରେ ଦେଖାଯାଇପାରିବ) ଇଚ୍ଛିତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (~1 mm2, ଚିତ୍ର SI4b, "FS-NGF: ଗଠନ ଏବଂ ଗୁଣଧର୍ମ (ଆଲୋଚନା କରାଯାଇଛି) "ସଂରଚନା ଏବଂ ଗୁଣଧର୍ମ" ଅନ୍ତର୍ଗତ ତମ୍ବା ଗ୍ରୀଡକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ନମୁନା ଦେଖନ୍ତୁ) କିମ୍ବା ଭବିଷ୍ୟତ ବ୍ୟବହାର ପାଇଁ ସଂରକ୍ଷଣ କରାଯାଇପାରିବ (ଚିତ୍ର SI4)। ଏହି ମାନଦଣ୍ଡ ଉପରେ ଆଧାର କରି, ଆମେ ଆକଳନ କରୁଛୁ ଯେ NGF 98-99% ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଉତ୍ପାଦନରେ (ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପାଇଁ ବୃଦ୍ଧି ପରେ) ପୁନରୁଦ୍ଧାର କରାଯାଇପାରିବ।
ପଲିମର ବିନା ସ୍ଥାନାନ୍ତର ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ ବିସ୍ତୃତ ଭାବରେ ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଇଥିଲା। ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପି (OM) ଏବଂ SEM ପ୍ରତିଛବି (ଚିତ୍ର SI5 ଏବଂ ଚିତ୍ର 3) ବ୍ୟବହାର କରି FS- ଏବଂ BS-NGF/SiO2/Si (ଚିତ୍ର 2c) ରେ ପ୍ରାପ୍ତ ପୃଷ୍ଠ ରୂପଗତ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ଶାଇଥିଲେ ଯେ ଏହି ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପି ବିନା ସ୍ଥାନାନ୍ତର କରାଯାଇଥିଲା। ଦୃଶ୍ୟମାନ ସାଂରଚନିକ କ୍ଷତି ଯେପରିକି ଫାଟ, ଗାତ, କିମ୍ବା ଅନରୋଲଡ୍ ଅଞ୍ଚଳ। ବଢୁଥିବା NGF (ଚିତ୍ର 3b, d, ବାଇଗଣୀ ତୀର ଦ୍ୱାରା ଚିହ୍ନିତ) ଉପରେ ଥିବା ଭାରଗୁଡ଼ିକ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପରେ ଅକ୍ଷୁର୍ଣ୍ଣ ରହିଥିଲା। FS- ଏବଂ BS-NGF ଉଭୟ FLG କ୍ଷେତ୍ର (ଚିତ୍ର 3 ରେ ନୀଳ ତୀର ଦ୍ୱାରା ସୂଚିତ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ ଅଞ୍ଚଳ) ଦ୍ୱାରା ଗଠିତ। ଆଶ୍ଚର୍ଯ୍ୟଜନକ ଭାବରେ, ଅଲ୍ଟ୍ରାଥିନ୍ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକର ପଲିମର ସ୍ଥାନାନ୍ତର ସମୟରେ ସାଧାରଣତଃ ଦେଖାଯାଇଥିବା କିଛି କ୍ଷତିଗ୍ରସ୍ତ ଅଞ୍ଚଳ ପରିବର୍ତ୍ତେ, NGF ସହିତ ସଂଯୋଗ କରୁଥିବା ଅନେକ ମାଇକ୍ରୋନ୍-ଆକାରର FLG ଏବଂ MLG ଅଞ୍ଚଳ (ଚିତ୍ର 3d ରେ ନୀଳ ତୀର ଦ୍ୱାରା ଚିହ୍ନିତ) ଫାଟ କିମ୍ବା ଭଙ୍ଗ ବିନା ସ୍ଥାନାନ୍ତର କରାଯାଇଥିଲା (ଚିତ୍ର 3d)। 3)। ଲେସ୍-କାର୍ବନ କପର ଗ୍ରୀଡରେ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ NGF ର TEM ଏବଂ SEM ପ୍ରତିଛବି ବ୍ୟବହାର କରି ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଅଖଣ୍ଡତାକୁ ଆହୁରି ନିଶ୍ଚିତ କରାଯାଇଥିଲା, ଯେପରି ପରେ ଆଲୋଚନା କରାଯାଇଥିଲା ("FS-NGF: ଗଠନ ଏବଂ ଗୁଣଧର୍ମ")। ଚିତ୍ର SI6a ଏବଂ b (20 × 20 μm2) ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି, ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ BS-NGF/SiO2/Si ଯଥାକ୍ରମେ 140 nm ଏବଂ 17 nm rms ମୂଲ୍ୟ ସହିତ FS-NGF/SiO2/Si ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ କଠିନ। SiO2/Si ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (RMS < 2 nm) ରେ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ NGF ର RMS ମୂଲ୍ୟ Ni (ଚିତ୍ର SI2) ରେ ବଢ଼ିଥିବା NGF ତୁଳନାରେ ଯଥେଷ୍ଟ କମ୍ (ପ୍ରାୟ 3 ଗୁଣ), ଯାହା ସୂଚିତ କରେ ଯେ ଅତିରିକ୍ତ କଠିନତା Ni ପୃଷ୍ଠ ସହିତ ସମାନ ହୋଇପାରେ। ଏହା ସହିତ, FS- ଏବଂ BS-NGF/SiO2/Si ନମୁନାର ଧାରରେ କରାଯାଇଥିବା AFM ପ୍ରତିଛବିଗୁଡ଼ିକ ଯଥାକ୍ରମେ 100 ଏବଂ 80 nm ର NGF ଘନତା ଦେଖାଇଥିଲା (ଚିତ୍ର SI7)। BS-NGF ର ଛୋଟ ଘନତା ପୃଷ୍ଠ ସିଧାସଳଖ ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ ଗ୍ୟାସ ସହିତ ସଂସ୍ପର୍ଶରେ ନ ଆସିବାର ଫଳାଫଳ ହୋଇପାରେ।
SiO2/Si ୱେଫରରେ ପଲିମର ବିନା ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ NGF (NiAG) (ଚିତ୍ର 2c ଦେଖନ୍ତୁ): (a,b) ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ FS-NGF ର SEM ପ୍ରତିଛବି: ନିମ୍ନ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ବୃଦ୍ଧି (ପ୍ୟାନେଲରେ କମଳା ବର୍ଗ ସହିତ ସମାନ)। ସାଧାରଣ କ୍ଷେତ୍ର) - a)। (c,d) ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ BS-NGF ର SEM ପ୍ରତିଛବି: ନିମ୍ନ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ବୃଦ୍ଧି (ପ୍ୟାନେଲ c ରେ କମଳା ବର୍ଗ ଦ୍ୱାରା ଦର୍ଶାଯାଇଥିବା ସାଧାରଣ କ୍ଷେତ୍ର ସହିତ ସମାନ)। (e, f) ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ FS- ଏବଂ BS-NGF ର AFM ପ୍ରତିଛବି। ନୀଳ ତୀର FLG କ୍ଷେତ୍ରକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ - ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ ବିପରୀତ, ସାୟାନ୍ ତୀର - କଳା MLG ବିପରୀତ, ଲାଲ ତୀର - କଳା ବିପରୀତ NGF କ୍ଷେତ୍ରକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ, ମାଜେଣ୍ଟା ତୀର ଫୋଲ୍ଡକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ।
ବଢ଼ୁଥିବା ଏବଂ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ FS- ଏବଂ BS-NGFs ର ରାସାୟନିକ ଗଠନକୁ X-ray ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି (XPS) (ଚିତ୍ର 4) ଦ୍ୱାରା ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଇଥିଲା। ବଢ଼ୁଥିବା FS- ଏବଂ BS-NGFs (NiAG) ର Ni ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (850 eV) ସହିତ ଅନୁରୂପ ପରିମାପିତ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା (ଚିତ୍ର 4a, b) ରେ ଏକ ଦୁର୍ବଳ ଶିଖର ପରିଲକ୍ଷିତ ହୋଇଥିଲା। ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ FS- ଏବଂ BS-NGF/SiO2/Si ର ପରିମାପିତ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରାରେ କୌଣସି ଶିଖର ନାହିଁ (ଚିତ୍ର 4c; BS-NGF/SiO2/Si ପାଇଁ ସମାନ ଫଳାଫଳ ଦେଖାଯାଇ ନାହିଁ), ଯାହା ସୂଚାଇଥାଏ ଯେ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପରେ କୌଣସି ଅବଶିଷ୍ଟ Ni ପ୍ରଦୂଷଣ ନାହିଁ। ଚିତ୍ର 4d–f FS-NGF/SiO2/Si ର C 1 s, O 1 s ଏବଂ Si 2p ଶକ୍ତି ସ୍ତରର ଉଚ୍ଚ-ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା ଦର୍ଶାଏ। ଗ୍ରାଫାଇଟର C 1 s ର ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତି 284.4 eV53.54। ଚିତ୍ର 4d54 ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଶିଖରର ରେଖୀୟ ଆକୃତିକୁ ସାଧାରଣତଃ ଅସମମ ବୋଲି ବିବେଚନା କରାଯାଏ। ଉଚ୍ଚ-ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ କୋର୍-ସ୍ତରୀୟ C 1 s ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ (ଚିତ୍ର 4d) ମଧ୍ୟ ଶୁଦ୍ଧ ସ୍ଥାନାନ୍ତର (ଅର୍ଥାତ୍, କୌଣସି ପଲିମର ଅବଶିଷ୍ଟ୍ୟ ନାହିଁ) ନିଶ୍ଚିତ କରିଛି, ଯାହା ପୂର୍ବ ଅଧ୍ୟୟନ ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ 38। ସଦ୍ୟ ବର୍ଦ୍ଧିତ ନମୁନା (NiAG) ଏବଂ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପରେ C 1 s ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରାର ରେଖାପ୍ରସ୍ଥ ଯଥାକ୍ରମେ 0.55 ଏବଂ 0.62 eV। ଏହି ମୂଲ୍ୟଗୁଡ଼ିକ SLG (SiO2 ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ SLG ପାଇଁ 0.49 eV) 38 ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ। ତଥାପି, ଏହି ମୂଲ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ଉଚ୍ଚମୁଖୀ ପାଇରୋଲାଇଟିକ୍ ଗ୍ରାଫିନ୍ ନମୁନା (~0.75 eV) 53,54,55 ପାଇଁ ପୂର୍ବରୁ ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଥିବା ରେଖାପ୍ରସ୍ଥ ଅପେକ୍ଷା ଛୋଟ, ଯାହା ବର୍ତ୍ତମାନର ସାମଗ୍ରୀରେ ତ୍ରୁଟିପୂର୍ଣ୍ଣ କାର୍ବନ ସ୍ଥାନଗୁଡ଼ିକର ଅନୁପସ୍ଥିତିକୁ ସୂଚିତ କରେ। C 1 s ଏବଂ O 1 s ଭୂମି ସ୍ତରୀୟ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରାରେ ମଧ୍ୟ କାନ୍ଧର ଅଭାବ ଅଛି, ଯାହା ଉଚ୍ଚ-ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ଶିଖର ଡିକନଭୋଲ୍ୟୁସନ୍ 54 ପାଇଁ ଆବଶ୍ୟକତାକୁ ଦୂର କରେ। 291.1 eV ପାଖାପାଖି ଏକ π → π* ସାଟେଲାଇଟ୍ ଶିଖର ଅଛି, ଯାହା ପ୍ରାୟତଃ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ନମୁନାରେ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୁଏ। Si 2p ଏବଂ O 1 s କୋର୍ ସ୍ତର ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରାରେ 103 eV ଏବଂ 532.5 eV ସଙ୍କେତଗୁଡ଼ିକ (ଚିତ୍ର 4e, f ଦେଖନ୍ତୁ) ଯଥାକ୍ରମେ SiO2 56 ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସହିତ ଜଡିତ। XPS ଏକ ପୃଷ୍ଠ-ସମ୍ବେଦନଶୀଳ କୌଶଳ, ତେଣୁ NGF ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପୂର୍ବରୁ ଏବଂ ପରେ ଚିହ୍ନଟ ହୋଇଥିବା Ni ଏବଂ SiO2 ସହିତ ଜଡିତ ସଙ୍କେତଗୁଡ଼ିକ ଯଥାକ୍ରମେ FLG ଅଞ୍ଚଳରୁ ଉତ୍ପନ୍ନ ହୋଇଥିବା ଅନୁମାନ କରାଯାଏ। ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ BS-NGF ନମୁନା ପାଇଁ ସମାନ ଫଳାଫଳ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୋଇଥିଲା (ଦେଖାଯାଇ ନାହିଁ)।
NiAG XPS ଫଳାଫଳ: (ac) ଯଥାକ୍ରମେ ବର୍ଦ୍ଧିତ FS-NGF/Ni, BS-NGF/Ni ଏବଂ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ FS-NGF/SiO2/Si ର ବିଭିନ୍ନ ମୌଳିକ ପରମାଣୁ ରଚନାର ସର୍ଭେ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା। (d–f) FS-NGF/SiO2/Si ନମୁନାର କୋର ସ୍ତର C 1 s, O 1s ଏବଂ Si 2p ର ଉଚ୍ଚ-ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା।
ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ NGF ସ୍ଫଟିକର ସାମଗ୍ରିକ ଗୁଣବତ୍ତା X-ରେ ବିବର୍ତ୍ତନ (XRD) ବ୍ୟବହାର କରି ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରାଯାଇଥିଲା। ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ FS- ଏବଂ BS-NGF/SiO2/Si ର ସାଧାରଣ XRD ପ୍ୟାଟର୍ଣ୍ଣ (ଚିତ୍ର SI8) ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ପରି 26.6° ଏବଂ 54.7° ରେ ବିବର୍ତ୍ତନ ଶିଖର (0 0 0 2) ଏବଂ (0 0 0 4) ର ଉପସ୍ଥିତି ଦର୍ଶାଏ। । ଏହା NGF ର ଉଚ୍ଚ ସ୍ଫଟିକୀୟ ଗୁଣବତ୍ତା ନିଶ୍ଚିତ କରେ ଏବଂ d = 0.335 nm ର ଏକ ଆନ୍ତଃସ୍ତର ଦୂରତା ସହିତ ମେଳ ଖାଏ, ଯାହା ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପଦକ୍ଷେପ ପରେ ବଜାୟ ରଖାଯାଏ। ବିବର୍ତ୍ତନ ଶିଖର (0 0 0 2) ର ତୀବ୍ରତା ବିବର୍ତ୍ତନ ଶିଖର (0 0 0 4) ର ପ୍ରାୟ 30 ଗୁଣ, ଯାହା ସୂଚିତ କରେ ଯେ NGF ସ୍ଫଟିକ ସମତଳ ନମୁନା ପୃଷ୍ଠ ସହିତ ଭଲ ଭାବରେ ସମନ୍ୱିତ।
SEM, Raman spectroscopy, XPS ଏବଂ XRD ର ଫଳାଫଳ ଅନୁସାରେ, BS-NGF/Ni ର ଗୁଣବତ୍ତା FS-NGF/Ni ସହିତ ସମାନ ବୋଲି ଜଣାପଡିଥିଲା, ଯଦିଓ ଏହାର rms ରୁକ୍ଷତା ଟିକିଏ ଅଧିକ ଥିଲା (ଚିତ୍ର SI2, SI5) ଏବଂ SI7)।
200 nm ଘନତା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପଲିମର ସପୋର୍ଟ ସ୍ତର ସହିତ SLG ପାଣି ଉପରେ ଭାସିପାରେ। ଏହି ସେଟଅପ୍ ସାଧାରଣତଃ ପଲିମର-ସହାୟିତ ଓଦା ରାସାୟନିକ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ22,38। ଗ୍ରାଫିନ୍ ଏବଂ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ହାଇଡ୍ରୋଫୋବିକ୍ (ଓଦା କୋଣ 80-90°) 57। ଗ୍ରାଫିନ୍ ଏବଂ FLG ଉଭୟର ସମ୍ଭାବ୍ୟ ଶକ୍ତି ପୃଷ୍ଠଗୁଡ଼ିକ ଯଥେଷ୍ଟ ସମତଳ ବୋଲି ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଛି, ପୃଷ୍ଠରେ ଜଳର ପାର୍ଶ୍ଵିକ ଗତି ପାଇଁ କମ୍ ସମ୍ଭାବ୍ୟ ଶକ୍ତି (~1 kJ/mol) ସହିତ। ତଥାପି, ଗ୍ରାଫିନ୍ ସହିତ ଜଳର ଗଣନା କରାଯାଇଥିବା ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ଶକ୍ତି ଏବଂ ଗ୍ରାଫିନର ତିନୋଟି ସ୍ତର ଯଥାକ୍ରମେ ପ୍ରାୟ − 13 ଏବଂ − 15 kJ/mol,58, ଯାହା ସୂଚିତ କରେ ଯେ NGF (ପ୍ରାୟ 300 ସ୍ତର) ସହିତ ଜଳର ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ଗ୍ରାଫିନ୍ ତୁଳନାରେ କମ୍। ଏହା ହୁଏତ ଏକ କାରଣ ହୋଇପାରେ କାହିଁକି ଫ୍ରିଷ୍ଟାଣ୍ଡିଂ NGF ପାଣି ପୃଷ୍ଠରେ ସମତଳ ରହିଥାଏ, ଯେତେବେଳେ ଫ୍ରିଷ୍ଟାଣ୍ଡିଂ ଗ୍ରାଫିନ୍ (ଯାହା ପାଣିରେ ଭାସେ) କୁଞ୍ଚିତ ହୋଇ ଭାଙ୍ଗିଯାଏ। ଯେତେବେଳେ NGF ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ପାଣିରେ ବୁଡ଼ାଯାଏ (ପରିଣାମ ରୁକ୍ଷ ଏବଂ ସମତଳ NGF ପାଇଁ ସମାନ), ଏହାର ଧାରଗୁଡ଼ିକ ବଙ୍କା ହୁଏ (ଚିତ୍ର SI4)। ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ନିମଜ୍ଜନ କ୍ଷେତ୍ରରେ, ଏହା ଆଶା କରାଯାଏ ଯେ NGF-ଜଳ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ଶକ୍ତି ପ୍ରାୟ ଦ୍ୱିଗୁଣିତ ହେବ (ଭାସମାନ NGF ତୁଳନାରେ) ଏବଂ NGF ର ଧାରଗୁଡ଼ିକ ଏକ ଉଚ୍ଚ ସମ୍ପର୍କ କୋଣ (ଜଳଫୋବିସିଟି) ବଜାୟ ରଖିବା ପାଇଁ ଫୋଲ୍ଡ ହେବ। ଆମେ ବିଶ୍ୱାସ କରୁ ଯେ ଏମ୍ବେଡେଡ୍ NGF ର ଧାରଗୁଡ଼ିକର କୁଞ୍ଚନକୁ ଏଡାଇବା ପାଇଁ ରଣନୀତି ବିକଶିତ କରାଯାଇପାରିବ। ଗୋଟିଏ ଉପାୟ ହେଉଛି ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମର ଓଦା ପ୍ରତିକ୍ରିୟାକୁ ମଡ୍ୟୁଲେଟ୍ କରିବା ପାଇଁ ମିଶ୍ରିତ ଦ୍ରାବକ ବ୍ୟବହାର କରିବା।
ଓଦା ରାସାୟନିକ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟା ମାଧ୍ୟମରେ ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରକାରର ସବଷ୍ଟ୍ରେଟକୁ SLG ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପୂର୍ବରୁ ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଛି। ଏହା ସାଧାରଣତଃ ଗ୍ରହଣ କରାଯାଏ ଯେ ଗ୍ରାଫିନ/ଗ୍ରାଫାଇଟ ଫିଲ୍ମ ଏବଂ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ ମଧ୍ୟରେ ଦୁର୍ବଳ ଭାନ ଡେର ୱାଲ୍ସ ବଳ ରହିଛି (ଏହା SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, Si pillars22 ଏବଂ ଲେସି କାର୍ବନ ଫିଲ୍ମ30, 34 ପରି କଠୋର ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ କିମ୍ବା ପଲିମାଇଡ 37 ପରି ନମନୀୟ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ ହେଉ)। ଏଠାରେ ଆମେ ଅନୁମାନ କରୁଛୁ ଯେ ସମାନ ପ୍ରକାରର ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ପ୍ରଚଳନ କରେ। ଆମେ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ପରିଚାଳନା ସମୟରେ (ଭାକ୍ୟୁମ୍ ଏବଂ/କିମ୍ବା ବାୟୁମଣ୍ଡଳୀୟ ପରିସ୍ଥିତିରେ ଚରିତ୍ରୀକରଣ ସମୟରେ କିମ୍ବା ସଂରକ୍ଷଣ ସମୟରେ) ଏଠାରେ ଉପସ୍ଥାପିତ କୌଣସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ ପାଇଁ NGF ର କୌଣସି କ୍ଷତି କିମ୍ବା ଖୋଳା ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ କରିନାହୁଁ (ଯଥା, ଚିତ୍ର 2, SI7 ଏବଂ SI9)। ଏହା ସହିତ, ଆମେ NGF/SiO2/Si ନମୁନାର ମୂଳ ସ୍ତରର XPS C 1 s ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମରେ ଏକ SiC ଶିଖର ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ କରିନାହୁଁ (ଚିତ୍ର 4)। ଏହି ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ସୂଚାଇ ଦିଏ ଯେ NGF ଏବଂ ଲକ୍ଷ୍ୟ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ ମଧ୍ୟରେ କୌଣସି ରାସାୟନିକ ବନ୍ଧନ ନାହିଁ।
ପୂର୍ବ ବିଭାଗରେ, "FS- ଏବଂ BS-NGF ର ପଲିମର-ମୁକ୍ତ ସ୍ଥାନାନ୍ତର", ଆମେ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଥିଲୁ ଯେ NGF ନିକେଲ ଫଏଲର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ସ୍ଥାନାନ୍ତର କରିପାରିବ। ଏହି FS-NGF ଏବଂ BS-NGF ପୃଷ୍ଠ ରୁକ୍ଷତା ଦୃଷ୍ଟିରୁ ସମାନ ନୁହେଁ, ଯାହା ଆମକୁ ପ୍ରତ୍ୟେକ ପ୍ରକାର ପାଇଁ ସବୁଠାରୁ ଉପଯୁକ୍ତ ପ୍ରୟୋଗ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରିବାକୁ ପ୍ରେରଣା ଦେଇଥିଲା।
FS-NGF ର ସ୍ୱଚ୍ଛତା ଏବଂ ମସୃଣ ପୃଷ୍ଠକୁ ବିଚାର କରି, ଆମେ ଏହାର ସ୍ଥାନୀୟ ଗଠନ, ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଏବଂ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ଅଧିକ ବିସ୍ତାରିତ ଭାବରେ ଅଧ୍ୟୟନ କରିଥିଲୁ। ପଲିମର ସ୍ଥାନାନ୍ତର ବିନା FS-NGF ର ଗଠନ ଏବଂ ଗଠନ ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପି (TEM) ଇମେଜିଂ ଏବଂ ଚୟନିତ କ୍ଷେତ୍ର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତା (SAED) ପ୍ୟାଟର୍ନ ବିଶ୍ଳେଷଣ ଦ୍ୱାରା ବର୍ଣ୍ଣିତ ହୋଇଥିଲା। ଅନୁରୂପ ଫଳାଫଳ ଚିତ୍ର 5 ରେ ଦେଖାଯାଇଛି। ନିମ୍ନ ମ୍ୟାଗ୍ନିଫିକେସନ୍ ପ୍ଲାନର୍ TEM ଇମେଜିଂ NGF ଏବଂ FLG କ୍ଷେତ୍ରଗୁଡ଼ିକର ଉପସ୍ଥିତି ପ୍ରକାଶ କରିଛି ଯାହା ବିଭିନ୍ନ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବିପରୀତ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ସହିତ, ଯଥାକ୍ରମେ ଗାଢ଼ ଏବଂ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ କ୍ଷେତ୍ର (ଚିତ୍ର 5a)। ଫିଲ୍ମ ସାମଗ୍ରିକ ଭାବରେ NGF ଏବଂ FLG ର ବିଭିନ୍ନ କ୍ଷେତ୍ର ମଧ୍ୟରେ ଭଲ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଅଖଣ୍ଡତା ଏବଂ ସ୍ଥିରତା ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ, ଭଲ ଓଭରଲାପ୍ ଏବଂ କୌଣସି କ୍ଷତି କିମ୍ବା ଛିଣ୍ଡିବା ସହିତ, ଯାହା SEM (ଚିତ୍ର 3) ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ମ୍ୟାଗ୍ନିଫିକେସନ୍ TEM ଅଧ୍ୟୟନ (ଚିତ୍ର 5c-e) ଦ୍ୱାରା ମଧ୍ୟ ନିଶ୍ଚିତ କରାଯାଇଥିଲା। ବିଶେଷକରି, ଚିତ୍ର 5d ରେ ଏହାର ସର୍ବବୃହତ୍ତମ ଅଂଶରେ ବ୍ରିଜ୍ ଗଠନ ଦେଖାଉଛି (ଚିତ୍ର 5d ରେ କଳା ବିନ୍ଦୁଯୁକ୍ତ ତୀର ଦ୍ୱାରା ଚିହ୍ନିତ ସ୍ଥିତି), ଯାହା ଏକ ତ୍ରିକୋଣୀୟ ଆକୃତି ଦ୍ୱାରା ବର୍ଣ୍ଣିତ ଏବଂ ପ୍ରାୟ 51 ର ପ୍ରସ୍ଥ ସହିତ ଏକ ଗ୍ରାଫିନ୍ ସ୍ତର ଧାରଣ କରିଥାଏ। 0.33 ± 0.01 nm ଆନ୍ତଃପ୍ଲାନାର ବ୍ୟବଧାନ ସହିତ ଏହି ରଚନାକୁ ଆହୁରି ସଂକୀର୍ଣ୍ଣ ଅଞ୍ଚଳରେ ଗ୍ରାଫିନର ଅନେକ ସ୍ତରକୁ ହ୍ରାସ କରାଯାଇଛି (ଚିତ୍ର 5 d ରେ କଠିନ କଳା ତୀରର ଶେଷ ଭାଗ)।
