Kolloidal litografi kullanarak periyodik altın Nanocup dizilerin imalatı
Summary
Biz kolloidal tekniğinde teknikleri kullanarak periyodik altın nanocup dizilerin imalatı göstermek ve nanoplasmonic Filmler önemini tartışıyorlar.
Abstract
Araştırmacılar yeni nanofabrication teknikleri ile birlikte kimyasal ve optik algılama için ilgili heyecan verici uygulamalar göstermiştir gibi son yıl içinde plasmonics alan patladı vardır. Bir plasmon Nano metaller altın ve gümüş benzersiz optik özellikleri gibi ödünç ücret yoğunluk salınım kuantum var. Özellikle, altın ve gümüş nano tanecikleri nanopartikül-in yerelleştirilmiş yüzey plasmon rezonanslar-toplu ücret yoğunluk salınımlarını yüzeyinde görünür tayf sergi. Anizotropik Plazmonik nanoyapıların periyodik dizileri fabrikasyon üzerinde odaklanabilir. Bu yarı-kabuk (veya nanocup) yapılar ek benzersiz ışık bükme ve polarizasyon bağımlı sergi optik özellikleri basit bu izotropik nanoyapıların olamaz. Araştırmacılar nanocups gibi düşük maliyetli optik aygıtlar, Raman yüzey gelişmiş uygulamaları, çeşitli için periyodik dizileri imalatı ile ilgilenen saçılma ve gösterge kurcalamak. Biz içinde hangi o kolayca spin-kaplama kullanarak nanocups büyük periyodik dizileri imal etmek mümkündür ve ticari olarak mevcut polimer nanospheres kendi kendine monte kolloidal litografi dayalı ölçeklenebilir bir teknik mevcut. Elektron mikroskobu ve optik yakın kızılötesi (yakın-IR) için görünür gelen spektroskopisi başarılı nanocup imalat onaylamak için gerçekleştirilen. Nanocups transfer esnek, açıkorurdur yapıştırıcı film bir gösteri ile sonuçlandırmak.
Introduction
Plasmonics geliştirilmiş nanofabrication ve sentez teknikleri ile birlikte ortaya çıkması circuity, geliştirilmiş kimyasal tespit ve optik algılama1 alt kırınım sınırlı gibi çeşitli heyecan verici teknolojileri hakkında getirdi ,2,3. Bu protokol için bir ölçeklenebilir ve nispeten düşük maliyetli tekniği nanopatterned Plazmonik yüzeylerde piyasada bulunan polimer nanospheres ve metal ifade tarafından takip bir gravür adım kullanarak imalatı yetenekli göstermek. Elektron ışını litografi4gibi nanopatterned yüzeylerde imalatı için diğer teknikleri aksine bu teknik hızlı ve verimli bir şekilde 300 mm gofret için ölçeklenebilir ve ötesine en az çaba ve kullanımları ile bir transfer adım esnek üretmeye ve açıkorur filmleri5.
Roma Dönemi beri bilmemiz ne zaman onlar ince ayrılır bazı metaller altın ve gümüş gibi parlak optik özelliklerine sahip olabilir. Bugün, biz bu metal parçacıklar “yüzey plasmon rezonans lokalize” adı verilen bir etkisi sergi anlamak (boyutlarıyla Nano yaklaştığında LSPR). LSPR metal parçacıklar belirli frekansları ışık aydınlatır zaman içinde salınım zayıf ilişkili elektronlar metal buldum tutarlı bir duran dalga benzerdir. Yönbağımlı nanoyapıların özel ilgi olduklarından benzersiz optik rezonanslar6,7,8kırma simetri bir sonucu olarak ortaya çıkabilir.
Yarı-kabuk (nanocup) yapıları ile ışık aydınlatma elektrik dipol veya metal yüzey ile ilgili olay ışık yönünü ifade açısı gibi faktörlere bağlı olarak manyetik dipol plasmon modları heyecanlandırmak ve polarizasyon olay ışık9. Nanocups kez bir LC-osilatör10,11yaklaşık olarak rezonans frekansı olabilir üç boyutlu Segman Çınlayıcılar (Rezonatörler), benzer kabul edilmiştir. Burada kullanılan polimer nanospheres boyutunu rezonans frekansı (170 nm), yatırılan altın miktarı (20 nm), ve görünür kapsayan rezonans frekansları ve IR. yakınındaki etch oranları verim
Altın nanocups optik özelliklerini iletim veya yansıma, spin-kaplama için kullanılan yüzey bağlı olarak ölçülebilir. Sunulan protokolünde 2 inç silikon gofret substrat kullanın ve yansıma ölçümleri sonra metal birikimi gerçekleştirmek seçtik. Ölçümler için dağıtıcı bir Spektrometre halojen ışık kaynağı ile birleştiğinde bir mikroskop kullanarak gerçekleştirilen. Biz de başarı ile cam yüzeylerde, istimal hemen ardından metal birikimi iletim ve yansıma ölçümleri için izin oldu. Ayrıca, bu tekniği kolayca ölçeklenebilir ve 2 inç gofret için sınırlı değildir. Yüksek kaliteli monodisperse polimer nanospheres geniş ticari durumu nedeniyle, sadece farklı büyüklükteki nanospheres ile başlatarak bu yapılar optik özelliklerini ayarlamak basittir.
