Nanofabrication axée sur le substrat de grande surface des nanoparticules d’or contrôlables et personnalisables Via Démouillage plafonnés
Summary
Ce protocole détaille une nouvelle technique de nano-fabrication qui peut être utilisée pour faire des films de nanoparticules contrôlable et personnalisable sur de vastes étendues basées sur l’auto-assemblage de démouillage des films métalliques plafonnés.
Abstract
Récentes avancées scientifiques dans l’utilisation des nanoparticules métalliques pour l’efficacité de conversion énergétique accrue, dispositif optique amélioré performance et stockage de données à haute densité ont démontré les bienfaits possibles de leur utilisation dans l’industrie applications. Ces applications nécessitent un contrôle précis de la taille de la nanoparticule, espacement et parfois la forme. Ces exigences ont conduit à l’utilisation du temps et coût des étapes de traitement intensif pour produire des nanoparticules, rendant ainsi la transition vers l’application industrielle irréaliste. Ce protocole permettra de résoudre ce problème en fournissant une méthode évolutive et abordable pour la production de la grande surface des nanoparticules films avec contrôle des nanoparticules améliorée par rapport aux techniques actuelles. Dans cet article, le processus sera démontré avec de l’or, mais les autres métaux peuvent également être utilisés.
Introduction
Fabrication de film grand-zone nanoparticule est cruciale pour l’adoption des récents progrès technologiques en conversion d’énergie solaire et stockage de données à haute densité avec l’utilisation de nanoparticules plasmoniques1,2, 3 , 4 , 5. il est intéressant, c’est les propriétés magnétiques de certains de ces nanoparticules plasmoniques qui fournissent ces nanoparticules avec la possibilité de manipuler et de contrôler la lumière à l’échelle nanométrique. Cette maîtrise de la lumière offre la possibilité de renforcer le piégeage lumineux de la lumière incidente à l’échelle nanométrique et augmenter la capacité d’absorption de la surface. Basé sur ces mêmes propriétés et ayant la capacité d’avoir des nanoparticules dans soit un aimantée et un état de non-magnétisé, scientifiques définissent également une nouvelle plate-forme pour le stockage de données numériques haute densité. Dans chacune de ces applications, il est essentiel qu’une grande surface et la nanofabrication abordable technique est développée qui permet le contrôle de la taille de la nanoparticule, espacement et forme.
Les techniques disponibles pour produire des nanoparticules sont principalement basées sur échelle nanométrique lithographie, qui ont une évolutivité importante et questions de coûts. Il y a eu plusieurs études différentes qui ont tenté de régler le problème de l’évolutivité de ces techniques, mais à ce jour, aucun processus n’existe qui fournit le niveau de contrôle requis pour la fabrication de nanoparticules et est assez efficace pour les temps et coûts adoption en applications industrielles6,7,8,9,10,11. Certains récents efforts de recherche amélioré la contrôlabilité des lasers pulsés induits démouillage (PLiD) et basé sur un modèle à l’état solide démouillage12,13,14, mais ils ont toujours important requis étapes de la lithographie et donc le problème d’évolutivité.
Dans ce manuscrit, nous présentons le protocole d’une méthode de nanofabrication qui abordera cette question d’évolutivité et de coût qui sévit dans l’adoption et l’utilisation de films de nanoparticules dans des applications industrielles très répandues. Cette méthode de traitement permet le contrôle de l’espacement et la taille de la nanoparticule produite en manipulant les énergies de surface qui dictent l’auto-assemblage des nanoparticules formés. Ici, nous montrent l’utilisation de cette technique en utilisant une fine pellicule d’or pour produire des nanoparticules d’or, mais nous avons récemment publié une version légèrement différente de cette méthode à l’aide d’un film de nickel, et donc cette technique peut être utilisée avec n’importe quel métal désiré. L’objectif de cette méthode consiste à produire des nanoparticules films tout en minimisant le coût et la complexité du processus et par conséquent, nous avons modifié notre approche antérieure, qui a utilisé le dépôt de couches atomiques et irradiation laser nanoseconde sur un système Ni-alumine et remplacé leur dépôt en phase vapeur physique et une plaque chauffante. Le résultat de nos travaux sur un système Ni-alumine a également montré un niveau acceptable de contrôle sur la morphologie de la surface après le démouillage15.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le protocole est un processus facile et faisable pour un processus de nanofabrication pour la production de nanoparticules sur un substrat sur de grandes superficies avec caractéristiques contrôlables. Le phénomène de démouillage, qui conduit à la production de particules, est basé sur la tendance de la couche de dewetted pour atteindre une énergie de surface minimale. Le contrôle sur la taille et la forme des particules est ciblé par le dépôt d’une deuxième surface sur la couche principale de régler les …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous reconnaissons l’appui de la microscopie Core Facility à Utah State University pour le résultat de la SEM. Nous reconnaissons également la Fondation nationale des sciences (prix #162344) pour le système de pulvérisation cathodique magnétron DC, la National Science Foundation (prix #133792) pour le (champ électrons et ions) 650 Quanta FEI et le Department of Energy, Université de l’énergie nucléaire Programme pour la FEI Nova Nanolab 600.
Materials
| 100 nm SiO2/Si Substrate | University Wafer | Thermal Oxide Wafer | |
| Alumina Sputter Target (99.5%) | Kurt J. Lesker | Alumina Target | |
| Gold Wire (99.99%) | Kurt J. Lesker | Gold Wire | |
| H2O2 | Sigma-Aldrich | ||
| Hot Plate | Thermo Scientific | Cimarec | |
| NH4OH | Sigma-Aldrich | ||
| Scanning Electron Microscope | FEI | Quanta 650 | |
| Scanning Electron Microscope | FEI | Nova Nanolab 600 | |
| Sputter Deposition System | AJA International | Orion-5 | |
| Thermal Evaporator | Edwards | 360 |
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