ଏକ କାର୍ବନ ଲେସି କପର ଗ୍ରୀଡରେ ଏକ ପଲିମର-ମୁକ୍ତ NiAG ନମୁନାର ପ୍ଲାନାର TEM ପ୍ରତିଛବି: (a, b) NGF ଏବଂ FLG କ୍ଷେତ୍ର ସମେତ ନିମ୍ନ ବୃଦ୍ଧି TEM ପ୍ରତିଛବି, (ce) ପ୍ୟାନେଲ-a ଏବଂ ପ୍ୟାନେଲ-b ରେ ବିଭିନ୍ନ ଅଞ୍ଚଳର ଉଚ୍ଚ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରତିଛବି ସମାନ ରଙ୍ଗର ଚିହ୍ନିତ ତୀର ଅଟେ। ପ୍ୟାନେଲ a ଏବଂ c ରେ ସବୁଜ ତୀର ବିମ୍ ଆଲାଇନ୍ମେଣ୍ଟ ସମୟରେ କ୍ଷତିର ବୃତ୍ତାକାର କ୍ଷେତ୍ରକୁ ସୂଚିତ କରେ। (f–i) ପ୍ୟାନେଲ a ରୁ c ରେ, ବିଭିନ୍ନ ଅଞ୍ଚଳରେ SAED ଢାଞ୍ଚା ଯଥାକ୍ରମେ ନୀଳ, ସିଆନ, କମଳା ଏବଂ ଲାଲ ବୃତ୍ତାକାର ଦ୍ୱାରା ସୂଚିତ ହୁଏ।
ଚିତ୍ର 5c ରେ ଥିବା ରିବନ ଗଠନ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଜାଲିସ୍ ପ୍ଲେନଗୁଡ଼ିକର ଭୂଲମ୍ବ ଦିଗକୁ (ଲାଲ ତୀର ସହିତ ଚିହ୍ନିତ) ଦର୍ଶାଉଛି, ଯାହା ଅତ୍ୟଧିକ ଅସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ସିଅର୍ ଚାପ30,61,62 ଯୋଗୁଁ ଫିଲ୍ମ ସହିତ ନାନୋଫୋଲ୍ଡ ଗଠନ (ଚିତ୍ର 5c ରେ ଇନସେଟ୍) ହେତୁ ହୋଇପାରେ। ଉଚ୍ଚ-ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ TEM ଅଧୀନରେ, ଏହି ନାନୋଫୋଲ୍ଡ 30 NGF କ୍ଷେତ୍ରର ଅନ୍ୟ ଅଂଶ ଅପେକ୍ଷା ଏକ ଭିନ୍ନ ସ୍ଫଟିକାଲୋଗ୍ରାଫିକ୍ ଦିଗକୁ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ; ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଜାଲିସ୍ ର ମୌଳିକ ସମତଳଗୁଡ଼ିକ ଫିଲ୍ମର ଅନ୍ୟ ଅଂଶ ପରି ଭୂଲମ୍ବ ଭାବରେ ନୁହେଁ, ପ୍ରାୟ ଭୂଲମ୍ବ ଭାବରେ ଦିଗକୁ ମୁଖୀ ଭାବରେ ଅବସ୍ଥିତ (ଚିତ୍ର 5c ରେ ଇନସେଟ୍)। ସେହିପରି, FLG କ୍ଷେତ୍ର ବେଳେବେଳେ ରେଖୀୟ ଏବଂ ସଂକୀର୍ଣ୍ଣ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ପରି ଫୋଲ୍ଡ (ନୀଳ ତୀର ଦ୍ୱାରା ଚିହ୍ନିତ) ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ, ଯାହା ଯଥାକ୍ରମେ ଚିତ୍ର 5b, 5e ରେ ନିମ୍ନ ଏବଂ ମଧ୍ୟମ ବୃଦ୍ଧିରେ ଦେଖାଯାଏ। ଚିତ୍ର 5e ରେ ଥିବା ଇନସେଟ୍ FLG ସେକ୍ଟରରେ ଦୁଇ ଏବଂ ତିନି-ସ୍ତର ଗ୍ରାଫିନ୍ ସ୍ତରର ଉପସ୍ଥିତିକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରେ (ଇଣ୍ଟରପ୍ଲାନାର୍ ଦୂରତା 0.33 ± 0.01 nm), ଯାହା ଆମର ପୂର୍ବ ଫଳାଫଳ30 ସହିତ ଉତ୍ତମ ସହମତ। ଏହା ସହିତ, ଲେସି କାର୍ବନ ଫିଲ୍ମ ସହିତ ତମ୍ବା ଗ୍ରୀଡକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ପଲିମର-ମୁକ୍ତ NGF ର ରେକର୍ଡ ହୋଇଥିବା SEM ପ୍ରତିଛବିଗୁଡ଼ିକ (ଉପର-ଦୃଶ୍ୟ TEM ମାପ କରିବା ପରେ) ଚିତ୍ର SI9 ରେ ଦେଖାଯାଇଛି। ଭଲ ଭାବରେ ନିଲମ୍ବିତ FLG ଅଞ୍ଚଳ (ନୀଳ ତୀର ସହିତ ଚିହ୍ନିତ) ଏବଂ ଚିତ୍ର SI9f ରେ ଭଙ୍ଗା ଅଞ୍ଚଳ। ନୀଳ ତୀର (ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ NGF ର ଧାରରେ) ଉଦ୍ଦେଶ୍ୟମୂଳକ ଭାବରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି ଯେ FLG ଅଞ୍ଚଳ ପଲିମର ବିନା ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ପ୍ରତିରୋଧ କରିପାରିବ। ସଂକ୍ଷେପରେ, ଏହି ପ୍ରତିଛବିଗୁଡ଼ିକ ନିଶ୍ଚିତ କରେ ଯେ TEM ଏବଂ SEM ମାପ ସମୟରେ କଠୋର ପରିଚାଳନା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଶୂନ୍ୟତା ସହିତ ସଂସ୍ପର୍ଶ ପରେ ମଧ୍ୟ ଆଂଶିକ ଭାବରେ ନିଲମ୍ବିତ NGF (FLG କ୍ଷେତ୍ର ସମେତ) ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଅଖଣ୍ଡତା ବଜାୟ ରଖେ (ଚିତ୍ର SI9)।
NGF ର ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ସମତଳତା ଯୋଗୁଁ (ଚିତ୍ର 5a ଦେଖନ୍ତୁ), SAED ଗଠନ ବିଶ୍ଳେଷଣ କରିବା ପାଇଁ [0001] ଡୋମେନ୍ ଅକ୍ଷ ସହିତ ଫ୍ଲେକ୍ସଗୁଡ଼ିକୁ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ କରିବା କଷ୍ଟକର ନୁହେଁ। ଫିଲ୍ମର ସ୍ଥାନୀୟ ଘନତା ଏବଂ ଏହାର ସ୍ଥାନ ଉପରେ ନିର୍ଭର କରି, ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତା ଅଧ୍ୟୟନ ପାଇଁ ଅନେକ ଆଗ୍ରହୀ ଅଞ୍ଚଳ (12 ପଏଣ୍ଟ) ଚିହ୍ନଟ କରାଯାଇଥିଲା। ଚିତ୍ର 5a–c ରେ, ଏହି ସାଧାରଣ ଅଞ୍ଚଳଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରୁ ଚାରୋଟି ଦର୍ଶାଯାଇଛି ଏବଂ ରଙ୍ଗୀନ ବୃତ୍ତ ସହିତ ଚିହ୍ନିତ କରାଯାଇଛି (ନୀଳ, ସିଆନ୍, କମଳା, ଏବଂ ଲାଲ କୋଡେଡ୍)। SAED ମୋଡ୍ ପାଇଁ ଚିତ୍ର 2 ଏବଂ 3। ଚିତ୍ର 5f ଏବଂ g ଚିତ୍ର 5 ଏବଂ 5 ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା FLG କ୍ଷେତ୍ରରୁ ପ୍ରାପ୍ତ ହୋଇଛି। ଯଥାକ୍ରମେ ଚିତ୍ର 5b ଏବଂ c ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି। ସେମାନଙ୍କର ଏକ ଷଡ଼କୋଣୀୟ ଗଠନ ଅଛି ଯାହା ଟୁଇଷ୍ଟ୍ ଗ୍ରାଫିନ63 ସହିତ ସମାନ। ବିଶେଷକରି, ଚିତ୍ର 5f [0001] ଜୋନ୍ ଅକ୍ଷର ସମାନ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ ସହିତ ତିନୋଟି ସୁପରଇମ୍ପୋଜ୍ଡ ପ୍ୟାଟର୍ନ ଦେଖାଏ, ଯାହା 10° ଏବଂ 20° ଦ୍ୱାରା ଘୂରାଯାଏ, ଯାହା ତିନି ଯୋଡ଼ା (10-10) ପ୍ରତିଫଳନର କୋଣୀୟ ଅସମେଳ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରମାଣିତ। ସେହିପରି, ଚିତ୍ର 5g ଦୁଇଟି ସୁପରଇମ୍ପୋଜଡ୍ ଷଡ୍କୋଣାକାର ପ୍ୟାଟର୍ନକୁ 20° ଘୂର୍ଣ୍ଣିତ ଦେଖାଏ। FLG ଅଞ୍ଚଳରେ ଷଡ୍କୋଣାକାର ପ୍ୟାଟର୍ନର ଦୁଇ କିମ୍ବା ତିନୋଟି ଗୋଷ୍ଠୀ ପରସ୍ପର ସାପେକ୍ଷରେ ଘୂର୍ଣ୍ଣିତ ତିନୋଟି ଇନ-ପ୍ଲେନ୍ କିମ୍ବା ବାହ୍ୟ-ପ୍ଲେନ୍ ଗ୍ରାଫିନ୍ ସ୍ତର 33 ରୁ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇପାରେ। ବିପରୀତରେ, ଚିତ୍ର 5h,i ରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ଡିଫ୍ରାକ୍ସନ ପ୍ୟାଟର୍ନ (ଚିତ୍ର 5a ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା NGF କ୍ଷେତ୍ର ସହିତ ସମାନ) ଏକ ଏକକ [0001] ପ୍ୟାଟର୍ନ ଦେଖାଏ ଯାହାର ସାମଗ୍ରିକ ଭାବରେ ଅଧିକ ବିନ୍ଦୁ ବିଭ୍ରାକ୍ସନ ତୀବ୍ରତା, ଅଧିକ ସାମଗ୍ରୀ ଘନତା ସହିତ ସମାନ। ଏହି SAED ମଡେଲଗୁଡ଼ିକ FLG ଅପେକ୍ଷା ଏକ ଘନ ଗ୍ରାଫିଟିକ୍ ଗଠନ ଏବଂ ମଧ୍ୟବର୍ତ୍ତୀ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ ସହିତ ସମାନ, ଯେପରି ସୂଚକାଙ୍କ 64 ରୁ ଅନୁମାନ କରାଯାଇଛି। NGF ର ସ୍ଫଟିକୀୟ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକର ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟକରଣ ଦୁଇ କିମ୍ବା ତିନୋଟି ସୁପରଇମ୍ପୋଜଡ୍ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ (କିମ୍ବା ଗ୍ରାଫିନ୍) ସ୍ଫଟିକଲାଇଟର ସହାବସ୍ଥାନ ପ୍ରକାଶ କରିଛି। FLG ଅଞ୍ଚଳରେ ବିଶେଷ ଭାବରେ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ କଥା ହେଉଛି ଯେ ସ୍ଫଟିକଲାଇଟଗୁଡ଼ିକର ପ୍ଲେନରେ କିମ୍ବା ବାହ୍ୟ-ପ୍ଲେନ୍ ଭୁଲ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶନର ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଡିଗ୍ରୀ ଅଛି। Ni 64 ଫିଲ୍ମରେ ଚାଷ କରାଯାଇଥିବା NGF ପାଇଁ ପୂର୍ବରୁ 17°, 22° ଏବଂ 25° ର ବିମାନ ଭିତରେ ଘୂର୍ଣ୍ଣନ କୋଣ ସହିତ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ କଣିକା/ସ୍ତର ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଛି। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ପରିଲକ୍ଷିତ ଘୂର୍ଣ୍ଣନ କୋଣ ମୂଲ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ଟୁଇଷ୍ଟ୍ BLG63 ଗ୍ରାଫିନ୍ ପାଇଁ ପୂର୍ବରୁ ପରିଲକ୍ଷିତ ଘୂର୍ଣ୍ଣନ କୋଣ (±1°) ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ।
NGF/SiO2/Si ର ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ 10×3 mm2 କ୍ଷେତ୍ରଫଳରେ 300 K ରେ ମାପ କରାଯାଇଥିଲା। ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବାହକ ସାନ୍ଦ୍ରତା, ଗତିଶୀଳତା ଏବଂ ପରିବାହିତା ମୂଲ୍ୟ ଯଥାକ୍ରମେ 1.6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 ଏବଂ 2000 S-cm-1। ଆମର NGF ର ଗତିଶୀଳତା ଏବଂ ପରିବାହିତା ମୂଲ୍ୟ ପ୍ରାକୃତିକ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ 2 ସହିତ ସମାନ ଏବଂ ବାଣିଜ୍ୟିକ ଭାବରେ ଉପଲବ୍ଧ ଉଚ୍ଚମୁଖୀ ପାଇରୋଲାଇଟିକ୍ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ (3000 °C ରେ ଉତ୍ପାଦିତ) 29 ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ। ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷିତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବାହକ ସାନ୍ଦ୍ରତା ମୂଲ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାତ୍ରା (3200 °C) ପଲିମାଇଡ୍ ସିଟ୍ 20 ବ୍ୟବହାର କରି ପ୍ରସ୍ତୁତ ମାଇକ୍ରୋନ୍-ଘନ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ ପାଇଁ ସମ୍ପ୍ରତି ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଥିବା (7.25 × 10 cm-3) ତୁଳନାରେ ଦୁଇ ପରିମାଣ ଅଧିକ।
ଆମେ କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍କୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ FS-NGF ଉପରେ UV-ଦୃଶ୍ୟମାନ ଟ୍ରାନ୍ସମିଟାନ୍ସ ମାପ ମଧ୍ୟ କରିଥିଲୁ (ଚିତ୍ର 6)। ପରିଣାମସ୍ୱରୂପ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ 350-800 nm ପରିସର ମଧ୍ୟରେ 62% ର ପ୍ରାୟ ସ୍ଥିର ଟ୍ରାନ୍ସମିଟାନ୍ସ ଦେଖାଉଛି, ଯାହା ସୂଚାଇଥାଏ ଯେ NGF ଦୃଶ୍ୟମାନ ଆଲୋକ ପାଇଁ ସ୍ୱଚ୍ଛ। ପ୍ରକୃତରେ, ଚିତ୍ର 6b ରେ ନମୁନାର ଡିଜିଟାଲ୍ ଫଟୋଗ୍ରାଫରେ "KAUST" ନାମ ଦେଖାଯାଇପାରିବ। ଯଦିଓ NGF ର ନାନୋକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ଗଠନ SLG ଠାରୁ ଭିନ୍ନ, ପ୍ରତି ଅତିରିକ୍ତ ସ୍ତର 65 ପାଇଁ 2.3% ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ କ୍ଷତି ନିୟମ ବ୍ୟବହାର କରି ସ୍ତର ସଂଖ୍ୟା ପ୍ରାୟତଃ ଆକଳନ କରାଯାଇପାରିବ। ଏହି ସମ୍ପର୍କ ଅନୁସାରେ, 38% ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ କ୍ଷତି ସହିତ ଗ୍ରାଫିନ୍ ସ୍ତର ସଂଖ୍ୟା 21। ବର୍ଦ୍ଧିତ NGF ମୁଖ୍ୟତଃ 300 ଗ୍ରାଫିନ୍ ସ୍ତର ନେଇ ଗଠିତ, ଅର୍ଥାତ୍ ପ୍ରାୟ 100 nm ଘନ (ଚିତ୍ର 1, SI5 ଏବଂ SI7)। ତେଣୁ, ଆମେ ଧରି ନେଉଛୁ ଯେ ପରିଲକ୍ଷିତ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ସ୍ୱଚ୍ଛତା FLG ଏବଂ MLG ଅଞ୍ଚଳ ସହିତ ମେଳ ଖାଉଛି, କାରଣ ସେଗୁଡ଼ିକ ସମଗ୍ର ଫିଲ୍ମରେ ବଣ୍ଟନ କରାଯାଇଛି (ଚିତ୍ର 1, 3, 5 ଏବଂ 6c)। ଉପରୋକ୍ତ ଗଠନମୂଳକ ତଥ୍ୟ ସହିତ, ପରିବାହୀତା ଏବଂ ସ୍ୱଚ୍ଛତା ମଧ୍ୟ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ NGFର ଉଚ୍ଚ ସ୍ଫଟିକୀୟ ଗୁଣବତ୍ତା ନିଶ୍ଚିତ କରେ।
(କ) UV-ଦୃଶ୍ୟମାନ ପରିବହନ ପରିମାପ, (ଖ) ଏକ ପ୍ରତିନିଧି ନମୁନା ବ୍ୟବହାର କରି କ୍ୱାର୍ଟଜରେ ସାଧାରଣ NGF ସ୍ଥାନାନ୍ତର। (ଗ) ସମଗ୍ର ନମୁନାରେ ଧୂସର ଅନିୟମିତ ଆକୃତି ଭାବରେ ଚିହ୍ନିତ ସମାନ ଭାବରେ ବଣ୍ଟିତ FLG ଏବଂ MLG ଅଞ୍ଚଳ ସହିତ NGF (ଗାଢ଼ ବାକ୍ସ) ର ଯୋଜନା (ଚିତ୍ର 1 ଦେଖନ୍ତୁ) (ପ୍ରତି 100 μm2 ରେ ପ୍ରାୟ 0.1–3% କ୍ଷେତ୍ର)। ଚିତ୍ରରେ ଅନିୟମିତ ଆକୃତି ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ଆକାର କେବଳ ଉଦାହରଣ ଉଦ୍ଦେଶ୍ୟରେ ଏବଂ ପ୍ରକୃତ କ୍ଷେତ୍ର ସହିତ ମେଳ ଖାଏ ନାହିଁ।
CVD ଦ୍ୱାରା ବଢାଯାଇଥିବା ଟ୍ରାନ୍ସଲୁସେଣ୍ଟ NGF ପୂର୍ବରୁ ଖାଲି ସିଲିକନ୍ ପୃଷ୍ଠକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ହୋଇ ସୌର କୋଷରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଛି15,16। ଫଳସ୍ୱରୂପ ଶକ୍ତି ରୂପାନ୍ତର ଦକ୍ଷତା (PCE) 1.5%। ଏହି NGFଗୁଡ଼ିକ ସକ୍ରିୟ ଯୌଗିକ ସ୍ତର, ଚାର୍ଜ ପରିବହନ ପଥ ଏବଂ ସ୍ୱଚ୍ଛ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ 15,16 ଭଳି ବହୁବିଧ କାର୍ଯ୍ୟ କରନ୍ତି। ତଥାପି, ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ ସମାନ ନୁହେଁ। ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡର ସିଟ୍ ପ୍ରତିରୋଧ ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଟ୍ରାନ୍ସମିଟ୍ନ୍ସକୁ ସତର୍କତାର ସହିତ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରି ଅଧିକ ଅପ୍ଟିମାଇଜେସନ୍ ଆବଶ୍ୟକ, କାରଣ ଏହି ଦୁଇଟି ଗୁଣ ସୌର କୋଷର PCE ମୂଲ୍ୟ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବାରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭୂମିକା ଗ୍ରହଣ କରେ15,16। ସାଧାରଣତଃ, ଗ୍ରାଫିନ୍ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକ ଦୃଶ୍ୟମାନ ଆଲୋକ ପାଇଁ 97.7% ସ୍ୱଚ୍ଛ, କିନ୍ତୁ ଏହାର ସିଟ୍ ପ୍ରତିରୋଧ 200-3000 ohms/sq.16। ଗ୍ରାଫିନ୍ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକର ପୃଷ୍ଠ ପ୍ରତିରୋଧକୁ ସ୍ତର ସଂଖ୍ୟା ବୃଦ୍ଧି କରି (ଗ୍ରାଫିନ୍ ସ୍ତରର ବହୁବିଧ ସ୍ଥାନାନ୍ତର) ଏବଂ HNO3 (~30 Ohm/sq.) ସହିତ ଡୋପିଂ କରି ହ୍ରାସ କରାଯାଇପାରିବ66। ତଥାପି, ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟା ବହୁତ ସମୟ ନେଇଥାଏ ଏବଂ ବିଭିନ୍ନ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ସ୍ତରଗୁଡ଼ିକ ସର୍ବଦା ଭଲ ସମ୍ପର୍କ ବଜାୟ ରଖନ୍ତି ନାହିଁ। ଆମର ସମ୍ମୁଖ ପାର୍ଶ୍ୱ NGF ରେ 2000 S/cm ପରିବାହୀତା, ଫିଲ୍ମ ସିଟ୍ ପ୍ରତିରୋଧ 50 ohm/sq. ଏବଂ 62% ସ୍ୱଚ୍ଛତା ଭଳି ଗୁଣ ରହିଛି, ଯାହା ଏହାକୁ ସୌର କୋଷରେ ପରିବାହୀ ଚ୍ୟାନେଲ କିମ୍ବା କାଉଣ୍ଟର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ପାଇଁ ଏକ କାର୍ଯ୍ୟକାରୀ ବିକଳ୍ପ କରିଥାଏ15,16।
ଯଦିଓ BS-NGF ର ଗଠନ ଏବଂ ପୃଷ୍ଠ ରସାୟନ FS-NGF ସହିତ ସମାନ, ଏହାର ରୁକ୍ଷତା ଭିନ୍ନ ("FS- ଏବଂ BS-NGF ର ବୃଦ୍ଧି")। ପୂର୍ବରୁ, ଆମେ ଏକ ଗ୍ୟାସ ସେନ୍ସର ଭାବରେ ଅଲ୍ଟ୍ରା-ଥିନ୍ ଫିଲ୍ମ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍22 ବ୍ୟବହାର କରିଥିଲୁ। ତେଣୁ, ଆମେ ଗ୍ୟାସ ସେନ୍ସର କାର୍ଯ୍ୟ ପାଇଁ BS-NGF ବ୍ୟବହାର କରିବାର ସମ୍ଭାବ୍ୟତା ପରୀକ୍ଷା କରିଥିଲୁ (ଚିତ୍ର SI10)। ପ୍ରଥମେ, BS-NGF ର mm2-ଆକାରର ଅଂଶଗୁଡ଼ିକୁ ଇଣ୍ଟରଡିଜେଟିଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ସେନ୍ସର ଚିପ୍ (ଚିତ୍ର SI10a-c) ରେ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ କରାଯାଇଥିଲା। ଚିପ୍ ର ଉତ୍ପାଦନ ବିବରଣୀ ପୂର୍ବରୁ ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଥିଲା; ଏହାର ସକ୍ରିୟ ସମ୍ବେଦନଶୀଳ କ୍ଷେତ୍ର 9 mm267। SEM ପ୍ରତିଛବିଗୁଡ଼ିକରେ (ଚିତ୍ର SI10b ଏବଂ c), NGF ମାଧ୍ୟମରେ ଅନ୍ତର୍ନିହିତ ସୁନା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ସ୍ପଷ୍ଟ ଭାବରେ ଦୃଶ୍ୟମାନ ହେଉଛି। ପୁଣି, ଏହା ଦେଖାଯାଇପାରେ ଯେ ସମସ୍ତ ନମୁନା ପାଇଁ ସମାନ ଚିପ୍ କଭରେଜ୍ ହାସଲ କରାଯାଇଥିଲା। ବିଭିନ୍ନ ଗ୍ୟାସର ଗ୍ୟାସ ସେନ୍ସର ମାପ ରେକର୍ଡ କରାଯାଇଥିଲା (ଚିତ୍ର SI10d) (ଚିତ୍ର SI11) ଏବଂ ଫଳସ୍ୱରୂପ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ହାର ଚିତ୍ର SI10g ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି। SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) ଏବଂ NH3 (200 ppm) ସମେତ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ହସ୍ତକ୍ଷେପକାରୀ ଗ୍ୟାସ ସହିତ ସମ୍ଭବତଃ। ଏକ ସମ୍ଭାବ୍ୟ କାରଣ ହେଉଛି NO2। ଗ୍ୟାସର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଫିଲିକ୍ ପ୍ରକୃତି 22,68। ଗ୍ରାଫିନର ପୃଷ୍ଠରେ ଶୋଷିତ ହେଲେ, ଏହା ସିଷ୍ଟମ ଦ୍ୱାରା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନର ବର୍ତ୍ତମାନର ଅବଶୋଷଣକୁ ହ୍ରାସ କରେ। ପୂର୍ବରୁ ପ୍ରକାଶିତ ସେନ୍ସର ସହିତ BS-NGF ସେନ୍ସରର ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସମୟ ତଥ୍ୟର ଏକ ତୁଳନା ସାରଣୀ SI2 ରେ ଉପସ୍ଥାପିତ ହୋଇଛି। ଉନ୍ମୁକ୍ତ ନମୁନାଗୁଡ଼ିକର UV ପ୍ଲାଜ୍ମା, O3 ପ୍ଲାଜ୍ମା କିମ୍ବା ଥର୍ମାଲ୍ (50–150°C) ଚିକିତ୍ସା ବ୍ୟବହାର କରି NGF ସେନ୍ସରଗୁଡ଼ିକୁ ପୁନଃସକ୍ରିୟ କରିବା ପାଇଁ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଚାଲୁ ରହିଛି, ଆଦର୍ଶ ଭାବରେ ଏମ୍ବେଡେଡ୍ ସିଷ୍ଟମଗୁଡ଼ିକର କାର୍ଯ୍ୟାନ୍ୱୟନ ଦ୍ୱାରା ଅନୁସରଣ କରାଯାଏ69।
CVD ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ, ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ଗ୍ରାଫିନ୍ ବୃଦ୍ଧି ଘଟେ41। ତଥାପି, ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ସାଧାରଣତଃ BS-ଗ୍ରାଫିନ୍ ବାହାରକୁ ବାହାରିଯାଏ41। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ, ଆମେ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରୁଛୁ ଯେ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ସପୋର୍ଟର ଉଭୟ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ଉଚ୍ଚ-ଗୁଣବତ୍ତା NGF ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ପଲିମର-ମୁକ୍ତ NGF ସ୍ଥାନାନ୍ତର ହାସଲ କରାଯାଇପାରିବ। BS-NGF FS-NGF (~100 nm) ତୁଳନାରେ ପତଳା (~80 nm), ଏବଂ ଏହି ପାର୍ଥକ୍ୟକୁ ଏହି ସତ୍ୟ ଦ୍ୱାରା ବ୍ୟାଖ୍ୟା କରାଯାଇଛି ଯେ BS-Ni ସିଧାସଳଖ ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ ଗ୍ୟାସ୍ ପ୍ରବାହ ସହିତ ସଂସ୍ପର୍ଶରେ ଆସିନାହିଁ। ଆମେ ଏହା ମଧ୍ୟ ପାଇଲୁ ଯେ NiAR ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ର ରୁକ୍ଷତା NGFର ରୁକ୍ଷତାକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ। ଏହି ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ସୂଚାଇ ଦିଏ ଯେ ବର୍ଦ୍ଧିତ ପ୍ଲାନର୍ FS-NGFକୁ ଗ୍ରାଫିନ୍ ପାଇଁ ଏକ ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ (ଏକ୍ସଫୋଲିଏସନ୍ ପଦ୍ଧତି ଦ୍ୱାରା70) କିମ୍ବା ସୌର କୋଷରେ ଏକ ପରିବାହୀ ଚ୍ୟାନେଲ୍ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ15,16। ବିପରୀତରେ, BS-NGF ଗ୍ୟାସ୍ ଚିହ୍ନଟ ପାଇଁ (ଚିତ୍ର SI9) ଏବଂ ସମ୍ଭବତଃ ଶକ୍ତି ସଂରକ୍ଷଣ ପ୍ରଣାଳୀ ପାଇଁ71,72 ବ୍ୟବହାର କରାଯିବ ଯେଉଁଠାରେ ଏହାର ପୃଷ୍ଠ ରୁକ୍ଷତା ଉପଯୋଗୀ ହେବ।
