The operational window of carbon nanotube electrical wires treated with strong acids and oxidants

Conventional metal wires suffer from a significant degradation or complete failure in their electrical performance, when subjected to harsh oxidizing environments, however wires constructed from Carbon Nanotubes (CNTs) have been found to actually improve in their electrical performance when subjected to these environments. These opposing reactions may provide new and interesting applications for CNT wires. Yet, before attempting to move to any real-world harsh environment applications, for the CNT wires, it is essential that this area of their operation be thoroughly examined. To investigate this, CNT wires were treated with multiple combinations of the strongest acids and halogens. The wires were then subjected to conductivity measurements, current carrying capacity tests, as well as Raman, microscopy and thermogravimetric analysis to enable the identification of both the limits of oxidative conductivity boosting and the onset of physical damage to the wires. These experiments have led to two main conclusions. Firstly, that CNT wires may operate effectively in harsh oxidizing environments where metal wires would easily fail and secondly, that the highest conductivity increase of the CNT wires can be achieved through a process of annealing, acetone and HCl purification followed by either H2O2 and HClO4 or Br2 treatment

Determination of composition and structure of spongy bone tissue in human head of femur by Raman spectral mapping

Biomechanical properties of bone depend on the composition and organization of collagen fibers. In this study, Raman microspectroscopy was employed to determine the content of mineral and organic constituents and orientation of collagen fibers in spongy bone in the human head of femur at the microstructural level. Changes in composition and structure of trabecula were illustrated using Raman spectral mapping. The polarized Raman spectra permit separate analysis of local variations in orientation and composition. The ratios of ν2PO43−/Amide III, ν4PO43−/Amide III and ν1CO32−/ν2PO43− are used to describe relative amounts of spongy bone components. The ν1PO43−/Amide I ratio is quite susceptible to orientation effect and brings information on collagen fibers orientation. The results presented illustrate the versatility of the Raman method in the study of bone tissue. The study permits better understanding of bone physiology and evaluation of the biomechanical properties of bone

Charakteryzacja struktur grafenowych na podłożach stałych metodami spektroskopowymi

W pracy przedstawiono wykorzystanie spektroskopii ramanowskiej (mikroskopii ramanowskiej) jako użytecznego narzędzia badawczo-diagnostycznego wykorzystywanego do oceny jakości warstw grafenowych osadzanych na różnego rodzaju podłożach takich jak: SiC, SiO2, szkło, miedź oraz PET. Spektroskopia Ramana jest podstawową metodą eksperymentalną wykorzystywaną do oceny jakości grafenu, jego ciągłości, czy też zdefektowania. W prezentowanej pracy opisano wykorzystanie zmodyfikowanej techniki pomiarów ramanowskich z użyciem pomiarów konfokalnych. Zmodyfikowana technika pozwala na precyzyjny pomiar i uzyskanie dobrej jakości widma ramanowskiego (wysoki stosunek sygnału do szumu) pozwalającego na dokładne i jednoznaczne określenie jaką ilość warstw grafenowych posiada analizowana struktura. Dodatkowo przedstawiono technikę mapowania ramanowskiego wykorzystaną w celu charakteryzacji powierzchni grafenu. Tego typu metoda badawcza pozwala na analizę powierzchni struktury grafenowej w celu zbadania jej jednorodności, określenie potencjalnych defektów, badanie lokalnych zmian związanych z przekrywaniem się struktur mono lub dwuwarstwowych, czy też analizę naprężeń powstających w wyniku oddziaływania grafenu z podłożem, czy też, jak w przypadku elastycznego podłoża PET jego odkształceniom mechanicznym. Zobrazowano również zmiany parametrów warstw grafenowych pod wpływem temperatury w zależności od rodzaju zastosowanego podłoża, na którym osadzono grafen. Badania zostały przeprowadzone na komercyjnych strukturach grafenowych o deklarowanych przez producenta grafenu parametrach określających je jako monowarstwy

Thin films of copper phthalocyanine deposited by solution processing methods

In this work, we show and discuss the surface structure picture of copper phthalocyanine (CuPc) thin films deposited from trifluoroacetic acid (TFA) solvent onto silicon substrates at ambient conditions by four solution processing methods, namely drop-casting, dip-coating, spin-casting and spray-coating. The CuPc films were studied by AFM, as the main technique, and complemented by micro-Raman spectroscopy. Essentially, such thin films consist of CuPc molecular nanoribbons of a fixed ~1 nm thickness. CuPc molecules are arranged in an in-plane direction and formed in stacks under a defined tilt angle with respect to the substrate surface (monolayer) or underlying CuPc layer (multilayer). The film morphology takes various forms depending on the solution concentration, number of layers, and the deposition method. For instance, the morphology varies from very wide (~600 nm) but flat (~1 nm) ribbons for films prepared by dip-coating to crystallized rod-like features (multi-layered ribbons) when obtained by spray-coating. The factors studied in this paper should be taken into consideration in designing and controlling the criteria for rigorous CuPc film architecture

