The authors acknowledge support from Samsung, the NC State Chancellors Innovation Funds, NSF (CAREER CMMI-0954321 and Triangle MRSEC DMR-1121107), and Air Force Research Labs.

1. La manipolazione della tensione superficiale del metallo liquido in elettrolita <ol><li> Ossidazione <ol><li> Versare un elettrolita acquoso (acida o basica) in una capsula di Petri. Per assicurare che l&#39;ossido viene completamente rimosso, usare un acido o base con una concentrazione maggiore di 0.1 M 24 (ad esempio 1 M NaOH o HCl 1 M). Utilizzare un volume che riempirà il piatto ad una profondità di circa 1-3 mm. Evitare il contatto con la pelle con queste soluzioni. </li><li> Utilizzare una siringa per una goccia (ottimale tra 10-500 microlitri) di una lega a base di gallio-nell&#39;elettrolita. Gli esempi includono eutettica di gallio indio (eGain) o di gallio indio e stagno (Galinstan). Se si utilizza gallio puro, riscaldare l&#39;elettrolita ad almeno 30 ° C per evitare il congelamento. </li><li> Collocare un filo di rame nel metallo liquido per stabilire l&#39;elettrodo di lavoro. Utilizzare un filo di rame di diametro inferiore a quello della goccia, e utilizzare un multimetro digitale secondo le istruzioni del produttore e perNsure che il filo ha una resistenza di &lt;1 Ω. In acida o basica, il metallo liquido bagnare il rame e quindi formare un eccellente contatto elettrico. </li><li> Inserire una conduzione controelettrodo (ad esempio il rame, grafite, platino, ecc) nella soluzione, ma non a contatto con il metallo liquido. Se il controelettrodo ha una resistenza di &lt;1 Ω, le sue dimensioni sono irrilevanti. </li><li> Collegare i fili ad una sorgente di tensione e applicare un potenziale positivo al metallo liquido. Per piccola deformazione forma, applicare tensioni positive &lt;1 V. Per maggiore deformazione forma (e il movimento del metallo liquido verso il controelettrodo), applicare&gt; 1 V. Nota: La concentrazione della soluzione e la distanza della goccia dal controelettrodo dettare la tensione necessaria per indurre variazioni di tensione interfacciale poiché il tasso di ossidazione superficiale elettrochimica compete con il tasso di ossido di dissoluzione con l&#39;elettrolita. </li></ol></li&gt; <li> Riduzione <ol><li> Versare una goccia (10-500 ml) del metallo liquido da una siringa in una piastra di Petri vuota. </li><li> Versare un elettrolita acquoso neutro nella capsula Petri (es 1 M fluoruro di sodio (NaF) o 1 M di cloruro di sodio (NaCl)) ad un livello che sommerge il metallo. Nota: l&#39;uso di un acido (pH &lt;3) o soluzione basica (pH&gt; 10) provoca l&#39;ossido di sciogliere spontaneamente. </li><li> Collocare un filo di rame nel metallo liquido per agire come elettrodo di lavoro, e un filo conduttore (per esempio, rame) nell&#39;elettrolita di agire come controelettrodo. </li><li> Collegare i fili ad una sorgente di tensione e applicare un potenziale negativo al metallo liquido. Applicare circa -1 V per rimuovere l&#39;ossido superficiale e causare il metallo Dewet dal substrato. Il metallo dovrebbe Dewet sul lato più vicino al controelettrodo. </li><li> Applicare potenziali più negativi (&lt;-1 V) per rimuovere completamente lo strato di ossido. Evitare l&#39;applicazione excessivamente grandi tensioni negative per evitare bolle di idrogeno di apparire sul metallo liquido a causa della riduzione dell&#39;elettrolito. </li></ol></li></ol> 2. tensione superficiale Misura via Sessile Droplet <ol><li> Utilizzando un cutter laser o fresa, tagliare un percorso diretto dal centro verso il bordo di un pezzo di polimetilmetacrilato (PMMA) (~ 1 mm di spessore) Non tagliare il percorso tutto il percorso attraverso lo spessore del PMMA.; tagliare solo a metà. Questo pezzo servirà come substrato per il metallo liquido. Altri materiali piatti e isolanti, quali vetro, ceramiche, o polimeri possono anche servire come substrato. </li><li> Con lo stesso strumento, un foro 1 mm 2 attraverso il centro del PMMA. </li><li> Utilizzando il percorso come guida, eseguire un filo di rame isolato con solo la punta esposta al centro del PMMA. Posizionare il filo in modo che sporga sulla superficie PMMA. Sigillare il filo in posizione con un adesivo a tenuta. Tagliareil filo appena sopra la superficie del PMMA, ma non lasciare che sia troppo prolungata (oltre ~ 100 micron) o disturbare la forma della goccia. </li><li> Tape pezzo PMMA giù in un contenitore trasparente attraverso cui un&#39;immagine chiara può essere ottenuto. Riempire il contenitore con 1 M NaOH, e una goccia 25-50 ml di metallo liquido sul filo di rame sporgente. Questo filo servirà come elettrodo di lavoro e bagnerà la goccia. </li><li> Posizionare una rete di platino controelettrodo e saturo di argento / cloruro di argento (Ag / AgCl) elettrodo di riferimento nella soluzione. Collegare tutti gli elettrodi ad un potenziostato. </li><li> Posizionare il contenitore in un goniometro angolo di contatto in modo che il profilo superficiale della goccia è chiaramente visibile. Utilizzare il potenziostato per controllare la tensione rispetto all&#39;elettrodo di riferimento, e utilizzare il goniometro per misurare la forma e quindi la tensione interfacciale della goccia. Assicurarsi che il goniometro è in grado di misurare goccia sessile Tensi interfaccialein data; è anche possibile utilizzare l&#39;analisi di forma assialsimmetrica personalizzata di immagini goccia prese da una telecamera montata orizzontalmente 25. </li></ol> 3. capillare Iniezione <ol><li> Riempire un capillare di vetro con una soluzione di NaOH 1 M. Il diametro capillare deve essere ~ 1 mm. </li><li> Posizionare un&#39;estremità del filo capillare contro una goccia di metallo liquido. Allineate il capillare in modo che sia parallelo alla superficie del tavolo (cioè perpendicolare alla gravità). Evitare di vuoti d&#39;aria tra la caduta di metallo liquido e capillare elettrolita-riempita. Utilizzando un wipe, tamponare fuori qualsiasi elettrolita in eccesso che possono essere trapelato durante il montaggio. </li><li> Collocare un filo di rame (elettrodo di lavoro) nel metallo liquido, e un conduttore controelettrodo (ad esempio filo di rame) nell&#39;estremità aperta del capillare in modo da essere a contatto la soluzione. </li><li> Collegare i fili ad una sorgente di tensione e applicare un potenziale positivo al metallo liquido. Il metallo liquido deve iniziare il riempimento della capillary (evitare grandi potenzialità che causeranno la formazione di bolle in eccesso sul bancone-elettrodi). </li></ol> 4. capillare Ritiro <ol><li> Utilizzare morbide tecniche litografiche 26 e replica di stampaggio per fabbricare canali microfluidica composti di polidimetilsilossano (PDMS). Realizzare canali che sono circa 100 a 1.000 micron di larghezza 100 micron, alti, e 25 a 65 mm di lunghezza. Nota: Canale Dimensioni 1.000 micron di larghezza, 100 micron di altezza, e 65 mm lungo il canale ha prodotto risultati coerenti, ma altri possono anche funzionare. In alternativa, utilizzare capillari di vetro (ad esempio, 1 mm di diametro, in vetro borosilicato) invece di microcanali PDMS. </li><li> Iniettare metallo liquido manualmente o utilizzando una pompa a siringa per riempire completamente il canale (cioè, 6.5 mm 3 per 1.000 micron di larghezza, 100 micron di altezza e 65 mm di canale lungo). </li><li> Usando un batuffolo di cotone che è stato immerso in 1 M NaOH o 1 M HCl, rimuovere una quantità eccessiva di Limetallo quid dall&#39;ingresso (e, se necessario, l&#39;uscita) del canale, in modo che il metallo rimane a filo con la superficie superiore dei PDMS. </li><li> Immergere una estremità del canale in elettroliti (ad esempio 1 M NaCl), e posizionare l&#39;anodo (ad esempio, fili di rame, platino, o tungsteno) tale che tocchi l&#39;elettrolita ma non il metallo. </li><li> All&#39;altra estremità del canale, contattare un elettrodo separato (per esempio, filo Cu) alla superficie metallica modo che il metallo liquido stesso funge da catodo. </li><li> Collegate questi fili (cioè, anodo e catodo) ad una sorgente di tensione o potenziostato, e completare il circuito elettrico. Per un sistema a tre elettrodi, posizionare l&#39;elettrodo di riferimento in modo tale che sommerge malapena nella goccia di elettrolita. </li><li> Prima di applicare una tensione riducendo, montare una videocamera su un treppiede o in un microscopio per registrare gli esperimenti. Utilizzare la modalità autofocus per ottenere tutto a fuoco. Utilizzare fuoco manuale per avere un migliore controlloprofondità di campo, il bilanciamento del bianco, e ISO. Se necessario, utilizzare arresto F superiore (ossia, 11 o superiore), 1/100 dell&#39;otturatore, bilanciamento automatico del bianco e ISO automatica. </li><li> Avviare la registrazione l&#39;esperimento. Applicare circa -1 V di ritirare il metallo liquido dai microcanali. Girare la tensione fuori per causare il metallo a fermarsi in elettrolita neutro. </li></ol>

