FABRICATION OF STM TIPS WITH CONTROLLED GEOMETRY BY ELECTROCHEMICAL ETCHING AND ECSTM TIPS COATED WITH PARAFFIN

We have presented two simple methods of ''unfixed-position shield'' and ''pulling out'' for making sharp STM Pt-Ir tips with low aspect ratio by electrochemical etching in KCN/NaOH aqueous solution and ECSTM tips coated with paraffin. By limiting the elec

Electrochemical etching of aluminium alloy in ionic liquids

AA5083 aluminium alloy has been shown to be partially passivated by a 2-step anodic pre-treatment in Trihexyl(tetradecyl)phosphonium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide ([P6,6,6,14][NTf2]) ionic liquid. Surface characterisation revealed that an electrochemical etching process had occurred, comparable to acid etching of aluminium. Scanning electron microscopy/energy dispersive x-ray spectroscopy results have established that magnesium dealloyed from the Mg2Si intermetallic particles and metal fluorides were deposited onto the remaining Mg2Si sites, which subsequently led to decreased anodic corrosion kinetics (to one third of the control) as well as an increase in the corrosion and pitting potentials. This unique electrochemical etching process offers a simple and quick method to improve the corrosion resistance of an aluminium alloy as it leads to a more uniform surface, in terms of defect size and distribution, compared to conventional acid etching. This process has the potential to be used as a pre-treatment to inhibit corrosion of AA5083 alloy.

Well-controlled preparation of evenly distributed nanoporous HOPG surface via diazonium salt assisted electrochemical etching process

Evenly distributed nanoporous highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) surfaces with controllable pore size were successfully prepared via diazonium salt assisted electrochemical etching method. The porous HOPG was investigated by atomic force microscopy (AFM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) Raman spectroscopy and X-ray diffraction. The size of these pores can be tuned by manipulating the electrochemical etching time. These porous HOPG substrates also demonstrated the enhanced electrocatalytical behaviour and were employed as benign arena for the immobilization of Ru(bpy)32+ for electrochemiluminescence (ECL) sensing applications.

Photoluminescence from C+ ion-implanted and electrochemical etched Si layers

The microstructural and optical analysis of Si layers emitting blue luminescence at about 431 nm is reported. These structures have been synthesized by C+ ion implantation and high-temperature annealing in hydrogen atmosphere and electrochemical etching sequentially. With the increasing etching time, the intensity of the blue peak increases at first, decreases then and is substituted by a new red peak at 716 nm at last, which shows characteristics of the emission of porous silicon. C=O compounds are induced during C+ implantation and nanometer silicon with embedded structure is formed during annealing, which contributes to the blue emission. The possible mechanism of photoluminescence is presented. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF TIPS FOR ELECTROCHEMICAL SCANNING-TUNNELING-MICROSCOPY

We report a new technique for preparing tips for electrochemical scanning tunneling microscopy (ECSTM) with particular consideration of its simplicity and reproducibility. In preparing scanning tunneling microscopy (STM) tips by electrochemical etching, w

ELECTROCHEMICAL SCANNING-TUNNELING-MICROSCOPY

An ECSTM apparatus with an ideal tip using a homemade SSX-1A STM instrument has been constructed. STM and ECSTM tips were made by electrochemical etching and insulating with paraffin, silicon rubber or epoxy resin under an optical microscope. In situ imag

High Optical Quality Nanoporous GaN Prepared by Photoelectrochemical Etching

Nanoporous GaN films are prepared by UV assisted electrochemical etching using HF solution as an electrolyte. To assess the optical quality and morphology of these nanoporous films, micro-photoluminescence (PL), micro-Raman scattering, scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM) techniques have been employed. SEM and AFM measurements revealed an average pore size of about 85-90 nm with a transverse dimension of 70-75 nm. As compared to the as-grown GaN film, the porous layer exhibits a substantial photoluminescence intensity enhancement with a partial relaxation of compressive stress. Such a stress relaxation is further confirmed by the red shifted E₂(TO) phonon peak in the Raman spectrum of porous GaN.