ଉପରୋକ୍ତ ବିଷୟଗୁଡ଼ିକୁ ବିଚାର କରି, ବର୍ତ୍ତମାନର କାର୍ଯ୍ୟକୁ CVD ଦ୍ୱାରା ବଢ଼ୁଥିବା ଏବଂ ନିକେଲ ଫଏଲ୍ ବ୍ୟବହାର କରି ପୂର୍ବରୁ ପ୍ରକାଶିତ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ ସହିତ ମିଶ୍ରଣ କରିବା ଉପଯୋଗୀ। ସାରଣୀ 2 ରେ ଦେଖାଯାଇପାରେ, ଆମେ ବ୍ୟବହାର କରିଥିବା ଉଚ୍ଚ ଚାପଗୁଡ଼ିକ ଅପେକ୍ଷାକୃତ କମ୍ ତାପମାତ୍ରାରେ (850-1300 °C ପରିସର ମଧ୍ୟରେ) ମଧ୍ୟ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସମୟ (ବୃଦ୍ଧି ପର୍ଯ୍ୟାୟ)କୁ ହ୍ରାସ କରିଥିଲା। ଆମେ ସାଧାରଣ ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ମଧ୍ୟ ହାସଲ କରିଥିଲୁ, ଯାହା ବିସ୍ତାରର ସମ୍ଭାବନାକୁ ସୂଚିତ କରୁଥିଲା। ବିଚାର କରିବାକୁ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କାରଣ ଅଛି, ଯାହା ମଧ୍ୟରୁ କିଛି ଆମେ ସାରଣୀରେ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ କରିଛୁ।
କ୍ଳାଟିଲିଟିକ୍ CVD ଦ୍ୱାରା ନିକେଲ ଫଏଲରେ ଦ୍ୱିପାକ୍ଷିକ ଉଚ୍ଚ-ଗୁଣବତ୍ତା NGF ଚାଷ କରାଯାଇଥିଲା। ପାରମ୍ପରିକ ପଲିମର ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (ଯେପରିକି CVD ଗ୍ରାଫିନରେ ବ୍ୟବହୃତ) କୁ ଦୂର କରି, ଆମେ NGF (ନିକେଲ ଫଏଲର ପଛ ଏବଂ ସମ୍ମୁଖ ପାର୍ଶ୍ୱରେ ବଢ଼ିଥିବା) ର ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରକ୍ରିୟା-ସଙ୍କଟପୂର୍ଣ୍ଣ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ କୁ ସଫା ଏବଂ ତ୍ରୁଟିମୁକ୍ତ ଓଦା ସ୍ଥାନାନ୍ତର ହାସଲ କରୁ। ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଯେ, NGF ରେ FLG ଏବଂ MLG କ୍ଷେତ୍ରଗୁଡ଼ିକ (ସାଧାରଣତଃ 0.1% ରୁ 3% ପ୍ରତି 100 µm2) ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ ଯାହା ଘନ ଫିଲ୍ମରେ ଗଠନମୂଳକ ଭାବରେ ଭଲ ଭାବରେ ସଂଯୁକ୍ତ। ପ୍ଲାନାର TEM ଦର୍ଶାଏ ଯେ ଏହି ଅଞ୍ଚଳଗୁଡ଼ିକ ଦୁଇ ରୁ ତିନୋଟି ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ / ଗ୍ରାଫିନ୍ କଣିକା (ସ୍ଫଟିକ କିମ୍ବା ସ୍ତର, ଯଥାକ୍ରମେ) ର ଥାକରେ ଗଠିତ, ଯାହା ମଧ୍ୟରୁ କିଛିର ଘୂର୍ଣ୍ଣନାତ୍ମକ ଅମେଳ 10-20° ଅଛି। FLG ଏବଂ MLG ଅଞ୍ଚଳଗୁଡ଼ିକ ଦୃଶ୍ୟମାନ ଆଲୋକକୁ FS-NGF ର ସ୍ୱଚ୍ଛତା ପାଇଁ ଦାୟୀ। ପଛ ସିଟ୍ ପାଇଁ, ସେଗୁଡ଼ିକୁ ସମ୍ମୁଖ ସିଟ୍ ସହିତ ସମାନ୍ତରାଳ ଭାବରେ ବହନ କରାଯାଇପାରିବ ଏବଂ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି, ଏକ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଉଦ୍ଦେଶ୍ୟ (ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ଗ୍ୟାସ୍ ଚିହ୍ନଟ ପାଇଁ) ହୋଇପାରେ। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନଗୁଡ଼ିକ ଶିଳ୍ପ ସ୍କେଲ CVD ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ଅପଚୟ ଏବଂ ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ କରିବା ପାଇଁ ବହୁତ ଉପଯୋଗୀ।
ସାଧାରଣତଃ, CVD NGF ର ହାରାହାରି ଘନତା (କମ୍ ଏବଂ ବହୁ-ସ୍ତର) ଗ୍ରାଫିନ୍ ଏବଂ ଶିଳ୍ପ (ମାଇକ୍ରୋମିଟର) ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ସିଟ୍ ମଧ୍ୟରେ ରହିଥାଏ। ସେମାନଙ୍କର ଆକର୍ଷଣୀୟ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକର ପରିସର, ଆମେ ସେମାନଙ୍କର ଉତ୍ପାଦନ ଏବଂ ପରିବହନ ପାଇଁ ବିକଶିତ କରିଥିବା ସରଳ ପଦ୍ଧତି ସହିତ ମିଳିତ ଭାବରେ, ଏହି ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକୁ ବର୍ତ୍ତମାନ ବ୍ୟବହୃତ ଶକ୍ତି-ସଘନ ଶିଳ୍ପ ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଖର୍ଚ୍ଚ ବିନା ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ର କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଆବଶ୍ୟକ କରୁଥିବା ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ବିଶେଷ ଭାବରେ ଉପଯୁକ୍ତ କରିଥାଏ।
ଏକ ବାଣିଜ୍ୟିକ CVD ରିଆକ୍ଟର (Aixtron 4-ଇଞ୍ଚ BMPro) ରେ ଏକ 25-μm-ଘୁ ନିକେଲ ଫଏଲ୍ (99.5% ବିଶୁଦ୍ଧତା, Goodfellow) ସ୍ଥାପିତ ହୋଇଥିଲା। ସିଷ୍ଟମକୁ ଆର୍ଗନ୍ ସହିତ ପୃଥକ୍ କରାଯାଇଥିଲା ଏବଂ 10-3 mbar ର ବେସ୍ ଚାପରେ ଖାଲି କରାଯାଇଥିଲା। ତାପରେ ନିକେଲ ଫଏଲ୍ ରଖାଯାଇଥିଲା। Ar/H2 ରେ (Ni ଫଏଲ୍ କୁ 5 ମିନିଟ୍ ପାଇଁ ପ୍ରି-ଆନିଲ୍ କରିବା ପରେ, ଫଏଲ୍ କୁ 900 °C ରେ 500 mbar ର ଚାପରେ ପ୍ରକାଶ କରାଯାଇଥିଲା। NGF କୁ 5 ମିନିଟ୍ ପାଇଁ CH4/H2 (ପ୍ରତ୍ୟେକ 100 cm3) ର ପ୍ରବାହରେ ଜମା କରାଯାଇଥିଲା। ତା'ପରେ ନମୁନାକୁ 40 °C/ମିନିଟ୍ ରେ Ar ପ୍ରବାହ (4000 cm3) ବ୍ୟବହାର କରି 700 °C ତଳେ ତାପମାତ୍ରାରେ ଥଣ୍ଡା କରାଯାଇଥିଲା। NGF ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଅପ୍ଟିମାଇଜେସନ୍ ବିଷୟରେ ବିବରଣୀ ଅନ୍ୟତ୍ର ବର୍ଣ୍ଣନା କରାଯାଇଛି 30।
ନମୁନାର ପୃଷ୍ଠ ଆକୃତିକୁ SEM ଦ୍ୱାରା Zeiss Merlin ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପ୍ (1 kV, 50 pA) ବ୍ୟବହାର କରି ଦୃଶ୍ୟମାନ କରାଯାଇଥିଲା। AFM (ଡାଇମେନ୍ସନ୍ ଆଇକନ୍ SPM, Bruker) ବ୍ୟବହାର କରି ନମୁନା ପୃଷ୍ଠର ରୁକ୍ଷତା ଏବଂ NGF ଘନତା ମାପ କରାଯାଇଥିଲା। ଚୂଡ଼ାନ୍ତ ଫଳାଫଳ ପାଇବା ପାଇଁ ଏକ ଉଚ୍ଚ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳତା କ୍ଷେତ୍ର ନିର୍ଗମନ ବନ୍ଧୁକ (300 kV), ଏକ FEI Wien ପ୍ରକାରର ମୋନୋକ୍ରୋମେଟର ଏବଂ ଏକ CEOS ଲେନ୍ସ ମଣ୍ଡଳିକ ବିକୃତି ସଂଶୋଧନକାରୀ ସହିତ ସଜ୍ଜିତ ଏକ FEI ଟାଇଟାନ୍ 80–300 କ୍ୟୁବେଡ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପ୍ ବ୍ୟବହାର କରି TEM ଏବଂ SAED ମାପ କରାଯାଇଥିଲା। ସ୍ଥାନିୟ ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ 0.09 nm। ଫ୍ଲାଟ୍ TEM ଇମେଜିଂ ଏବଂ SAED ଗଠନ ବିଶ୍ଳେଷଣ ପାଇଁ NGF ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ କାର୍ବନ ଲେସି ଆବେଟେଡ୍ କପର ଗ୍ରୀଡକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ କରାଯାଇଥିଲା। ଏହିପରି, ଅଧିକାଂଶ ନମୁନା ଫ୍ଲୋକ୍ ସହାୟକ ପରଦାରେ ଛିଦ୍ରରେ ସ୍ଥଗିତ ରଖାଯାଏ। ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ NGF ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ XRD ଦ୍ୱାରା ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଇଥିଲା। 3 ମିମି ବିମ୍ ସ୍ପଟ୍ ବ୍ୟାସ ସହିତ ଏକ Cu ବିକିରଣ ଉତ୍ସ ବ୍ୟବହାର କରି ପାଉଡର ଡିଫ୍ରାକ୍ଟମିଟର (Brucker, Cu Kα ଉତ୍ସ ସହିତ D2 ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଶିଫ୍ଟର, 1.5418 Å ଏବଂ LYNXEYE ଡିଟେକ୍ଟର) ବ୍ୟବହାର କରି ଏକ୍ସ-ରେ ଡିଫ୍ରାକ୍ସନ ପ୍ୟାଟର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରାପ୍ତ କରାଯାଇଥିଲା।