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	<li>Khan, M. R., Eaker, C. B., Bowden, E. F., Dickey, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+and+switchable+surface+activity+of+liquid+metal+via+surface+oxidation.">Giant and switchable surface activity of liquid metal via surface oxidation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 111 (39), 14047-14051 (2014).</li><li>Kataoka, D. E., Troian, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterning+liquid+flow+on+the+microscopic+scale.">Patterning liquid flow on the microscopic scale.</a> Nature. 402 (6763), 794-797 (1999).</li><li>Daniel, S., Chaudhury, M. K., Chen, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+Drop+Movements+Resulting+from+the+Phase+Change+on+a+Gradient+Surface.">Fast Drop Movements Resulting from the Phase Change on a Gradient Surface.</a> Science. 291 (5504), 633-636 (2001).</li><li>Ichimura, K., Oh, S. K., Nakagawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-driven+motion+of+liquids+on+a+photoresponsive+surface.">Light-driven motion of liquids on a photoresponsive surface.</a> Science. 288 (5471), 1624-1626 (2000).</li><li>Gallardo, B. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+principles+for+active+control+of+liquids+on+submillimeter+scales.">Electrochemical principles for active control of liquids on submillimeter scales.</a> Science. 283 (5398), 57-60 (1999).</li><li>Zhao, B., Moore, J. S., Beebe, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-Directed+Liquid+Flow+Inside+Microchannels.">Surface-Directed Liquid Flow Inside Microchannels.</a> Science. 291 (5506), 1023-1026 (2001).</li><li>Chaudhury, M. K., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+Make+Water+Run+Uphill.">How to Make Water Run Uphill.</a> Science. 256 (5063), 1539-1541 (1992).</li><li>Lahann, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+reversibly+switching+surface.">A reversibly switching surface.</a> Science. 299 (5605), 371-374 (2003).</li><li>Rogers, J. A., Someya, T., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+and+Mechanics+for+Stretchable+Electronics.">Materials and Mechanics for Stretchable Electronics.</a> Science. 327 (5973), 1603-1607 (2010).</li><li>Bauer, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=25th+Anniversary+Article:+A+Soft+Future:+From+Robots+and+Sensor+Skin+to+Energy+Harvesters.">25th Anniversary Article: A Soft Future: From Robots and Sensor Skin to Energy Harvesters.</a> Adv. Mater. 26 (1), 149-162 (2013).</li><li>Ozbay, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonics:+Merging+Photonics+and+Electronics+at+Nanoscale+Dimensions.">Plasmonics: Merging Photonics and Electronics at Nanoscale Dimensions.</a> Science. 311 (5758), 189-193 (2006).</li><li>Monat, C., Domachuk, P., Eggleton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+optofluidics:+A+new+river+of+light.">Integrated optofluidics: A new river of light.</a> Nat. Photonics. 1 (2), 106-114 (2007).</li><li>Schurig, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metamaterial+Electromagnetic+Cloak+at+Microwave+Frequencies.">Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies.</a> Science. 314 (5801), 977-980 (2006).</li><li>Dickey, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+Applications+of+Liquid+Metals+Featuring+Surface+Oxides.">Emerging Applications of Liquid Metals Featuring Surface Oxides.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (21), 18369-18379 (2014).</li><li>Dickey, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eutectic+gallium-indium+(EGaIn):+A+liquid+metal+alloy+for+the+formation+of+stable+structures+in+microchannels+at+room+temperature.">Eutectic gallium-indium (EGaIn): A liquid metal alloy for the formation of stable structures in microchannels at room temperature.</a> Adv. Funct. Mater. 18 (7), 1097-1104 (2008).</li><li>Regan, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+study+of+the+oxidation+of+liquid-gallium+surfaces.">X-ray study of the oxidation of liquid-gallium surfaces.</a> Phys. Rev. B. 55 (16), 10786-10790 (1997).</li><li>Gigu&#232;re, P. A., Lamontagne, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarography+with+a+Dropping+Gallium+Electrode.">Polarography with a Dropping Gallium Electrode.</a> Science. 120 (3114), 390-391 (1954).</li><li>Frumkin, A., Polianovskaya, N., Grigoryev, N., Bagotskaya, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrocapillary+phenomena+on+gallium.">Electrocapillary phenomena on gallium.</a> Electrochim. Acta. 10 (8), 793-802 (1965).</li><li>Lippmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Relations entre les ph&#233;nom&#232;nes &#233;lectriques et capillaires. , (1875).</li><li>Tsai, J. T. H., Ho, C. M., Wang, F. C., Liang, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+contrast+light+valve+driven+by+electrocapillarity+of+liquid+gallium.">Ultrahigh contrast light valve driven by electrocapillarity of liquid gallium.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (25), 251110 (2009).</li><li>Khan, M. R., Trlica, C., Dickey, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recapillarity:+Electrochemically+Controlled+Capillary+Withdrawal+of+a+Liquid+Metal+Alloy+from+Microchannels.">Recapillarity: Electrochemically Controlled Capillary Withdrawal of a Liquid Metal Alloy from Microchannels.</a> Adv. Funct. Mater. 25 (5), 671-678 (2015).</li><li>Saltman, W., Nachtrieb, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Electrochemistry+of+Gallium.">The Electrochemistry of Gallium.</a> J. Electrochem. Soc. 100, 126-130 (1953).</li><li>Perkins, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anodic-Oxidation+of+Gallium+in+Alkaline-Solution.">Anodic-Oxidation of Gallium in Alkaline-Solution.</a> J. Electroanal. Chem. 101, 47-57 (1979).</li><li>Xu, Q., Oudalov, N., Guo, Q., Jaeger, H. M., Brown, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+oxidation+on+the+mechanical+properties+of+liquid+gallium+and+eutectic+gallium-indium.">Effect of oxidation on the mechanical properties of liquid gallium and eutectic gallium-indium.</a> Phys. Fluids. 24, 063101 (2012).</li><li>Rotenberg, Y., Boruvka, L., Neumann, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+surface+tension+and+contact+angle+from+the+shapes+of+axisymmetric+fluid+interfaces.">Determination of surface tension and contact angle from the shapes of axisymmetric fluid interfaces.</a> J. Colloid Interface Sci. 93, 169-183 (1983).</li><li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Lithography.">Soft Lithography.</a> Annu. Rev. Mater. Sci. 28 (1), 153-184 (1998).</li><li>Pourbaix, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. , (1974).</li><li>Gough, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+electrocapillary+deformation+of+liquid+metal+with+reversible+shape+retention.">Rapid electrocapillary deformation of liquid metal with reversible shape retention.</a> Micro Nano Syst. Lett. 3 (1), 1-9 (2015).</li><li>Wang, M., Trlica, C., Khan, M. R., Dickey, M. D., Adams, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+reconfigurable+liquid+metal+antenna+driven+by+electrochemically+controlled+capillarity.">A reconfigurable liquid metal antenna driven by electrochemically controlled capillarity.</a> J. Appl. Phys. 117 (19), 194901 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

