Name: تصنيع صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام الطباعة الحجرية غرواني (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: اكتشف طريقة تصنيع صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام الطباعة الحجرية غرواني. تُستخدم هذه التقنية منخفضة التكلفة لإنتاج أفلام بلازمونية مرنة وشفافة للاستشعار الكيميائي والبصريات غير الخطية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

تم إجراء هذا البحث في شمال غرب المحيط الهادئ الوطنية المختبر (بننل)، الذي تديره معهد ميموريال Battelle للطاقة (وزارة) تحت "رقم العقد" دي-AC05-76RL01830. الكتاب الاعتراف بامتنان الدعم من "وزارة الخارجية الأميركية" من خلال "مفتاح التحقق أصول الصندوق" (الصندوق الخامس) تحت SIAA15AVCVPO10 الاتفاق المشترك بين الوكالات.

1-"إعداد مواد" <ol><li>وضع عدة رقائق السليكون تلبيتها، 2 إلى ناقل كوارتز للتنظيف وتحميل رقائق السليكون في البلازما النقش النظام. مضخة الدائرة فراغ لأسفل حتى تصل إلى مالا يقل عن 75 متور. قد يستغرق هذا بضع دقائق.</li>
	بدء تدفق الغاز 2 (30 sccm) س <li>والسماح للضغط من أجل تحقيق الاستقرار. تعيين وقت أحفر لمدة 15 دقيقة. حالما استقر ضغط الدائرة الشروع في البلازما ث 13.56 ميغاهرتز 250 التردد الراديوي (RF). 
	ملاحظة: هذه الخطوة ينظف رقائق السليكون العضوية أي يلوث وفونكتيوناليزيس على السطح مع الهيدروكسيلية (-أوه) مويتيس وبالتالي ضمان سطح ماء.</li>
	<li>أثناء الانتظار لتنظيف البلازما الخطوة إلى النهاية، إزالة nanospheres البوليستيرين تجارياً المشتراة (170 القطر شمال البحر الأبيض المتوسط، والجوامد 10%، 0.5% الصوديوم دوديسيل كبريتات) من الثلاجة (4 درجات مئوية). تسمح حاوية الحارة إلى درجة حرارة الغرفة.</li>
	<li>باختصار دوامة (1 دقيقة) و sonicate (35 كيلو هرتز، 1 دقيقة) nanospheres البوليسترين للتقليل من التكتل نانوسفيري.</li>
	<li>في قنينة زجاجية نظيفة، قياس 1.0 مل nanospheres البوليستيرين 170 في شمال البحر الأبيض المتوسط، وإضافة 1، 0 مل ح 2 س للحصول على تعليق غرواني المواد صلبة 5%-</li>
	<li>بعد 15 دقيقة، وقف تدفق س 2 والتنفيس عن فراغ الغرفة، وإزالة الرقائق الطازجة تنظيفها.</li>
</ol> 2. تدور-طلاء قالب Nanospheres البوليسترين <ol><li>قوفرات Unload السيليكون تنظيفها من تنميش البلازما. ثم تحميل رقاقة تلبيتها، 2 إلى زيادة ونقصان-المغطى. التأكد من أنه يتم توسيط بشكل صحيح وأن يا الدائري واضح من أي حطام. الشروع في الفراغ، وضمان أن يفر موصول بشكل أمن إلى المرحلة-</li>
	<li>تعيين المعلمات تدور تدور-المغطى. هذه المعلمات تختلف استناداً إلى حجم نانوسفيري. لإيجاد حل نانوسفيريس شمال البحر الأبيض المتوسط 170 5%، تعيين تدور-المغطى بعملية خطوة 1 مع وقت تدور من 1 دقيقة وسرعة 3000 دورة في الدقيقة، وتسارع 2,000 لفة في الدقيقة/س.</li>
	<li>استخدام المحاقن القابل للصرف، سحب ~ 1 مل تعليق غرواني من القنينة. جانبا القنينة. مرشح حقنه 5 ميكرومتر ووضعه في نهاية المحاقن. كساد المحاقن حتى معالجة تجميعية لتعليق مسح غيض. إزالة عامل التصفية المجاميع غير مرغوب فيها، والجسيمات التي يمكن أن تقلل إلى حد كبير نوعية الأفلام-</li>