ଏକ ସମନ୍ୱିତ କନଫୋକାଲ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପ୍ (ଆଲଫା 300 RA, WITeC) ବ୍ୟବହାର କରି ଅନେକ ରମଣ ପଏଣ୍ଟ ମାପ ରେକର୍ଡ କରାଯାଇଥିଲା। ତାପଜ ପ୍ରଭାବକୁ ଏଡାଇବା ପାଇଁ କମ୍ ଉତ୍ତେଜନା ଶକ୍ତି (25%) ସହିତ ଏକ 532 nm ଲେଜର ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା। 150 W ଶକ୍ତିରେ ଏକକ କ୍ରାଟୋସ୍ ଆକ୍ସିସ୍ ଅଲ୍ଟ୍ରା ବିକିରଣ (hν = 1486.6 eV) ବ୍ୟବହାର କରି 300 × 700 μm2 ନମୁନା କ୍ଷେତ୍ର ଉପରେ ଏକ Kratos Axis Ultra ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋମିଟରରେ ଏକ୍ସ-ରେ ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି (XPS) କରାଯାଇଥିଲା। 160 eV ଏବଂ 20 eV ର ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ ଶକ୍ତିରେ ଯଥାକ୍ରମେ ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା ପ୍ରାପ୍ତ ହୋଇଥିଲା। SiO2 କୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ NGF ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ 30 W ରେ PLS6MW (1.06 μm) ytterbium ଫାଇବର ଲେଜର ବ୍ୟବହାର କରି ଖଣ୍ଡ ଖଣ୍ଡ (3 × 10 mm2 ପ୍ରତ୍ୟେକ) କରାଯାଇଥିଲା। ଏକ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପ୍ ତଳେ ରୂପା ପେଷ୍ଟ ବ୍ୟବହାର କରି ତମ୍ବା ତାର ସମ୍ପର୍କ (50 μm ଘନ) ତିଆରି କରାଯାଇଥିଲା। ଏହି ନମୁନାଗୁଡ଼ିକ ଉପରେ 300 K ଏବଂ ± 9 ଟେସଲାର ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ପରିବର୍ତ୍ତନରେ ଏକ ଭୌତିକ ଗୁଣଧର୍ମ ମାପ ପ୍ରଣାଳୀରେ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପରିବହନ ଏବଂ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ପରୀକ୍ଷଣ କରାଯାଇଥିଲା (PPMS EverCool-II, କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଡିଜାଇନ୍, USA)। 350-800 nm NGF ପରିସରର ଏକ Lambda 950 UV-vis ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋଫୋଟୋମିଟର ବ୍ୟବହାର କରି ପ୍ରେରିତ UV-vis ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା ରେକର୍ଡ କରାଯାଇଥିଲା ଯାହା କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଏବଂ କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ସନ୍ଦର୍ଭ ନମୁନାକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ହୋଇଥିଲା।
ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିରୋଧ ସେନ୍ସର (ଇଣ୍ଟରଡିଜେଟେଡ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ଚିପ୍) ଏକ କଷ୍ଟମ୍ ପ୍ରିଣ୍ଟେଡ୍ ସର୍କିଟ୍ ବୋର୍ଡ 73 ସହିତ ତାରଯୁକ୍ତ ହୋଇଥିଲା ଏବଂ ପ୍ରତିରୋଧକୁ କ୍ଷଣିକ ଭାବରେ ବାହାର କରାଯାଇଥିଲା। ଯେଉଁ ପ୍ରିଣ୍ଟେଡ୍ ସର୍କିଟ୍ ବୋର୍ଡରେ ଡିଭାଇସ୍ ଅବସ୍ଥିତ ତାହା ସମ୍ପର୍କ ଟର୍ମିନାଲ ସହିତ ସଂଯୁକ୍ତ ଏବଂ ଗ୍ୟାସ୍ ସେନ୍ସିଂ ଚାମ୍ବର 74 ଭିତରେ ରଖାଯାଇଥିଲା। ପ୍ରତିରୋଧ ମାପ 1 V ର ଭୋଲଟେଜରେ ନିଆଯାଇଥିଲା ଯାହାର ପରିଷ୍କାର ଠାରୁ ଗ୍ୟାସ୍ ଏକ୍ସପୋଜର ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଏକ ନିରନ୍ତର ସ୍କାନ କରାଯାଇଥିଲା ଏବଂ ତାପରେ ପୁଣି ପରିଷ୍କାର କରାଯାଇଥିଲା। ଚାମ୍ବରରେ ଉପସ୍ଥିତ ସମସ୍ତ ବିଶ୍ଳେଷଣକୁ, ଆର୍ଦ୍ରତା ସମେତ, ଅପସାରଣ କରିବା ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ପ୍ରଥମେ 1 ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ 200 cm3 ରେ ନାଇଟ୍ରୋଜେନ୍ ସହିତ ପୃଥକ କରି ଚାମ୍ବରକୁ ସଫା କରାଯାଇଥିଲା। N2 ସିଲିଣ୍ଡରକୁ ବନ୍ଦ କରି ବ୍ୟକ୍ତିଗତ ବିଶ୍ଳେଷଣଗୁଡ଼ିକୁ 200 cm3 ସମାନ ପ୍ରବାହ ହାରରେ ଧୀରେ ଧୀରେ ଚାମ୍ବରରେ ଛାଡି ଦିଆଯାଇଥିଲା।
ଏହି ଲେଖାର ଏକ ସଂଶୋଧିତ ସଂସ୍କରଣ ପ୍ରକାଶିତ ହୋଇଛି ଏବଂ ଲେଖାର ଉପରେ ଥିବା ଲିଙ୍କ୍ ମାଧ୍ୟମରେ ଏହାକୁ ପ୍ରବେଶ କରାଯାଇପାରିବ।
ଇନାଗାକି, ଏମ୍. ଏବଂ କାଙ୍ଗ, ଏଫ୍. କାର୍ବନ ସାମଗ୍ରୀ ବିଜ୍ଞାନ ଏବଂ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ: ମୌଳିକ ତତ୍ତ୍ୱ। ଦ୍ୱିତୀୟ ସଂସ୍କରଣ ସମ୍ପାଦିତ। ୨୦୧୪। ୫୪୨।
ପିଅରସନ୍, HO କାର୍ବନ, ଗ୍ରାଫାଇଟ୍, ଡାଇମଣ୍ଡ ଏବଂ ଫୁଲେରେନ୍ସର ହ୍ୟାଣ୍ଡବୁକ୍: ଗୁଣଧର୍ମ, ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ଏବଂ ପ୍ରୟୋଗ। ପ୍ରଥମ ସଂସ୍କରଣ ସମ୍ପାଦିତ ହୋଇଛି। 1994, ନ୍ୟୁ ଜର୍ସି।
ତ୍ସାଇ, ଡବ୍ଲୁ. ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ। ସ୍ୱଚ୍ଛ ପତଳା ପରିବାହୀ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ଭାବରେ ବୃହତ କ୍ଷେତ୍ର ବହୁସ୍ତରୀୟ ଗ୍ରାଫିନ/ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମ। ପ୍ରୟୋଗ। ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ। ରାଇଟ୍। 95(12), 123115(2009)।
ବାଲାଣ୍ଡିନ୍ AA ଗ୍ରାଫିନ୍ ଏବଂ ନାନୋସଂରଚିତ କାର୍ବନ ସାମଗ୍ରୀର ତାପଜ ଗୁଣ। ନାଟ। ମ୍ୟାଟ୍। 10(8), 569–581 (2011)।
ଚେଙ୍ଗ କେୱାଇ, ବ୍ରାଉନ୍ ପିଡବ୍ଲୁ ଏବଂ କାହିଲ୍ ଡିଜି ନିମ୍ନ-ତାପମାନ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା ଦ୍ୱାରା Ni (111) ରେ ବଢ଼ିଥିବା ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫିଲ୍ମର ତାପଜ ପରିବାହୀତା। କ୍ରିୟା ବିଶେଷଣ। ମ୍ୟାଟ୍। ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ 3, 16 (2016)।
ହେସଜେଡାଲ୍, ଟି. ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା ଦ୍ୱାରା ଗ୍ରାଫିନ୍ ଫିଲ୍ମର ନିରନ୍ତର ବୃଦ୍ଧି। ପ୍ରୟୋଗ। ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ। ରାଇଟ୍। 98(13), 133106(2011)।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଅଗଷ୍ଟ-୨୩-୨୦୨୪