<html> Questo metodo controlla la tensione superficiale di metalli liquidi a base di gallio-utilizzando piccole tensioni per guidare la deposizione e la rimozione di un ossido superficiale. Anche se il metodo funziona solo in soluzioni elettrolitiche, è semplice, e lavora in un&#39;ampia varietà di condizioni diverse, ma ci sono sottigliezze degne di nota. In assenza di potenziale elettrico, sia soluzioni acide e basiche etch via l&#39;ossido 27. L&#39;applicazione di un potenziale ossidativo guida la formazione di ossido superficiale in tutte elettroliti acquosi, comprese le soluzioni acide e basiche. Tuttavia, la dissoluzione dell&#39;ossido in soluzioni acide e basiche compete con la deposizione di ossido di evitare un eccessivo accumulo di strato di ossido. La formazione di uno strato di ossido spesso inibisce mandata, presumibilmente poiché l&#39;ossido fornisce una barriera meccanica di movimento. Questa inibizione può essere dannoso durante lo spandimento, ma fornisce anche un metodo per stabilizzare la forma del metallo. e_content &quot;&gt; La tensione interfacciale varia continuamente in funzione del potenziale. La tensione superficiale è più grande al potenziale che rimuove l&#39;ossido superficiale. potenziali che sono più riduttiva (più negativo) sarà leggermente diminuire la tensione superficiale a causa electrocapillarity classico (cf. Figura 1B). Questa diminuzione continua in funzione del potenziale fino processi faradica (per esempio la formazione di idrogeno) si verificano in superficie. Al contrario, la tensione superficiale diminuisce notevolmente il potenziale in cui le prime forme di ossido (vedi Figura 1B). Aumentando il (positivo) potenziale continua ad abbassare la tensione superficiale, presumibilmente a causa di una migliore copertura del ossido superficiale. Al di là di un &quot;potenziale critico&quot;, il calo inizierà la diffusione senza limite, formando modelli frattale-like e la migrazione verso la contro-elettrodi. Questo movimento continua finché viene rimossa la tensione, o finché la goccia rompe contatto con l&#39;elettrodo di lavoro. Le forme formate nella regione al di sopra del potenziale critico sono ancora in fase di studio ma sono attribuiti alla tensione superficiale essendo vicino allo zero. Dettagli possono essere trovati nella letteratura 1. La tensione interfacciale del metallo è sensibile a piccole variazioni di tensione. È quindi importante avere un eccellente contatto elettrico con il metallo e il controllo sulla potenziale applicato al metallo liquido. Inoltre, la presenza di acido o base nell&#39;elettrolita compete con ossidazione elettrochimica sciogliendo lo strato di ossido. Questo processo competere aggiunge un livello di complessità; comprensione del complesso processo che avvengono all&#39;interfaccia sarà fondamentale per avanzare questo metodo. Ossidativo e processi riduttivi possono essere combinate per fornire controllo sul flusso di metallo e di capillari. Ad esempio, è possibile utilizzare potenzialità ossidativi per iniettare metallo nel capillarei (abbassando la tensione superficiale del menisco principale, come mostrato in figura 2), e quindi utilizzare potenziali riduttive per indurre il metallo a ritirarsi dal capillare (aumentando la tensione interfacciale del menisco principale, come mostrato in Figura 3) 28,29. I limiti e le capacità di questo approccio sono ancora del tutto determinato, anche se l&#39;iniezione sembra essere più lento di ritiro. Utilizzo di ossidazione per iniettare metallo prevede tre passaggi fondamentali. Innanzitutto, il capillare deve essere pre-riempite con elettrolita, che riteniamo crea un sottile &quot;strato di scorrimento&quot; di acqua tra il metallo e le pareti del capillare come il metallo. In secondo luogo, iniettando il metallo in un capillare richiede il contatto a filo tra un tallone del metallo e l&#39;estremità del capillare, come mostrato nella figura 3. Questo contatto intimo assicura la caduta di potenziale avviene all&#39;interfaccia elettrolita / metallo e impedisce percorsi per la carica di ignorare questo interface. È possibile utilizzare sia sistemi a due o tre elettrodi elettrodi per controllare la tensione superficiale del metallo. Il sistema a due elettrodi è la più semplice, richiede solo un elettrodo di lavoro, controelettrodo, e sorgente di tensione. Anche se il sistema a due elettrodi è adatto per manifestazioni, il potenziale del controelettrodo può deriva. Misure elettrochimiche sensibili beneficiano la stabilità del sistema a tre elettrodi (cioè, un elettrodo di riferimento e un potenziostato). Questo sistema permette un migliore controllo della tensione e fornisce una lettura accurata della corrente. La capacità di controllare la tensione interfacciale con tensioni modesti è un metodo promettente per il controllo della forma, flusso, e la posizione delle strutture metalliche in scala di lunghezza sub-mm. Crediamo che questa tecnica può essere utile per la creazione di strutture metalliche che cambiano forma a richiesta, che può trovare applicazioni in forma reconfiguraelettronica ble, antenne regolabili, interruttori, componenti microfluidica, optofluidics, e meta-materiali-shifting. di forma