	<li>إيداع ما يكفي تعليق مباشرة على مركز يفر أن تغطي حوالي 2/3 السطح. في محاولة لتقليل فقاعات نظراً لما يمكن أن يؤثر على جودة الفيلم. قم بإغلاق الغطاء المغطى تدور والبدء في الصحافة. أثناء هذه العملية، قد يكون من الممكن رؤية آثار التدخل رقيقة على السطح ليفر ك nanospheres تجميع ذاتي. هذا وسوف تختلف استناداً إلى قطر نانوسفيري.</li>
	إزالة <li>يفر المغلفة بالدوران بعد إلغاء تنشيط الفراغ. يمسح بوعاء وغطاء لتدور-المغطى لإزالة الزائدة نانوسفيريس.</li>
</ol> 3. الفيلم تقييم الجودة والإعداد للحفر <ol><li>بصريا تقييم جودة الفيلم ذاتيا المجمعة التي تبحث عن العيوب الملحوظة مثل الشرائط أو الثقوب التي قد تكون قد لحقت بالجسيمات أثناء عملية طلاء تدور.</li>
	<li>تقييم جودة الفيلم بوضع رقاقة تحت مجهر ضوئي. حدود الحبوب وبعض العيوب طبيعية. إذا كان يفر مساحات كبيرة غير المصقول أو مولتيلاييرس واضحة، من الضروري ضبط معلمات زيادة ونقصان للحصول على فيلم أكثر توحيدا. كما يمكن استخدام المجهر الإلكتروني لتقييم جودة الفيلم-</li>
	<li>تشغيل مصدر الضوء للمجهر والتركيز على سطح رقاقة السيليكون باستخدام هدفا X 20. تقييم النوعية في العديد من المواقع في جميع أنحاء يفر ضمان اتساق.</li>
	<li>جودة الفيلم النهائي التحقق من استخدام المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM) لتصور نانوسفيري التجميع الذاتي في النانو. فمن الممكن تقييم درجة مولتيلاييرس، والثقوب، والحبوب الحدود/العيوب عبر أجزاء صغيرة من يفر نسبيا بسرعة باستخدام هذا الأسلوب.</li>
	مكان <li>مرة واحدة قد حصل فيلم كافية، يفر إلى فرن (107 درجة مئوية) ل 2 دقيقة يصلب nanospheres الذاتي تجميعها. وهذا يساعد على تشجيع الانضمام إلى الركيزة وتعطي سطح نانوباتيرنيد أفضل بعد النقش.</li>
</ol> 4. النقش وترسب المعادن، ووصف بصري <ol><li>تحميل رقاقة الملدن في تنميش البلازما والشروع في المضخة أسفل عملية.</li>
	<li>مرة واحدة دائرة فراغ يصل إلى مالا يقل عن 75 متور، يبدأ تدفق الغاز 2 (20 sccm) س والانتظار للضغط من أجل تحقيق الاستقرار. الشروع في البلازما RF (75 ث) عن 165 س.</li>
	<li>بمجرد إكمال دورة البلازما RF، وقف تدفق س 2 وتنفيس الدائرة.</li>
	<li>الركيزة الآن محفورة وجاهزة لترسب المعادن. نقل العينة إلى المغطى الرش وإيداع رقيقة (20 نانومتر) طبقة من الذهب. يمكن استخدام متفاوتة ترسب الزوايا لتغيير الخصائص البصرية نانوكوبس. وفي هذه الحالة، قد أنجز ترسب المعادن الحادث عادة إلى الركيزة.</li>
	<li>بعد ترسب المعادن، الركيزة يمكن وصفها باستخدام التحليل الطيفي الضوئي. التركيز ميكروسبيكتروفوتوميتير على سطح الركازة الممعدنة وقياس أطياف الانعكاس. شمال البحر الأبيض المتوسط محفوراً 170 نانوسفيري المصفوفات، كان في 615 نانومتر.</li>
	<li>استخدام شريط لاصق حساسة للضغط، بلطف مكان الفيلم على اتصال مع الركازة. قد يكون من الضروري لإزالة أي فقاعات الهواء التي شكلت في واجهة استخدام الملقط.</li>
	<li>بمجرد الشريط على اتصال الركيزة، الشريط قد يكون فورا انشقت لإزالة نانوكوبس من على سطح الركازة. بلطف قشر مرة أخرى الشريط، والنتيجة فيلم مرنة وامتثالي للذهب نانوكوبس-</li>
</ol>

