3D Disconnected Gümüş Nanoyapılar Fabrikasyona için Bir Yöntem
Summary
Femtosecond lazer doğrudan yazma sık polimerler ve gözlük üç boyutlu (3D) desenleri oluşturmak için kullanılır. Ancak, 3D modelleme metal bir sorun olmaya devam etmektedir. Biz 800 nm'de merkezlenmiş bir femtosaniye lazer kullanılarak polimer bir matris içine gömülü gümüş nanoyapıların imalatı için bir yöntem açıklanmaktadır.
Abstract
Standart Nanofabrikasyona araç öncelikle dielektrik medya 2D desenleri yaratmayı amaçlayan teknikler içerir. Bir mikron ölçekte metal desenleri oluşturma Nanofabrikasyona araçları ve çeşitli malzeme işleme adımları bir arada gerektirir. Örneğin, ultraviyole fotolitografi ve elektron demeti litografi kullanarak düzlemsel metal yapılar örnek pozlamaya, örnek geliştirme, metal birikimi, ve metal Fırlatmaya içerebilir oluşturmak için adımlar. 3D metal yapılar oluşturmak için, sırası birden çok kez tekrarlanır. Çoklu katmanlar istifleme ve uyumlaştırma karmaşıklığı ve zorluğu standart Nanofabrikasyona araçları kullanarak 3D Metal yapılanma pratik uygulamaları sınırlar. Femtosecond lazer doğrudan yazma 3D Nanofabrikasyona için seçkin bir teknik olarak ortaya çıkmıştır. 1,2 Femtosecond lazerler sık polimerler ve gözlük 3D modelleri oluşturmak için kullanılır. 3-7 Ancak, 3D metal direk-yazma bir sorun olmaya devam etmektedir. Burada,800 nm'de merkezlenmiş bir femtosaniye lazer kullanılarak polimer bir matris içine gömülü gümüş nanoyapıları imal etmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Yöntem böyle bir kesik gümüş voksel 3B dizileri gibi diğer teknikler kullanılarak uygulanabilir olmadığı kalıpların üretimi sağlar. 8 Ayrılmış 3D metal desenler örneğin çiftli metal nokta 10 gibi birim hücre birbirleri ile temas halinde olmayan metamalzemeler, 9 için yararlıdır 11 veya çiftli metal çubuk 12,13 rezonatörler. Potansiyel uygulamalar negatif endeks metamalzemeler, görünmezlik pelerinleri, ve mükemmel lensler vardır.
Femtosaniye lazer doğrudan yazma, lazer dalgaboyu şekilde foton lineer hedef ortamda absorbe edilmez seçilir. Lazer darbeli süre femtosaniye zaman ölçeği için sıkıştırılır ve radyasyon sıkıca hedef içinde odaklandığı zaman, son derece yüksek yoğunluklu doğrusal olmayan emme indükler. Birden fotonlar aynı anda emilirodaklanmış bölgede malzemenin modifikasyona sebep elektronik geçişler neden ly. Bu yaklaşımı kullanarak, tek bir malzeme kütlesinin yerine kendi yüzeyi üzerinde yapılar oluşturabilir.