This method provides a simple way to control the surface tension of liquid metals containing gallium. The method uses modest voltages (~1 V) applied directly to the liquid metal (relative to a counter electrode in the presence of electrolyte) to achieve enormous and reversible changes to the surface tension of the metal1. 
Surface tension is a dominant force for liquids at small length scales and is important for a number of capillary phenomena including wetting, spreading, and surface-tension driven flow. Consequently, the ability to control surface tension is a sensible way to manipulate the shape, position, and flow of liquids at sub-mm length scales. The most common way to alter surface tension between two fluids is to use a surfactant, which is a molecule that spans the interface between the fluids. Surfactants lower surface tension, but in a way that is not easy to reverse since it is difficult to remove surfactants from the interface. Surface tension can also be altered using a variety of techniques, including temperature gradients2,3, light4, surface chemistry5-7,and voltage8. But most of these methods result in modest changes to surface tension, particularly for liquid metals, which have notably large surface tensions.
The ability to control the surface tension of liquid metal could enable new opportunities for creating shape reconfigurable structures with metallic properties for electronic, thermal, and optical applications9-14. The most common liquid metal is Hg, which is noted for its toxicity. The methods described here are relevant for liquid metals based on gallium. These metals have low viscosity, large surface tension, low volatility (low vapor pressure), and low toxicity15. Importantly, these metals form surface oxides composed of gallium oxide that are a few nm thick in air16. This oxide layer creates a physical skin that historically has been a nuisance for electrochemical and fluid dynamic applications17. The method here utilizes the oxide in new ways to control surface tension.
The most common way to manipulate liquid metals in electrolyte is to apply a potential to the metal relative to a counter electrode18. Oppositely charged ions from the electrolyte match the charges on the metal, causing the interfacial tension to drop. This phenomenon-termed electrocapillarity-has been known since the 1870s as described by Lippman19and has been utilized for alloys of gallium20. Typically, electrocapillarity achieves modest changes to surface tension, since undesirable electrochemical reactions limit the range of voltages applied to the metal. In contrast, the method described here utilizes the surface oxidation of the metal (or conversely, the reduction of the surface oxide) as a way to achieve enormous changes in surface tension above and beyond changes resulting from electrocapillarity. The leading explanation for this phenomenon is that the oxide is asymmetric; that is, the outer surface of the oxide terminates with hydroxyl groups (making a low interfacial tension interface with the aqueous electrolyte), and the interior surface of the oxide terminates with gallium atoms (making a low interfacial tension interface with the metal). In contrast, the removal of the oxide via electrochemical reduction results in a bare metal-electrolyte interface, which returns the metal back to a state of high surface tension. We characterize the interfacial tension of the metal by analyzing the shape of sessile droplets as a function of voltage while assuming that gravity and surface tension are the dominant forces that define the curvature of its surface. 
The advantage of this technique relative to classic electrocapillarity is that it can reversibly tune the tension of low toxicity liquid metals over enormous ranges (from ~500 mN/m to near zero). This delta change in surface tension may be the largest ever reported in literature for any fluid and it can be accomplished in a tunable and reversible manner. These large changes in surface tension are useful for manipulating the capillary behavior of metals; for example, it can induce the metal to spread on a surface, withdraw the metal from microchannels, fill microchannels with metal, and overcome the Rayleigh instabilities to form liquid metal fibers1,21. 
A drawback of this technique is that it requires electrolyte. It works best in acidic or basic conditions, because these electrolytes remove excess surface oxide that would otherwise contaminate the surface of the metal and mechanically restrict the movement of the metal. The simultaneous removal and deposition of the oxide layer complicates the analysis of the interfacial phenomena and it is our hope the methods described in this paper empowers additional analysis. Another disadvantage is that the electrochemical reactions at the surface of the metal must be matched by complimentary half-reactions at the counter electrode22,23. This can lead to hydrogen bubbles forming at the counter electrode.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Eutectic Gallium Indium</td>
			<td>Indium Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>2318-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A481-212</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Fluoride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>201154</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Adhesive</td>
			<td>Norland</td>
			<td>NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane (Sylgard-184)</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td></td>
			<td>Silicone Elastomer Kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Borosilicate Glass Capillaries</td>
			<td>Friedrich and Dimmoch</td>
			<td>B41972</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag/AgCl Reference Electrode</td>
			<td>Microelectrodes Inc.</td>
			<td>MI-401F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Voltage Source</td>
			<td>Keithley</td>
			<td>3390</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat</td>
			<td>Gamry</td>
			<td>Ref 600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Cutter</td>
			<td>Universal Laser Systems</td>
			<td>VLS 3.50</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a method to manipulate surface tension of a liquid metal via surface oxidation and reduction