In-situ examination of the selective etching of an alkanethiol monolayer covered Au{111} surface

An examination of the selective etching mechanism of a 1-alkanethiol self-assembled monolayer (SAM) covered Au{111} surface using in-situ atomic force microscopy (AFM) and molecular resolution scanning tunnelling microscopy (STM) is presented. The monolayer self-assembles on a smooth Au{111} surface and typically contains nanoscale non-uniformities such as pinholes, domain boundaries and monatomic depressions. During etching in a ferri/ferrocyanide water-based etchant, selective and preferential etching occurs at SAM covered Au(111) terrace and step edges where a lower SAM packing density is observed, resulting in triangular islands being relieved. The triangular islands are commensurate with the Au(111) lattice with their long edges parallel to its [11-0] direction. Thus, SAM etching is selective and preferential attack is localized to defects and step edges at sites of high molecular density contrast.

Analysis methods for meso- and macroporous silicon etching baths

Analysis methods for electrochemical etching baths consisting of various concentrations of hydrofluoric acid (HF) and an additional organic surface wetting agent are presented. These electrolytes are used for the formation of meso- and macroporous silicon. Monitoring the etching bath composition requires at least one method each for the determination of the HF concentration and the organic content of the bath. However, it is a precondition that the analysis equipment withstands the aggressive HF. Titration and a fluoride ion-selective electrode are used for the determination of the HF and a cuvette test method for the analysis of the organic content, respectively. The most suitable analysis method is identified depending on the components in the electrolyte with the focus on capability of resistance against the aggressive HF.

Reduced graphene oxide growth on 316L stainless steel for medical applications

We report a new method for the growth of reduced graphene oxide (rGO) on the 316L alloy of stainless steel (SS) and its relevance for biomedical applications. We demonstrate that electrochemical etching increases the concentration of metallic species on the surface and enables the growth of rGO. This result is supported through a combination of Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), density functional theory (DFT) calculations and static water contact angle measurements. Raman spectroscopy identifies the G and D bands for oxidized species of graphene at 1595 cm(-1) and 1350 cm(-1), respectively, and gives an ID/IG ratio of 1.2, indicating a moderate degree of oxidation. XPS shows -OH and -COOH groups in the rGO stoichiometry and static contact angle measurements confirm the wettability of rGO. SEM and AFM measurements were performed on different substrates before and after coronene treatment to confirm rGO growth. Cell viability studies reveal that these rGO coatings do not have toxic effects on mammalian cells, making this material suitable for biomedical and biotechnological applications.

A porous bulk metallic glass with unidirectional opening pores

Porous Zr-based bulk metallic glass (PMG) with unidirectional opening pores is prepared by electrochemical etching of tungsten wires of the W/bulk metallic glass (BMG) composites. The porosity and pore size can be controlled by adjusting the tungsten wires. The PMG showed no measurable loss in thermal stability as compared to the monolithic Zr-based BMG by water quenching and is more ductile and softer than the pore-free counterpart. The specific surface area of the PMGs is calculated to be 0.65, 3.96, and 10.54 m(2)/kg for 20, 60, and 80 vol % porosity, respectively. (c) 2007 The Electrochemical Society.

Blue-shift photoluminescence from porous InAlAs

A porous InAlAs structure was first obtained by electrochemical etching. Nano-pore arrays were formed when the In0.52Al0.48As membrane was anodized at constant voltages in an HF aqueous solution. These self-assembled structures showed evident blue-shift photoluminescence emissions. While a quantum size effect alone underestimates the blue-shift energy for a sample with a relatively large average pore wall thickness, a novel effect caused by the asymmetric etching is proposed to account for this phenomenon. The results inferred from the x-ray double crystal diffraction are in good agreement with the experimental data.