3D doğrudan metal yazma çoğu iş kendinden destekli metal yapılar oluşturmaya odaklanmıştır. 14-16 yöntemi burada bir matris içine gömülü olduğundan kendinden destekli olması gerekmez alt-mikrometre gümüş yapılar üretir nitelendirdi. Katkılı bir polimer matris, bir gümüş nitrat karışımı (AgNO 3), polivinilpirolidon (PVP) ve su (H2O) kullanılarak hazırlanmıştır. Örnekler daha sonra 50-fs bakliyat üreten bir 11 MHz femtosecond lazer ile ışınlama ile desenli. Işınlama süresince gümüş iyonları Fotolitik fokal bölgede gümüş nanopartikülleri bir toplam oluşturma, doğrusal olmayan soğurma ile indüklenir. Bu yaklaşımı kullanarak bir katkılı PVP matriks içinde gömülü gümüş desenleri oluşturmak. S 3D çevirisi eklemeGeniş üç boyuta desenlendirme uzanır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Işlemin anahtarı yüksek çözünürlüklü üretim sağlayan katkılı dielektrik matris elde edilir, ancak hazırlandıktan sonra en kısa aşağılamak değildir. PVP, AgNO 3 ve H 2 O basit bir karışımı bir destek matriks içine gömülü yüksek çözünürlüklü gümüş nanoyapıların oluşturulmasını sağlar. AgNO 3 oranı PVP değişen üretim için gerekli lazer enerjisi değiştirebilir ve bu özelliği çözünürlük gibi potansiyel olarak diğer özellikleri olacak…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz Amira ile optik veri 3D render için Paul JL Webster kabul ediyorsunuz. Phil Muñoz ve Benjamin Franta geliştirilmesi sürecinde yazması hakkında geri bildirim sağladı. Bu yazıda anlatılan araştırma hibeleri FA9550-09-1-0546 ve FA9550-10-1-0402 kapsamında Bilimsel Araştırma Hava Kuvvetleri Ofisi tarafından desteklenmiştir.
References
- von Freymann, G., et al. Three-Dimensional Nanostructures for Photonics. Advanced Functional Materials. 20, 1038-1052 (2010).
- LaFratta, C. N., Fourkas, J. T., Baldacchini, T., Farrer, R. A. Multiphoton Fabrication. Angewandte Chemie International Edition. 46, 6238-6258 (2007).
- Gattass, R. R., Mazur, E. Femtosecond laser micromachining in transparent materials. Nat. Photon. 2, 219-225 (2008).
- Li, L., Gattass, R. R., Gershgoren, E., Hwang, H., Fourkas, J. T. Achieving λ/20 Resolution by One-Color Initiation and Deactivation of Polymerization. Science. 324, 910-913 (2009).
- Haske, W., et al. 65 nm feature sizes using visible wavelength 3-D multiphoton lithography. Opt. Express. 15, 3426-3436 (2007).
- Xing, J. F., et al. Improving spatial resolution of two-photon microfabrication by using photoinitiator with high initiating efficiency. Appl. Phys. Lett. 90, 131106 (2007).
- Tan, D., et al. Reduction in feature size of two-photon polymerization using SCR500. Appl. Phys. Lett. 90, 071106 (2007).
- Vora, K., Kang, S., Shukla, S., Mazur, E. Fabrication of disconnected three-dimensional silver nanostructures in a polymer matrix. Appl. Phys. Lett. 100, 063120 (2012).
- Güney, D. &. #. 2. 1. 4. ;., Koschny, T., Soukoulis, C. M. Intra-connected three-dimensionally isotropic bulk negative index photonic metamaterial. Opt. Express. 18, 12348-12353 (2010).
- Grigorenko, A. N., et al. Nanofabricated media with negative permeability at visible frequencies. Nat. Photon. 438, 335-338 (2005).
- Grigorenko, A. N. Negative refractive index in artificial metamaterials. Opt. Lett. 31, 2483-2485 (2006).
- Shalaev, V. M., et al. Negative index of refraction in optical metamaterials. Opt. Lett. 30, 3356-3358 (2005).
- Ishikawa, A., Tanaka, T., Kawata, S. Magnetic excitation of magnetic resonance in metamaterials at far-infrared frequencies. Appl. Phys. Lett. 91, 113118 (2007).
- Tanaka, T., Ishikawa, A., Kawata, S. Two-photon-induced reduction of metal ions for fabricating three-dimensional electrically conductive metallic microstructure. Appl. Phys. Lett. 88, 081107 (2006).
- Ishikawa, A., Tanaka, T., Kawata, S. Improvement in the reduction of silver ions in aqueous solution using two-photon sensitive dye. Appl. Phys. Lett. 89, 113102 (2006).
- Cao, Y. -. Y., Takeyasu, N., Tanaka, T., Duan, X. -. M., Kawata, S. 3D Metallic Nanostructure Fabrication by Surfactant-Assisted Multiphoton-Induced Reduction. Small. 5, 1144-1148 (2009).