Controllo tensione interfacciale è un metodo efficace per manipolare la forma, la posizione e il flusso di fluidi su scale sub-millimetriche, dove tensione interfacciale è una forza dominante. Una varietà di metodi esistenti per il controllo della tensione interfacciale di liquidi acquosi e biologici su questa scala; Tuttavia, queste tecniche hanno un&#39;utilità limitata per metalli liquidi a causa della loro grande tensione interfacciale. Metalli liquidi possono formare componenti morbide, estensibili, e di forma-riconfigurabile in dispositivi elettronici ed elettromagnetici. Sebbene sia possibile manipolare questi fluidi attraverso metodi meccanici (ad esempio, di pompaggio), metodi elettrici sono più facili da miniaturizzare, controllo e attuazione. Tuttavia, la maggior parte delle tecniche elettrici hanno i loro limiti: elettrowetting-on-dielettrico richiede grandi (kV) potenzialità di modesta attuazione, electrocapillarity può incidere relativamente piccoli cambiamenti nella tensione superficiale, e ele continuactrowetting è limitata alle spine del metallo liquido in capillari. Qui, presentiamo un metodo per l&#39;azionamento di gallio e leghe metalliche liquido a base di gallio-via una reazione superficiale elettrochimica. Controllo del potenziale elettrochimico sulla superficie del metallo liquido in elettrolita rapidamente e reversibilmente cambia la tensione interfacciale di oltre due ordini di grandezza (̴500 mN / m quasi a zero). Inoltre, questo metodo richiede solo un potenziale molto modesta (&lt;1 V) applicato relativamente ad un controelettrodo. La variazione conseguente tensionamento è dovuto principalmente alla deposizione elettrochimica di uno strato di ossido superficiale, che agisce come un tensioattivo; rimozione dell&#39;ossido aumenta la tensione interfacciale, e viceversa. Questa tecnica può essere applicata in una vasta gamma di elettroliti ed è indipendente dal substrato su cui poggia.