<ol><li>Fang, Y., Sun, M. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/lsa/journal/v4/n6/full/lsa201567a.html">Nanoplasmonic waveguides: towards applications in integrated nanophotonic circuits.</a> Light Sci Appl. 4, e294(2015).</li>
<li>Li, J. F., Anema, J. R., Wandlowski, T., Tian, Z. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+shell+isolated+and+graphene+shell+isolated+nanoparticle+enhanced+Raman+spectroscopies+and+their+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Dielectric shell isolated and graphene shell isolated nanoparticle enhanced Raman spectroscopies and their applications.</a> Chemical Society Reviews. 44 (23), 8399-8409 (2015).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.5b00725">Large Area Plasmonic Color Palettes with Expanded Gamut Using Colloidal Self-Assembly.</a> ACS Photonics. , (2016).</li>
<li>Taylor, A. B., Michaux, P., Mohsin, A. S. M., Chon, J. W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron-beam+lithography+of+plasmonic+nanorod+arrays+for+multilayered+optical+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Electron-beam lithography of plasmonic nanorod arrays for multilayered optical storage.</a> Optics Express. 22 (11), 13234-13243 (2014).</li>
<li>Endo, H., Mochizuki, Y., Tamura, M., Kawai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+Functionalization+of+Periodically+Aligned+Metallic+Nanocup+Arrays+Using+Colloidal+Lithography+with+a+Sinusoidally+Wrinkled+Substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Fabrication and Functionalization of Periodically Aligned Metallic Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography with a Sinusoidally Wrinkled Substrate.</a> Langmuir. 29 (48), 15058-15064 (2013).</li>
<li>Wang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symmetry+breaking+in+individual+plasmonic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Symmetry breaking in individual plasmonic nanoparticles.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (29), 10856-10860 (2006).</li>
<li>Wollet, L., et al. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/ome/abstract.cfm?uri=ome-2-10-1384">Plasmon hybridization in stacked metallic nanocups.</a> Optical Materials Express. 2 (10), 1384-1390 (2012).</li>
<li>Duempelmann, L., Casari, D., Luu-Dinh, A., Gallinet, B., Novotny, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Color+Rendering+Plasmonic+Aluminum+Substrates+with+Angular+Symmetry+Breaking%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Color Rendering Plasmonic Aluminum Substrates with Angular Symmetry Breaking.</a> ACS Nano. 9 (12), 12383-12391 (2015).</li>
<li>King, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Angle-+and+Spectral-Dependent+Light+Scattering+from+Plasmonic+Nanocups%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Angle- and Spectral-Dependent Light Scattering from Plasmonic Nanocups.</a> ACS Nano. 5 (9), 7254-7262 (2011).</li>
<li>Mirin, N. A., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-Bending+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Light-Bending Nanoparticles.</a> Nano Letters. 9 (3), 1255-1259 (2009).</li>
<li>Eggleston, M. S., Messer, K., Zhang, L., Yablonovitch, E., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+antenna+enhanced+spontaneous+emission%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Optical antenna enhanced spontaneous emission.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (6), 1704-1709 (2015).</li>
<li>Bora, M., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4802910?journalCode=apl">Plasmonic black metals in resonant nanocavities.</a> Applied Physics Letters. 102 (25), 251105(2013).</li>
<li>Akselrod, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.6b00357">Efficient Nanosecond Photoluminescence from Infrared PbS Quantum Dots Coupled to Plasmonic Nanoantennas.</a> ACS Photonics. , (2016).</li>
</ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

هذا البروتوكول يوضح تقنية منخفضة التكلفة وفعالة لاختلاق الدوري صفائف plasmonic نانوكوبس الذهب. هذا الأسلوب مفيد خاصة لأنها تتجنب مسلسل العمليات من أعلى إلى أسفل مثل الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون أو الشعاع أيون مركزة الطحن. أسلوب عرض يظهر أن نانوسفيريس البوليمر المتاحة تجارياً يمكن تجميعها ذاتيا بطريقة مباشرة بمثابة قالب نانو الحجم لمزيد من المعالجة.
التعديلات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها:
وإذا كانت جودة الفيلم الفقراء، قد يكون ضروريا لتصفية قبل الحل ن...