Micro-Raman Spectroscopy of Natural and Synthetic Ferritins and Their Mimetics

Micro-Raman spectroscopy was used to studies of naturally occurring biogenic ferritin, synthetic ferritin with magnetic core (magnetoferritin) as well as their several mimetics. We demonstrate the ability of micro-Raman spectroscopy to discriminate between ferritin and magnetoferritin used in the studies. The results are promising for further use of the Raman spectroscopy as potential tool to distinguish between the forms of iron present in biogenic materials and biological tissues

Badanie jakościowe materiałów węglowych za pomocą spektroskopii Ramana

Praca ta prezentuje możliwość zastosowania spektroskopii Ramana do badań jakościowych materiałów węglowych typu DLC (diamond-like carbon). Badania zmiany parametrów spektralnych pasm charakterystycznych D i G w zakresie od temperatury pokojowej do 300°C umożliwiły obserwację wpływu procesu wygrzewania na przechodzenie materiału z formy węgla amorficznego do formy zbliżonej do nanokrystalicznego grafitu

Electrochemical Impedance Spectroscopy Studies of HF CVD Diamond Films

Diamond films were synthesized by a hot filament vapor deposition method using H₂/CH₄ gas mixtures. A Hioki impedance analyzer was used to study the dielectric properties of the deposited diamond films. The dielectric dispersion measurement yielded the real and imaginary parts of impedance of diamond films in the form of a Nyquist plot in a complex plane. The obtained results were fitted by using equivalent circuit which consists of three impedance (Z) components containing resistor R and capacitor C or constant phase element connected in parallel. The structure and quality of diamond films were analyzed by scanning electron microscopy and the Raman spectroscopy. The impedance measurements showed that concentration of non-diamond admixture has essential influence on electrochemical properties of diamond layers

Micro-Raman Spectroscopy of Natural and Synthetic Ferritins and Their Mimetics

Micro-Raman spectroscopy was used to studies of naturally occurring biogenic ferritin, synthetic ferritin with magnetic core (magnetoferritin) as well as their several mimetics. We demonstrate the ability of micro-Raman spectroscopy to discriminate between ferritin and magnetoferritin used in the studies. The results are promising for further use of the Raman spectroscopy as potential tool to distinguish between the forms of iron present in biogenic materials and biological tissues

Surface modification of calcium phosphates by biodegradable polymers

Celem pracy była modyfikacja warstwy wierzchniej biomateriałów ceramicznych należących do grupy fosforanów wapnia-hydroksyapatyt (HA) oraz ß-fosforan trójwapniowy (ß-TCP), a następnie określenie wybranych właściwości biologicznych otrzymanych materiałów. Jako modyfikatory zastosowano dwa polimery biodegradowalne: glikol poli(oksy etylenowy) (PEG) oraz polihydroksymaślan (PHB). Pomyślność procesu modyfikacji potwierdzono za pomocą spektroskopii w podczerwieni (FT-IR; ATR) oraz spektroskopii Ramana. Biomateriały przed modyfikacją oraz po modyfikacji poddano testom określającym ich zdolność do degradacji oraz narastania hydroksyapatytu. Test degradacji przeprowadzono zanurzając materiały w roztworze buforowym tris-HCl przez okres czterech tygodni, w ciągu których dokonywano pomiaru masy w odstępach tygodniowych. W celu zbadania zdolności wzrostu hydroksyapatytu na powierzchni materiałów, próbki inkubowano w płynie symulującym osocze krwi (SBF) w temperaturze 37oC przez miesiąc. Zmiany zachodzące na powierzchni badanych materiałów rejestrowano w odstępach tygodniowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz spektroskopii w podczerwieni. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że szybkość procesu degradacji (obliczona na podstawie procentowego ubytku masy) biomateriałów modyfikowanych zwiększyła się w przypadku hydroksyapatytu zarówno modyfikowanego PEG jak i PHB, natomiast w przypadku ß-TCP szybkość ta była na porównywalnym poziomie w porównaniu do materiału wyjściowego. Analiza obrazów wykonanych z wykorzystaniem SEM wykazała widoczne zmiany w morfologii powierzchni modyfikowanych materiałów. Zmiany te mogą świadczyć o właściwościach osteoindukcyjnych tych biomateriałów.The main aim of this study is surface modification of ceramic biomaterials, belong to calcium phosphates group-hydroxyapatite (HA) and ß-tricalcium phosphate (ß-TCP)- and furthermore selected biological properties of obtained materials is determined. Polyethylene glycol (PEG) and polyhydroxybutyrate (PHB) are used as modifiers. The process of surface modification of biomaterials is confirmed by means of infrared spectroscopy (FT-IR; ATR) and Raman spectroscopy. In presented study the obtained powder materials are formed on pellets and incubated in SBF (simulated body fluids solution) at body temperature. Formation of apatite layer was evaluated by means of Scanning Electron Microscope (SEM). The degradation behavior was carried out at 37oC for up to 28 days at pH 7.4 using Tris-HCl solution, and is referred to as simulation solution testing. The samples were incubated for 7, 14, and 28 days for the both simulation solution testing, using triplicate samples. The degradation testing of modified HA showed a higher weight loss compared with unmodified HA. In the case of ß-TCP the degradation rate was in similar level before and after modification. SEM images of materials showed visible changes in all of biomaterials surfaces. This changes may suggest the ability to form HA and osteoinductive properties of materials