Figura 1 A mostra un esempio della semplice tecnica a due elettrodi per l&#39;ossidazione e riduzione. In questo caso, una goccia 70 ml di metallo liquido in una camera 1 M NaOH soluzione entra in contatto un filo di rame per formare una connessione elettrica. Il 1 M NaOH rimuove l&#39;ossido superficiale del metallo e permette il metallo da bordare fino a causa della sua tensione interfacciale. L&#39;applicazione di un potenziale 2,5 V tra la caduta e un contro-elettrodo a rete di platino provoca la superficie della goccia per ossidare e diffonde la caduta durante la migrazione verso il controelettrodo (Figura 1A ii). L&#39;applicazione di un potenziale -1 V al metallo liquido rimuove l&#39;ossido (oltre alla rimozione dell&#39;ossido da NaOH), fa sì che il metallo da bordare, e genera bolle di idrogeno sulla goccia a causa del potenziale riduttivo (Figura 1 Ai). Bolle di idrogeno si formano sulla contro-elettrodo di platino grazie alla semi-reazione elettrochimica gratuito che riduce presumibilmente protoni in soluzione. Una curva electrocapillary (Figura 1 B) mostra il drammatico calo della tensione superficiale efficace quando le forme strato di ossido. Questi dati sono stati presi in 1 M NaOH utilizzando un elettrodo di riferimento Ag / AgCl saturo. In questo caso, il potenziale del circuito aperto era approssimativamente -1.5 V vs. Ag / AgCl, e lo strato di ossido formato vicino -1.3 V vs. Ag / AgCl (indicata dalle linee tratteggiate). L&#39;utilizzo di 1 M HCl nel comportamento fenomenologico simile, ma la formazione di bolle sulla superficie del metallo, anche a potenziali ossidativi, rende difficile analisi visiva. In assenza di ossido (che viene rimosso da 1 M NaOH, per esempio), bare metallo liquido è un fluido tensione superficiale e adotta una forma sferica come mostrato in Figuri 2 A. Una goccia di metallo liquido poggia adiacente ad un capillare riempito con 1 M NaOH. Una pulire rimuove l&#39;eccesso di elettrolita dal fondo della goccia, come illustrato nella figura 2 B. Un filo di rame tocca la goccia per formare l&#39;anodo e l&#39;altro elettrodo (cioè, catodo, non mostrato in figura 2) si appoggia all&#39;interno dell&#39;elettrolita riempito tubo capillare. L&#39;elettrolita nel capillare completa il circuito tra i due elettrodi, come mostrato nella Figura 2 C. Applicando +1 V riduce la tensione superficiale all&#39;interfaccia principale e causa il metallo liquido per riempire il capillare come mostrato nella Figura 2 D. Questo esperimento funziona meglio se il metallo è a filo con l&#39;estremità del tubo. Al contrario, una polarizzazione riducendo rimuove la pelle ossido e restituisce il meTal ad uno stato di tensione superficiale grande. Un esempio è mostrato in Figura 3. La pellicola di ossido stabilizza la forma di una pozza di metallo liquido elettrolita immersi in folle (Figura 3 Ai). L&#39;applicazione di una polarizzazione ridurre rimuove la pelle ossido, permettendo il metallo da bordare come mostrato nella Figura 3 (ii-iii). Noi chiamiamo questa tecnica &quot;recapillarity&quot; dal momento che utilizza le potenzialità riduttive per indurre comportamenti capillari 21. L&#39;altra implicazione di questo termine è che il comportamento capillare può essere attivata o disattivata più volte. Ad esempio, eGain può essere ritirato dal canali microfluidica PDMS riducendo l&#39;ossido che stabilizza altrimenti il metallo nei canali (come descritto in 4.1). Figura 3B -D illustra una tale sequenza sperimentale. Inseriamo unsiringa ad una estremità del capillare e lentamente spingere il pistone della siringa per forzare il metallo dalla siringa nel capillare. Poniamo il capillare riempito su un supporto personalizzato composto di polimetilmetacrilato (PMMA). Il supporto ha due serbatoi, due scanalature per fissare il capillare, due fori per inserire i fili, e ha anche la possibilità di registrare un righello, come mostrato nella Figura 3 B. Elettrolita (es acquosa di fluoruro di sodio) aggiunto al serbatoio dopo aver iniettato il metallo connette l&#39;anodo alla fine del capillare, come mostrato nella Figura 3 C. Il metallo all&#39;interno contatti tubo contro-elettrodo sull&#39;altra estremità del capillare per completare il circuito. Applicando 1V polarizzazione riducendo provoca il metallo di ritirarsi e abbandonare l&#39;anodo, come mostrato nella Figura 3 D. Più tardi, si misura la velocità di ritiro confrontando il positione del metallo rispetto al tempo. Una tale grafico della velocità è mostrato in Figura 3 E. La velocità decade come il metallo si allontana dall&#39;anodo. Questo decadimento velocità è dovuto all&#39;aumento della resistenza elettrica tra l&#39;anodo e il metallo liquido 21. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53567/53567fig1.jpg" /> Figura 1. (A) Una goccia d&#39;eGain sommerso in 1 M NaOH, con un filo di rame collegata alla caduta e platino controelettrodo maglia in soluzione. i) il potenziale A -1 V applicata al calo causa il metallo da bordare e produce idrogeno sulla superficie del metallo. ii) A 2,5 V potenziale applicato al calo induce diffusione. (B) Una curva electrocapillary di un calo eGain in 1 M NaOH. Il lato riduttivo (tensioni inferiori a -1.4 V vs Ag / AgCl) mostra electrocapillarity tradizionalecomportamento, mentre il lato ossidativo mostra un calo significativo della tensione superficiale. Figura 1B adottato dal riferimento 1 (Copyright 2014, National Academy of Sciences, USA). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53567/53567fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53567/53567fig2.jpg" /> Figura 2. capillare iniezione di metallo liquido con polarizzazione ossidativo. (A) Una goccia di contatti metallici liquidi l&#39;apertura di un tubo capillare riempito con elettrolita. (B) Il tubo viene allineato e spinto contro la caduta. A pulire rimuove la quantità in eccesso di elettrolita. (C) Un etichettato immagine di questa configurazione sperimentale. (D) Applicazione di +1 V al metallo abbassa la tensione superficiale del metallo con ossido superficialezione, e induce il flusso. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53567/53567fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53567/53567fig3.jpg" /> Figura 3. (A) Una goccia del metallo liquido in soluzione 1 M NaF. i) L&#39;ossido consente una stabile, pozza non sferica nella soluzione. ii-iii) applicare un potenziale -1 V fa sì che il metallo da bordare in su. (B) Un substrato acrilico su misura ha due serbatoi in cui sono inseriti gli elettrodi. Un lungo 70 mm, 1 mm capillare di vetro ID riempito di eGain abbraccia i due serbatoi. Il substrato è dotato di due scanalature per soddisfare questa capillare con fermezza. (C) una goccia di elettrolita viene aggiunto a un serbatoio, e l&#39;altro serbatoio viene lasciata così com&#39;è. A volte bolle modulo, che può essere minimizzato utilizzando un ago punta fine. ( <strong&gt; D) Applicazione di una polarizzazione ridurre rimuove l&#39;ossido e fa sì che il metallo a ritirarsi. Velocità (E) Ritiro del metallo liquido dal capillare in funzione del tempo. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53567/53567fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction

Un metodo per manipolare Tensione superficiale di un metallo liquido tramite ossidazione superficiale e riduzione

We present a method to control the interfacial energy of a liquid metal in an electrolyte via electrochemical deposition (or removal) of a surface oxide layer. This simple method can control the capillary behavior of gallium-based liquid metals by tuning the interfacial energy rapidly, significantly, and reversibly using modest voltages.

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where ...

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15.2K Views.  North Carolina State University. We present a method to control the interfacial energy of a liquid metal in an electrolyte via electrochemical deposition (or removal) of a surface oxide layer. This simple method can control the capillary behavior of gallium-based liquid metals by tuning the interfacial energy rapidly, significantly, and reversibly using modest voltages.

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Exploring the Radical Nature of a Carbon Surface by Electron Paramagnetic Resonance and a Calibrated Gas Flow

While the first Electron Paramagnetic Resonance (EPR) studies regarding the effects of oxidation on the structure and stability of carbon radicals date back to the early 1980s the focus of these early papers primarily characterized the changes to the structures under extremely harsh conditions (pH or temperature)1-3. It is also known that paramagnetic molecular oxygen undergoes a Heisenberg spin exchange interaction with stable radicals that extremely broadens the EPR signal4-6. Recently, we reported interesting results where this interaction of molecular oxygen with a certain part of the existing stable radical structure can be reversibly affected simply by flowing a diamagnetic gas through the carbon samples at STP7. As flows of He, CO2, and N2 had a similar effect these interactions occur at the surface area of the macropore system.
This manuscript highlights the experimental techniques, work-up, and analysis towards affecting the existing stable radical nature in the carbon structures. It is hoped that it will help towards further development and understanding of these interactions in the community at large.