ظهور plasmonics بالتزامن مع تحسين النانومترى وتقنيات التوليف أسفرت عن مجموعة متنوعة من تكنولوجيات مثيرة مثل الحيود الفرعية محدودة الدوائر وتعزيز الكشف عن المواد الكيميائية، والاستشعار البصري 1 ،،من23. في هذا البروتوكول، ونظهر تقنية قابلة للتحجيم ومنخفض التكلفة نسبيا قادرة على اختﻻق ركائز plasmonic نانوباتيرنيد باستخدام نانوسفيريس البوليمر المتاحة تجارياً وخطوة النقش يتبعه ترسب المعادن. خلافا لتقنيات أخرى لاختلاق ركائز نانوباتيرنيد، مثل الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون4، هذا الأسلوب يمكن بسرعة وكفاءة إلى تغيير رقائق 300 ملم وخارجه مع الحد الأدنى من الجهد واستخدامات نقل خطوة لإنتاج مرنة و أفلام الامتثالي5.
منذ العصر الروماني، لقد عرفنا أن بعض المعادن مثل الذهب والفضة يمكن أن يكون الخصائص البصرية الرائعة عند وهي تنقسم ناعما. اليوم، ونحن نفهم أن هذه الجسيمات المعدنية يحمل تأثير تسمى "الرنين السطحية مأكل مثل الطحين المترجمة" () عند تناول أبعادها النانو. لسبر يماثل موجه دائمة فيها ضعيف منضم الإلكترونات الموجودة في المعدن يتذبذب متماسك عندما يضيء الضوء من بعض الترددات الجسيمات المعدنية. النانو متباين تتسم بأهمية خاصة نظراً للأصداء البصرية الفريدة التي يمكن أن تظهر نتيجة التماثل كسر6،،من78.
يمكن أن تثير الإضاءة هياكل نصف الصدفة (نانوكوب) مع الضوء ثنائي قطب كهربائي أو وسائط مأكل مثل الطحين ثنائي قطب مغناطيسي، اعتماداً على عوامل مثل زاوية ترسب المعادن، التوجه للركيزة فيما يتعلق بضوء الحادث، الاستقطاب في ضوء حادث9. غالباً ما اعتبرت نانوكوبس مماثلة لثلاثي الأبعاد سبليت-خاتم مرنانات، التي تردد صدى يمكن تقريبها10،LC-مذبذب11. تردد صدى لحجم نانوسفيريس البوليمرية المستخدمة هنا (170 شمال البحر الأبيض المتوسط)، الكمية من الذهب المودع (20 نانومتر)، ومعدلات أحفر تسفر عن ترددات الرنين التي تغطي المرئي والقرب من الأشعة تحت الحمراء.
يمكن قياس الخصائص البصرية نانوكوبس الذهب سواء في الإرسال أو الانعكاس، اعتماداً على الركازة المستخدمة لطلاء تدور. في البروتوكول المقدم، واخترنا استخدام رقائق السليكون تلبيتها، 2 كالركيزة وإجراء القياسات الانعكاس بعد ترسب المعادن. أجريت القياسات باستخدام مجهر بالإضافة إلى مطياف التشتت مع مصدر ضوء هالوجين. ونحن أيضا كان النجاح مع استخدام ركائز الزجاج، السماح لقياسات انتقال وانعكاس فور ترسب المعادن. وعلاوة على ذلك، يمكن بسهولة تغيير هذا الأسلوب ولا يقتصر على رقائق تلبيتها، 2. نظراً لتوافر عالية الجودة مونوديسبيرسي البوليمرية nanospheres التجاري على نطاق واسع، أنها واضحة لضبط الخصائص البصرية لهذه الهياكل بالبدء ببساطة مع نانوسفيريس الحجم بشكل مختلف.
في هذا البروتوكول، تقنية لاختلاق متباين من الذهب نصف الصدفة (أو نانوكوب) يتجلى النانو باستخدام أسلوب يسمى الطباعة الحجرية الغروية. الطباعة الحجرية الغروية يستخدم التجميع الذاتي للغاية مونوديسبيرسي نانوسفيري البوليمرية لنمط ركيزة التي يمكن معالجتها بزيادة في الركازة plasmonic بعد الرش طلاء طبقة رقيقة من الذهب بسرعة. وبالمثل، فمن الممكن لضبط تباين الركازة عن إمالة الركيزة عينة خلال ترسب المعادن. بنيات الناتجة حساسة للاستقطاب بسبب تباين نانوستروكتوري المشكلة. هنا، علينا أن نبدي واحد بعينه الحالة وإجراء توصيف الضوئية وانطلاقة لنقل الهياكل لفيلم شفافة ومرنة.