Bu protokol, kolloidal litografi adı verilen bir yöntem kullanarak nanoyapıların gösterdi Anizotropik yarı-kabuk (veya nanocup) altın imal etmek bir teknik. Kolloidal litografi son derece monodisperse polimer nanosphere hızlı bir şekilde daha fazla bir Plazmonik substrat ince bir tabaka halinde altın kaplama sputter sonra işlenebilir bir substrat desen için kendinden montajlı kullanır. Aynı şekilde, substrat anizotropi sırasında metal birikimi örnek substrat eğerek ayarlamak mümkündür. Polarizasyon duyarlı elde edilen yapılardır kurulan nanostructure anizotropi yüzünden. Burada, belirli bir göstermek durumunda ve optik karakterizasyonu ve yapıları şeffaf, esnek sinemaya aktarmak için kalkış gerçekleştirmek.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu iletişim kuralı Plazmonik altın nanocups periyodik dizileri imalatı için düşük maliyetli ve verimli bir teknik gösterir. Elektron ışını litografi veya odaklı iyon demeti seri tepeden işlemler önler çünkü bu teknik özellikle avantajlıdır freze. Sunulan teknik ticari olarak mevcut polimer nanospheres için daha fazla alay nano ölçekli şablon olarak hizmet etmek için basit bir şekilde kendi kendine birleştirilebilecek gösterir.
Değişiklikler ve sorun gide…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma, Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı (için Bakanlığı, enerji (DOE) Sözleşme No altında Battelle Memorial Enstitüsü tarafından işletilen PNNL), gerçekleştirildi DE-AC05-76RL01830. Yazarlar ABD Dışişleri Bakanlığı kurumlararası anlaşma SIAA15AVCVPO10 altında anahtarı doğrulama kıymetler Fonu (V Fonu) aracılığıyla destek minnetle kabul etmiş oluyorsunuz.
Materials
| Polystyrene microspheres | Bangs Laboratories, Inc. | PS02N | 170 nm – 580 nm diameter |
| Silicon wafers | El-CAT, Inc. | 3489 | 300 mm thick, one side polished [100] |
| Adhesive tape | 3M | Scotch 600 | |
| Spin coater | Laurell | WS-650-23B | |
| Plasma etcher | Nordson March | AP-600 | |
| Microspectrophotometer | CRAIC | 380-PV | |
| Sonicator | VWR | 97043-932 | |
| Scintillation vials | Wheaton | 986734 | |
| 5 um syringe filter | Millex | SLSV025LS | |
| Oxygen gas | Oxarc | PO249 | Industrial Grade 99.5% purity |
| Vaccum pump | Kurt J. Lesker | Edwards 28 | |
| Disposable syringes | Air Tite Products Co. | 14-817-25 | 1 mL capacity |
| Water | Sigma-Aldrich | W4502 |
References
- Fang, Y., Sun, M. Nanoplasmonic waveguides: towards applications in integrated nanophotonic circuits. Light Sci Appl. 4, e294 (2015).
- Li, J. F., Anema, J. R., Wandlowski, T., Tian, Z. Q. Dielectric shell isolated and graphene shell isolated nanoparticle enhanced Raman spectroscopies and their applications. Chemical Society Reviews. 44 (23), 8399-8409 (2015).
- Wang, L., et al. Large Area Plasmonic Color Palettes with Expanded Gamut Using Colloidal Self-Assembly. ACS Photonics. , (2016).
- Taylor, A. B., Michaux, P., Mohsin, A. S. M., Chon, J. W. M. Electron-beam lithography of plasmonic nanorod arrays for multilayered optical storage. Optics Express. 22 (11), 13234-13243 (2014).
- Endo, H., Mochizuki, Y., Tamura, M., Kawai, T. Fabrication and Functionalization of Periodically Aligned Metallic Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography with a Sinusoidally Wrinkled Substrate. Langmuir. 29 (48), 15058-15064 (2013).
- Wang, H., et al. Symmetry breaking in individual plasmonic nanoparticles. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (29), 10856-10860 (2006).
- Wollet, L., et al. Plasmon hybridization in stacked metallic nanocups. Optical Materials Express. 2 (10), 1384-1390 (2012).
- Duempelmann, L., Casari, D., Luu-Dinh, A., Gallinet, B., Novotny, L. Color Rendering Plasmonic Aluminum Substrates with Angular Symmetry Breaking. ACS Nano. 9 (12), 12383-12391 (2015).
- King, N. S., et al. Angle- and Spectral-Dependent Light Scattering from Plasmonic Nanocups. ACS Nano. 5 (9), 7254-7262 (2011).
- Mirin, N. A., Halas, N. J. Light-Bending Nanoparticles. Nano Letters. 9 (3), 1255-1259 (2009).
- Eggleston, M. S., Messer, K., Zhang, L., Yablonovitch, E., Wu, M. C. Optical antenna enhanced spontaneous emission. Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (6), 1704-1709 (2015).
- Bora, M., et al. Plasmonic black metals in resonant nanocavities. Applied Physics Letters. 102 (25), 251105 (2013).
- Akselrod, G. M., et al. Efficient Nanosecond Photoluminescence from Infrared PbS Quantum Dots Coupled to Plasmonic Nanoantennas. ACS Photonics. , (2016).