Stable radicals that are present in carbon substrates interact with paramagnetic oxygen through a Heisenberg spin exchange. This interaction can be significantly reduced under STP conditions by flowing a diamagnetic gas over the carbon system. This manuscript describes a simple method to characterize the nature of those radicals.

Esplorare la natura radicale di una superficie Carbonio Electron risonanza paramagnetica e calibrato di flusso del gas

While the first Electron Paramagnetic Resonance (EPR) studies regarding the effects of oxidation on the structure and stability of carbon radicals date ...

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Chimica

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, electronics and biomedical applications. Due to their accelerating production and use, CNTs constitute a potential environmental risk if they are released to soil and groundwater systems. It is therefore essential to improve the current understanding of environmental fate and transport of CNTs. The transport and retention of CNTs in both natural and artificial media have been reported in literature, but the findings widely vary and are thus not conclusive. There are a number of physical and chemical parameters responsible for variation in retention and transport. In this study, a complete procedure of selected multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) is presented starting from their surface modification to a complete set of laboratory column experiments at critical physical and chemical scenarios. Results indicate that the stability of the commercially available MWCNTs are critical with their attached surface functional group which can also influence the transport and retention of MWCNT through the surrounding medium.

Surface properties of a nanoparticle are important for their interaction with the surrounding medium. Therefore the surface modification of carbon nanotubes can be critical for their transport and retention through porous media. Here, lab scale column experiments are used to understand the possible transport and retention of these nanoparticles.

Trasporto di nanotubi di carbonio modificati superficie attraverso una colonna di terreno

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and engineers. Growth of such anisotropic nanocrystals through a simple chemical method is a challenging task. In this study, we fabricate discotic nanodisks of zirconium phosphate [Zr(HPO4)2&#183;H2O] as a model material using hydrothermal, reflux and microwave-assisted methods. Growth of crystals is controlled by duration time, temperature, and concentration of reacting species. The novelty of the adopted methods is that discotic crystals of size ranging from hundred nanometers to few micrometers can be obtained while keeping the polydispersity well within control. The layered discotic crystals are converted to monolayers by exfoliation with tetra-(n)-butyl ammonium hydroxide [(C4H9)4NOH, TBAOH]. Exfoliated disks show isotropic and nematic liquid crystal phases. Size and polydispersity of disk suspensions is highly important in deciding their phase behavior.

A two dimensional model material of discotic zirconium phosphate was developed. The inorganic crystal with lamellar structure was synthesized by hydrothermal, reflux, and microwave-assisted methods. On exfoliation with organic molecules, layered crystals can be converted to monolayers, and nematic liquid crystal phase was formed at sufficient concentration of monolayers.

Sintesi ed esfoliazione della discotici zirconio Fosfati di ottenere cristalli liquidi colloidale

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Failure of Cleaning Verification in Pharmaceutical Industry Due to Uncleanliness of Stainless Steel Surface

The aim of this work is to identify the parameters that affect the recovery of pharmaceutical residues from the surface of stainless steel coupons. A series of factors were assessed, including drug product spike levels, spiking procedure, drug-excipient ratios, analyst-to-analyst variability, intraday variability, and cleaning procedure of the coupons. The lack of a well-defined procedure that consistently cleaned the coupon surface was identified as the major contributor to low and variable recoveries. Assessment of cleaning the surface of the coupons with clean-in-place solutions (CIP) gave high recovery (&#62;90%) and reproducible results (Srel&#8804;4%) regardless of the conditions that were assessed previously. The approach was successfully applied for cleaning verification of small molecules (MW &#60;1,000 Da) as well as large biomolecules (MW up to 50,000 Da).

The lack of a well-defined procedure that consistently cleaned coupon surfaces was identified as the major contributor to low and variable recoveries in cleaning verification. This manuscript describes the correct protocol of cleaning stainless steel coupons.

Errore di verifica nell'industria farmaceutica a causa di impurità di superficie in acciaio inox per la pulizia

The aim of this work is to identify the parameters that affect the recovery of pharmaceutical residues from the surface of stainless steel coupons. A ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a challenge, as it requires asymmetric growth of symmetric crystals. Here, we report a distinctive synthesis of substrate-bound Au nanowires. This template-free synthesis employs thiolated ligands and substrate adsorption to achieve the continuous asymmetric deposition of Au in solution at ambient conditions. The thiolated ligand prevented the Au deposition on the exposed surface of the seeds, so the Au deposition only occurs at the interface between the Au seeds and the substrate. The side of the newly deposited Au nanowires is immediately covered with the thiolated ligand, while the bottom facing the substrate remains ligand-free and active for the next round of Au deposition. We further demonstrate that this Au nanowire growth can be induced on various substrates, and different thiolated ligands can be used to regulate the surface chemistry of the nanowires. The diameter of the nanowires can also be controlled with mixed ligands, in which another &#34;bad&#34; ligand could turn on the lateral growth. With the understanding of the mechanism, Au nanowire-based nanostructures can be designed and synthesized.

We report a solution-based method to synthesize substrate-bound Au nanowires. By tuning the molecular ligands used during the synthesis, the Au nanowires can be grown from various substrates with different surface properties. Au nanowire-based nanostructures can also be synthesized by adjusting the reaction parameters.

Sintesi di nanofili Au associato a substrato tramite un meccanismo di crescita superficiale attiva

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various precursor noble metal ions with reducing agents in a 1:1 (v/v) ratio results in the formation of metal gels within seconds to minutes compared to much longer synthesis times for other techniques such as sol-gel. Conducting the reduction step in a microcentrifuge tube or small volume conical tube facilitates a proposed nucleation, growth, densification, fusion, equilibration model for gel formation, with final gel geometry smaller than the initial reaction volume. This method takes advantage of the vigorous hydrogen gas evolution as a by-product of the reduction step, and as a consequence of reagent concentrations. The solvent accessible specific surface area is determined with both electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. After rinsing and freeze drying, the resulting aerogel structure is examined with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and nitrogen gas adsorption. The synthesis method and characterization techniques result in a close correspondence of aerogel ligament sizes. This synthesis method for noble metal aerogels demonstrates that high specific surface area monoliths may be achieved with a rapid and direct reduction approach.