<table><tbody><tr><td>كريات البوليسترين المجهرية</td><td>Bangs Laboratories، Inc.</td><td>PS02N</td><td>170 نانومتر & 580 نانومتر</td></tr><tr><td>رقائق السيليكون</td><td>El-CAT، Inc.</td><td>3489</td><td>300 مم سميكة ، جانب واحد مصقول [100]</td></tr> <tr><td>شريط لاصق</td><td>3M</td><td>سكوتش 600</td><td></td></tr><tr><td>تدور المغطي</td><td>لوريل</td><td>WS-650-23B</td><td></td></tr><tr><td>البلازما الحفر</td><td>نوردسون مارس & nbsp ؛</td><td>AP-600</td><td></td></tr><tr><td>مقياس الطيف الضوئي</td><td>الدقيق CRAIC</td><td>380-PV</td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>VWR</td><td>97043-932</td><td></td></tr><tr><td>قوارير التلألؤ</td><td>Wheaton</td><td>986734</td><td></td></tr><tr><td>5 um مرشح حقنة</td><td>Millex</td><td>SLSV025LS</td><td></td></tr><tr><td>غاز الأكسجين</td><td>Oxarc</td><td>PO249 &nbsp ؛</td><td>درجة صناعية 99.5٪ نقاء</td></tr><tr><td>مضخة الفراغ</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>Edwards 28</td><td></td></tr><tr><td>محاقن يمكن التخلص منها شركة</td><td>Air Tite Products Co.</td><td>14-817-25</td><td>سعة 1 مل</td></tr><tr><td>مياه</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>W4502</td><td></td></tr></tbody></table>

تصنيع صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام الطباعة الحجرية غرواني

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

في السنوات الأخيرة، وقد انفجرت ميدان plasmonics كما أثبتت الباحثون مثيرة التطبيقات المتصلة بالاستشعار الكيميائية والضوئية في تركيبة مع تقنيات النانومترى جديدة. مأكل مثل الطحين هو كم الكثافة تهمة التذبذب الذي يقرض النانوي المعادن مثل الذهب والفضة خصائص بصرية فريدة من نوعها. على وجه الخصوص، يحمل جسيمات نانوية الذهب والفضة ذبذبات كثافة التهمة الجماعية الأصداء المترجمة السطحية مأكل مثل الطحين على السطح من نانوحبيبات في الطيف المرئي. هنا، نحن نركز على تلفيق صفائف الدوري للنانو plasmonic متباين. هذه الهياكل نصف الصدفة (أو نانوكوب) يمكن أن يحمل الضوء الفريد إضافية-الانحناء والاستقطاب-تعتمد على الخصائص البصرية لا يمكن أن النانو الخواص البسيطة. باحثون مهتمون بتلفيق صفائف الدوري من نانوكوبس لمجموعة متنوعة من التطبيقات مثل الأجهزة البصرية المنخفضة التكلفة، رامان المزودة بسطح التشتت، والعبث إشارة. نقدم تقنية قابلة للتطوير استناداً إلى الغروية الطباعة الحجرية التي من الممكن بسهولة اختﻻق صفائف الدوري كبيرة من نانوكوبس استخدام طلاء تدور وتجميعها ذاتيا nanospheres البوليمر المتاحة تجارياً. وأجرى الميكروسكوب الإلكتروني والتحليل الطيفي الضوئي من المرئي بالقرب من الأشعة تحت الحمراء (قرب الأشعة تحت الحمراء) لتأكيد تلفيق نانوكوب ناجحة. نختتم بمظاهرة لنقل نانوكوبس إلى فيلم لاصقة مرنة، وامتثالي.

