[논문 리뷰] The study of tiny-shaped particles developing mono-layer dealing localized gravity at solution surface

Mubarak Ali|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 26.

Electrohydrodynamics and Fluid Dynamics인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 용액 표면에서 작은 모양의 입자가 단일층 구조를 형성하는 과정을 조사하며, 나노에너지 패킷으로 조절된 이중극성 펄스가 삼각형 입자를 안정적인 단일층으로 조립시킴을 입증한다. 이 과정은 중력 조절이 가능한 공기-용액 계면에서 빠르게 자가조립되며, 횡방향 부착은 마이크로초 내에 완료되어 정밀 나노소자 제작을 위한 길을 열어준다.

ABSTRACT

The coalescence of tiny particles into a larger particle is valuable. A tiny-shaped particle becomes a building block of the larger particle. On dissociation, atoms gather in the monolayer shape at the solution surface. Assembling of building blocks nucleates a mono layer shape. The nucleated mono layer shape extends adjacently on adhering structures of smooth elements in the later coalesced tiny-shaped particles. Thus while processing different colloidal solutions, the study of mono layer shape is vital. At an electronically flat solution surface, atoms of monolayer assembly undertake the transition states. Such atoms bind in the shape of supplied nanoenergy packets. When nanoenergy packets are related to the tuned bipolar pulses, blocks of connected triangle-shaped tiny particles get developed. Upon leaving the electronically flat solution surface, a block of connected tiny-shaped particles separates into two equal tiny-shaped particles. On exerting forces, an elongating atom adheres to the lower-sided positioned elongating atom. In this way, atoms of array convert into the structures of smooth elements. At the air-solution interface, the forcing energy of travelling photons flatten the structures of smooth elements. Tiny-shaped particles coming from different regions of the solution surface develop a mono layer shape in the region of concave meniscus. Upon assembling and adhering adjacent-wise structures of smooth elements, the mono layer shape related to geometric particle develops. A force of gravity becomes greater than force of levity in upper shaped mono layer and a force of levity becomes greater than force of gravity in underneath shaped mono layer. Process of adhering lateral-wise two mono layer shapes completes only in a few microseconds. Monolayer and mono layer have different use in this study. Study also targets the featured devices.

연구 동기 및 목표

• 제어된 에너지 입력 하에 작은 모양의 입자가 용액 표면에서 어떻게 자가조립되어 단일층 구조를 형성하는지 이해하는 것.
• 나노에너지 패킷과 이중극성 펄스가 삼각형 입자 구조의 핵형성과 안정화에 미치는 역할을 조사하는 것.
• 상단 및 하단 단일층 형상의 안정성과 정렬에 영향을 미치는 중력과 부상력의 영향을 분석하는 것.
• 향후 나노소자 제작에 활용 가능한 단일층 구조 간 횡방향 부착의 동역학을 탐구하는 것.
• 공기-용액 계면에서 광자 유도 힘이 매끄러운 요소 구조의 평탄화와 안정화에 미치는 역할을 분석하는 것.

제안 방법

• 특정 기하학적 형상에서 원자 결합을 유도하기 위해 조절된 이중극성 펄스를 통해 나노에너지 패킷을 공급하는 것.
• 전자적으로 평탄한 용액 표면에서 단일층 원자의 전이 상태를 모니터링하여 입자 조립의 핵형성을 제어하는 것.
• 용액 표면에서 분리될 때 연결된 삼각형 모양의 입자 블록이 동일한 크기의 입자 두 개로 분리되는 것을 관찰하는 것.
• 중력이 상단 층에서는 부상력을 초월하고, 하단 층에서는 반대로 부상력이 중력을 초월하는 力 불균형이 구조적 안정성에 미치는 영향을 분석하는 것.
• 이웃한 단일층 형상 간 횡방향 부착의 시간 스케일을 측정하며, 이는 몇 마이크로초 내에 완료됨을 확인함.
• 공기-용액 계면에서의 광자력이 매끄러운 요소 구조의 평탄화와 안정화에 기여하는지 조사하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 조절된 이중극성 펄스를 통해 공급된 나노에너지 패킷이 작은 입자의 핵형성과 단일층 형성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 중력과 부상력은 상단 및 하단 단일층 구조의 정렬과 안정성에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 용액 표면에서 이웃한 단일층 구조 간 횡방향 부착 과정은 얼마나 빠르게 발생하는가?
• RQ4 공기-용액 계면에서 이동하는 광자는 매끄러운 요소 구조의 평탄화와 안정화에 어떤 방식으로 기여하는가?
• RQ5 다양한 용액 영역에서 유래한 입자는 오목한 만주면 영역에서 단일층 형성에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• 작은 모양의 입자는 나노에너지 패킷에 의해 유도된 원자 결합으로 인해 단일층 핵형성 과정을 통해 더 큰 구조로 융합된다.
• 전자적으로 평탄한 용액 표면에서 분리될 때 연결된 삼각형 모양의 입자들이 두 개의 동일한 크기의 입자로 분리된다.
• 가장자리 원자들이 적용된 힘에 의해 하단에 위치한 원자들에 부착되며, 원자 배열이 매끄러운 요소 구조로 변형되는 데 기여한다.
• 두 개의 단일층 형상 간 횡방향 부착은 몇 마이크로초 내에 완료되어 매우 동적인 자가조립 과정임을 시사한다.
• 상단 단일층 형상에서는 중력이 지배하고, 하단 단일층 형상에서는 부상력이 지배하여 구조적 정렬과 안정성에 영향을 미친다.
• 다양한 용액 영역에서 온 입자들이 오목한 만주면 영역에서 단일층 형성에 기여하며, 공간적으로 일관된 자가조립이 일어남을 시사한다.