A rapid, direct solution-based reduction synthesis method to obtain Au, Pd, and Pt aerogels is presented.

Un metodo di sintesi rapida per Au, Pd e Pt Aerogels tramite riduzione diretta basata su soluzione

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. However, the main issue limiting their applicability is their poor stability in humid conditions. The common methods to overcome this problem involve the formation of strong metal-linker bonds by using highly charged metals, which is limited to a number of structures, the introduction of alkylic groups to the framework by post-synthetic modification (PSM) or chemical vapour deposition (CVD) to enhance overall hydrophobicity of the framework. These last two usually provoke a drastic reduction of the porosity of the material. These strategies do not permit to exploit the properties of the MOF already available and it is imperative to find new methods to enhance the stability of MOFs in water while keeping their properties intact. Herein, we report a novel method to enhance the water stability of MOF crystals featuring Cu2(O2C)4&#160;paddle-wheel units, such as HKUST (where HKUST stands for Hong Kong University of Science &#38; Technology), with the catechols functionalized with alkyl and fluoro-alkyl chains. By taking advantage of the unsaturated metal sites and the catalytic catecholase-like activity of CuII ions, we are able to create robust hydrophobic coatings through the oxidation and subsequent polymerization of the catechol units on the surface of the crystals under anaerobic and water-free conditions without disrupting the underlying structure of the framework. This approach not only affords the material with improved water stability but also provides control over the function of the protective coating, which enables the development of functional coatings for the adsorption and separations of volatile organic compounds. We are confident that this approach could also be extended to other unstable MOFs featuring open metal sites.

Robust functional catechol coatings were produced in one step by direct reaction of the material known as HKUST with synthetic catechols under anaerobic conditions. The formation of homogeneous coatings surrounding the entire crystal is ascribed to the biomimetic catalytic activity of Cu(II) dimers on the external surface of the crystals.

Funzionalizzazione superficiale di Metal-Organic Frameworks per resistenza all'umidità migliorata

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

Proprietà della superficie di sintetizzato nanoporosi carbonio e matrici di silice

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles

Surface functionalization of nanodiamonds (NDs) is still challenging due to the diversity of functional groups on the ND surfaces. Here, we demonstrate a simple protocol for the multifunctional surface modification of NDs by using mussel-inspired polydopamine (PDA) coating. In addition, the functional layer of PDA on NDs could serve as a reducing agent to synthesize and stabilize metal nanoparticles. Dopamine (DA) can self-polymerize and spontaneously form PDA layers on ND surfaces if the NDs and dopamine are simply mixed together. The thickness of a PDA layer is controlled by varying the concentration of DA. A typical result shows that a thickness of ~5 to ~15 nm of the PDA layer can be reached by adding 50 to 100 &#181;g/mL of DA to 100 nm ND suspensions. Furthermore, the PDA-NDs are used as a substrate to reduce metal ions, such as Ag[(NH3)2]+, to silver nanoparticles (AgNPs). The sizes of the AgNPs rely on the initial concentrations of Ag[(NH3)2]+. Along with an increase in the concentration of Ag[(NH3)2]+, the number of NPs increases, as well as the diameters of the NPs. In summary, this study not only presents a facile method for modifying the surfaces of NDs with PDA, but also demonstrates the enhanced functionality of NDs by anchoring various species of interest (such as AgNPs) for advanced applications.

A facile protocol is presented to functionalize the surfaces of nanodiamonds with polydopamine.

Modifica di bio-ispirati Polydopamine superficie di nanodiamanti e sua riduzione delle nanoparticelle d'argento

Surface functionalization of nanodiamonds (NDs) is still challenging due to the diversity of functional groups on the ND surfaces. Here, we demonstrate a ...

U2O5 Film Preparation via UO2 Deposition by Direct Current Sputtering and Successive Oxidation and Reduction with Atomic Oxygen and Atomic Hydrogen

We describe a method to produce U2O5 films in situ using the Labstation, a modular machine developed at JRC Karlsruhe. The Labstation, an essential part of the Properties of Actinides under Extreme Conditions laboratory (PAMEC), allows the preparation of films and studies of sample surfaces using surface analytical techniques such as X-ray and ultra-violet photoemission spectroscopy (XPS and UPS, respectively). All studies are made in situ, and the films, transferred under ultra-high vacuum from their preparation to an analyses chamber, are never in contact with the atmosphere. Initially, a film of UO2 is prepared by direct current (DC) sputter deposition on a gold (Au) foil then oxidized by atomic oxygen to produce a UO3 film. This latter is then reduced with atomic hydrogen to U2O5. Analyses are performed after each step involving oxidation and reduction, using high-resolution photoelectron spectroscopy to examine the oxidation state of uranium. Indeed, the oxidation and reduction times and corresponding temperature of the substrate during this process have severe effects on the resulting oxidation state of the uranium. Stopping the reduction of UO3 to U2O5 with single U(V) is quite challenging; first, uranium-oxygen systems exist in numerous intermediate phases. Second, differentiation of the oxidation states of uranium is mainly based on satellite peaks, whose intensity peaks are weak. Also, experimenters should be aware that X-ray spectroscopy (XPS) is a technique with an atomic sensitivity of 1% to 5%. Thus, it is important to obtain a complete picture of the uranium oxidation state with the entire spectra obtained on U4f, O1s, and the valence band (VB). Programs used in the Labstation include a linear transfer program developed by an outside company (see Table of Materials) as well as data acquisition and sputter source programs, both developed in-house.

U2O5 Film Preparation via UO2 Deposition by Direct Current Sputtering and Successive Oxidation and Reduction with Atomic Oxygen and Atomic Hydrogen

This protocol presents the preparation of U2O5 thin films obtained in situ under ultra-high vacuum. The process involves oxidation and reduction of UO2 films with atomic oxygen and atomic hydrogen, respectively.

Preparazione di U2O5 Film via UO2 deposizione di corrente continua Sputtering e successiva ossidazione e riduzione con ossigeno atomico e idrogeno atomico

We describe a method to produce U2O5 films in situ using the Labstation, a modular machine developed at JRC Karlsruhe. The Labstation, an essential part ...