أعدت نانوكوبس الذهب باستخدام 170 نانومتر القطر nanospheres البوليستيرين. وبعد الصلب لمدة 2 دقيقة في 107 درجة مئوية والنقش مع 75 ث، 20 sccm س2 البلازما ل 165 اتسمت s، الفيلم الناتج باستخدام SEM (الشكل 1). لتقييم جودة الفيلم تدور مسبوك، يتعين بصرية مجهرية بالإضافة إلى التفتيش البصري-أيار/مايو المستخدمة (الشكل 2). ينبغي أن تكون الأفلام عالية الجودة أساسا خالية من العيوب. حدود الحبوب عادة لوحظت حتى في الأفلام عالية الجودة،...

ونحن تثبت تلفيق صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام تقنيات معدني الغروية ومناقشة أهمية الأفلام نانوبلاسمونيك.

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

الهدف العام من هذا الإجراء هو تصنيع وتوصيف مصفوفات دورية من الأكواب النانوية الذهبية باستخدام تقنية منخفضة التكلفة وبسيطة تسمى الليثوغرافيا الغروية. تمتلك الأكواب النانوية الذهبية أو القشور النانوية خصائص بصرية فريدة وجدت تطبيقات لها في مجالات مثل البصريات غير الخطية، والمواد الميتا-مادية، والاستشعار الكيميائي. ستتعلم في هذا الفيديو كيفية تصنيع أغشية مصفوفات بلازمونية نانوية مرنة وشفافة باستخدام تقنية منخفضة التكلفة تعتمد على التجميع الذاتي لكرات بولي ستيرين نانوية أحادية التشتت للغاية.تتميز هذه الطريقة بميزة القابلية للتوسع مقارنة بالعمليات التسلسلية مثل lithography EUV. وتجد هذه الأغشية، المكونة من مصفوفات دورية من الأكواب النانوية أو القشور النانوية الذهبية، تطبيقات تتراوح بين الاستشعار الكيميائي، ومؤشرات كشف التلاعب، والخلايا الكهروضوئية. علاوة على ذلك، من السهل ضبط رنين البلازمون لهذه الأغشية من النطاق المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة اعتماداً على التطبيق المطلوب.سيصف هذا الفيديو طريقة تصنيع مصفوفات الأكواب النانوية الذهبية على ركيزة سيليكون تضحية، والتوصيف البصري للهياكل الناتجة، ونقل الأغشية إلى فيلم لاصق شفاف. أولاً، ضع عدة رقائق سيليكون في حامل كوارتز للتنظيف بالبلازما؛ حيث يضمن ذلك الحصول على سطح نظيف ومحب للماء، وهو أمر ضروري للتجميع الذاتي للكرات النانوية البوليمرية.بعد ذلك، ضع الحامل الكوارتزي في نظام البلازما وابدأ عملية تفريغ الهواء. تم تكوين النظام لإجراء تنظيف ببلازما الأكسجين بقدرة 250 watt لمدة 15 دقيقة وبمعدل تدفق قدره 30 SCCM من الأكسجين. وأثناء عملية تنظيف رقائق السيليكون بالبلازما، أخرج محلول الكرات النانوية من البوليسترين من الثلاجة واتركها حتى تصل إلى درجة حرارة الغرفة.للمساعدة في ضمان تجانس المحلول، قم بمزج المحلول بواسطة جهاز الفورتكس لفترة وجيزة لمدة دقيقة واحدة. بعد ذلك، قم بمعالجة المحلول بالموجات فوق الصوتية لمدة دقيقة واحدة. ومن أجل الحصول على طبقة أحادية أثناء عملية الطلاء الدوراني، يكون من الضروري عمومًا تخفيف محلول الكرات النانوية المركز بتركيز 10% وزني.للقيام بذلك، نستخدم مياهًا نظيفة عالية النقاء لتخفيف محلول الكرات النانوية (nanosphere) لتصل نسبة المواد الصلبة فيها إلى 5% وزنيًا. يتم إخراج رقائق السيليكون النظيفة من نظام البلازما وفحصها للتأكد من خلوها من أي ملوثات مثل الغبار أو الرواسب العضوية. إذا كانت الرقيقة مقبولة، يتم تثبيتها في مركز جهاز الطلاء الدوراني (spin coater) ثم يتم تفعيل الفراغ.