Diamond microelectrodes for corrosion studies

Este trabalho teve como objetivos a produção, caracterização e aplicação de microelétrodos (MEs) de diamante como sensores amperométricos e potenciométricos em sistemas de corrosão nos quais a agressividade do meio e a presença de produtos de corrosão, constituem obstáculos que podem diminuir o desempenho, ou inviabilizar a utilização, de outros tipos de sensores. Os microeléctrodos são baseados em filmes finos de diamante dopado com boro (BDD – Boron Doped Diamond) depositados sobre fios de tungsténio afiados, através do método de deposição química a partir da fase vapor, assistida por filamento quente (HFCVD – Hot Filament Chemical Vapor Deposition). A otimização das diversas etapas de fabricação dos MEs deu origem ao desenvolvimento de um novo sistema de afiamento eletroquímico para obtenção destes fios e a várias opções para a obtenção dos filmes de diamante condutor e seu isolamento com resinas para exposição apenas da ponta cilíndrica. A qualidade cristalina dos filmes de diamante foi avaliada por espectroscopia de Raman. Esta informação foi complementada com uma caracterização microestrutural dos filmes de diamante por microscopia eletrónica de varrimento (SEM), em que se fez a identificação da tipologia dos cristais como pertencendo às gamas de diamante nanocristalino ou microcristalino. Os filmes de BDD foram utilizados na sua forma não modificada, com terminações em hidrogénio e também com modificação da superfície através de tratamentos de plasma RF de CF4 e O2 indutores de terminações C-F no primeiro caso e de grupos C=O, C-O-C e C-OH no segundo, tal como determinado por XPS. A caracterização eletroquímica dos MEs não modificados revelou uma resposta voltamétrica com elevada razão sinal/ruído e baixa corrente capacitiva, numa gama de polarização quasi-ideal com extensão de 3 V a 4 V, dependente dos parâmetros de crescimento e pós-tratamentos de superfície. Estudou-se a reversibilidade de algumas reações heterogéneas com os pares redox Fe(CN)6 3-/4- e FcOH0/+ e verificou-se que a constante cinética, k0, é mais elevada em elétrodos com terminações em hidrogénio, nos quais não se procedeu a qualquer modificação da superfície. Estes MEs não modificados foram também testados na deteção de Zn2+ onde se observou, por voltametria cíclica, que a detecção da redução deste ião é linear numa escala log-log na gama de 10-5-10-2 M em 5 mM NaCl. Realizaram-se também estudos em sistemas de corrosão modelares, em que os microeléctrodos foram usados como sensores amperométricos para mapear a distribuição de oxigénio e Zn2+ sobre um par galvânico Zn-Fe, com recurso a um sistema SVET (Scanning Vibrating Electrode Technique). Foi possível detetar, com resolução lateral de 100 μm, um decréscimo da concentração de O2 junto a ambos os metais e produção de catiões de zinco no ânodo. Contudo verificou-se uma significativa deposição de zinco metálico na superfície dos ME utilizados. Os MEs com superfície modificada por plasma de CF4 foram testados como sensores de oxigénio dissolvido. A calibração dos microeléctrodos foi efetuada simultaneamente por voltametria cíclica e medição óptica através de um sensor de oxigénio comercial. Determinou-se uma sensibilidade de ~0.1422 nA/μM, com um limite de deteção de 0.63 μM. Os MEs modificados com CF4 foram também testados como sensores amperométricos com os quais se observou sensibilidade ao oxigénio dissolvido em solução, tendo sido igualmente utilizados durante a corrosão galvânica de pares Zn-Fe. Em alguns casos foi conseguida sensibilidade ao ião Zn2+ sem que o efeito da contaminação superficial com zinco metálico se fizesse sentir. Os microeléctrodos tratados em plasma de CF4 permitem uma boa deteção da distribuição de oxigénio, exibindo uma resposta mais rápida que os não tratados além de maior estabilidade de medição e durabilidade. Nos MEs em que a superfície foi modificada com plasma de O2 foi possível detetar, por cronopotenciometria a corrente nula, uma sensibilidade ao pH de ~51 mV/pH numa gama de pH 2 a pH 12. Este comportamento foi associado à contribuição determinante de grupos C-O e C=O, observados por XPS com uma razão O/C de 0,16. Estes MEs foram igualmente testados durante a corrosão galvânica do par Zn-Fe onde foi possível mapear a distribuição de pH associada ao desenvolvimento de regiões alcalinas causadas pela redução do oxigénio, acima da região catódica, e de regiões ácidas decorrentes da dissolução anódica do ânodo de zinco. Com o par galvânico imerso em 50 mM NaCl registou-se uma variação de pH aproximadamente entre 4,8 acima do ânodo de zinco a 9,3 sobre o cátodo de ferro. A utilização pioneira destes MEs como sensores de pH é uma alternativa promissora aos elétrodos baseados em membranas seletivas.

Caracterização microestrutural e resistência à corrosão de ligas Co-Cr-Mo utilizadas em próteses dentárias

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)