Self-assembly of a drop pattern from a two-dimensional grid of nanometric metallic filaments

Autores
Cuellar Berrio, Ingrith Paola; Ravazzoli, Pablo Damián; Diez, Javier Alberto; Gonzalez, Alejandro Guillermo; Roberts, Nicholas A.; Fowlkes, Jason D.; Rack, Philip D.; Kondic, Lou
Año de publicación
2018
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
We report experiments, modeling, and numerical simulations of the self-assembly of particle patterns obtained from a nanometric metallic square grid. Initially, nickel filaments of rectangular cross section are patterned on a SiO2 flat surface, and then they are melted by laser irradiation with ∼18-ns pulses. During this time, the liquefied metal dewets the substrate, leading to a linear array of drops along each side of the squares. The experimental data provide a series of SEM images of the resultant morphology as a function of the number of laser pulses or cumulative liquid lifetime. These data are analyzed in terms of fluid mechanical models that account for mass conservation and consider flow evolution with the aim to predict the final number of drops resulting from each side of the square. The aspect ratio, δ, between the square sides' lengths and their widths is an essential parameter of the problem. Our models allow us to predict the δ intervals within which a certain final number of drops are expected. The comparison with experimental data shows a good agreement with the model that explicitly considers the Stokes flow developed in the filaments neck region that lead to breakup points. Also, numerical simulations that solve the Navier-Stokes equations along with slip boundary condition at the contact lines are implemented to describe the dynamics of the problem.
Fil: Cuellar Berrio, Ingrith Paola. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Fil: Ravazzoli, Pablo Damián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Fil: Diez, Javier Alberto. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Fil: Gonzalez, Alejandro Guillermo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Fil: Roberts, Nicholas A.. State University of Utah; Estados Unidos
Fil: Fowlkes, Jason D.. Oak Ridge National Laboratory; Estados Unidos
Fil: Rack, Philip D.. Oak Ridge National Laboratory; Estados Unidos
Fil: Kondic, Lou. New Jersey Institute of Technology; Estados Unidos
Materia
metals
dewetting
drops
nanofluidics
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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These data are analyzed in terms of fluid mechanical models that account for mass conservation and consider flow evolution with the aim to predict the final number of drops resulting from each side of the square. The aspect ratio, δ, between the square sides' lengths and their widths is an essential parameter of the problem. Our models allow us to predict the δ intervals within which a certain final number of drops are expected. The comparison with experimental data shows a good agreement with the model that explicitly considers the Stokes flow developed in the filaments neck region that lead to breakup points. Also, numerical simulations that solve the Navier-Stokes equations along with slip boundary condition at the contact lines are implemented to describe the dynamics of the problem.Fil: Cuellar Berrio, Ingrith Paola. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Ravazzoli, Pablo Damián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. 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Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Roberts, Nicholas A.. State University of Utah; Estados UnidosFil: Fowlkes, Jason D.. Oak Ridge National Laboratory; Estados UnidosFil: Rack, Philip D.. Oak Ridge National Laboratory; Estados UnidosFil: Kondic, Lou. 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Fil: Cuellar Berrio, Ingrith Paola. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
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