بعد ذلك، اضبط جهاز الطلاء الدوراني (spin coater) على السرعة والتسارع ووقت الدوران المناسبين. وتختلف هذه الإعدادات بناءً على حجم وتركيز الكرات النانوية من البوليسترين المستخدمة. في هذه الحالة، اضبط جهاز الطلاء الدوراني على 3,000 rpm و 2,000 rpm في الثانية لمدة دقيقة واحدة لإنتاج تغطية أحادية الطبقة.خذ محلولاً مخففاً من الكرات النانوية وباستخدام حقنة بلاستيكية، اسحب حوالي 1 mL من محلول الكرات النانوية. ثم قم بتثبيت مرشح بحجم 5 ميكرون على طرف الحقنة. سيساعد ذلك في إزالة أي تكتلات من شأنها أن تؤثر سلباً على جودة الغشاء ذاتي التجميع.أمسك بالحقنة فوق جهاز الطلاء الدوراني وأنزِل المكبس حتى تسقط قطرة من محلول الكرات النانوية. ثم، وبحركة انسيابية، صبّ كمية كافية من المحلول في مركز الرقاقة حتى يتم تغطية ما يقرب من 2/3 من مساحة الرقاقة. أغلق الغطاء وابدأ دورة الدوران.انتظر حتى تكتمل دورة الدوران، ثم حرر الفراغ، وافتح الغطاء، وأخرج الرقاقة. امسح الجزء الداخلي من جهاز الطلاء الدوراني، مع التأكد من إزالة أي محلول زائد من الكرات النانوية. قبل المتابعة، من الضروري تقييم جودة الفيلم المصبوب دورانياً.أولاً، يمكننا الفحص بالعين المجردة للبحث عن أي عيوب ناتجة عن فقاعات الهواء، أو الغبار، أو التكتلات. ثم يمكننا استخدام المجهر الضوئي لتقييم جودة الغشاء بشكل أكبر. وبعد تشغيل مصدر الضوء ووضع العينة تحت العدسة الشيئية، يمكننا تقييم جودة الغشاء بوضوح، بما في ذلك تكوين الطبقات المتعددة، أو العيوب، أو الثقوب.نرى في هذه الصور غشاءً عالي الجودة، وغشاءً يحتوي على طبقات متعددة، وغشاءً يحتوي على ثقوب. وتتمثل التقنية النهائية لتقييم جودة الغشاء في استخدام المجهر الإلكتروني الماسح، مما يتيح لنا معاينة الغشاء على المقياس النانوي.بعد تقييم جودة الغشاء، نحتاج الآن إلى تلدين الكرات النانوية على الركيزة. ضع الركيزة في فرن عند 107 درجة Celsius لمدة دقيقتين تقريباً. أخرج الركيزة من الفرن واتركها تبرد لفترة وجيزة حتى تصل إلى درجة حرارة الغرفة.بعد ذلك، انقل الركيزة الملدنة إلى نظام البلازما لإجراء عملية النقش. اضبط نظام البلازما على 75 watts، و 20 SCCM من الأكسجين، وزمن نقش قدره 175 seconds. ابدأ تدفق الأكسجين.انتظر حتى يستقر الضغط ثم ابدأ بتشغيل بلازما التردد الراديوي (RF plasma). كما هو موضح، تقوم بلازما الأكسجين بنحت الكرات النانوية من البوليسترين بشكل متماثل المناحي، مما يؤدي إلى تكوين مصفوفة دورية من كرات متباعدة بشكل منتظم. بعد عملية النحت، قم بترسيب طبقة وسطى من الذهب بسمك 29 نانومتر باستخدام الطلاء بالترذيذ (sputter coating).يمكن صنع هياكل متباينة الخواص عن طريق تغيير زاوية الترسيب. وبالنسبة لهذه العينات، تم ترسيب الذهب بشكل عمودي على الركيزة. يظهر هنا على اليسار قرص بطول بوصتين من كرات البوليسترين النانوية المصبوبة بالدوران.يظهر على اليمين قرص رقاقة بعد ترسيب الذهب. يُستخدم مقياس الطيف الضوئي المجهري لقياس الخصائص البصرية لمصفوفة أكواب الذهب النانوية على ركيزة السيليكون. وتحدث ذروة رنين البلازمون عند 650 nanometers تقريبًا.تتمثل الخطوة النهائية من هذا البروتوكول في نقل مصفوفة الأكواب النانوية الذهبية إلى غشاء مرن ومطابق. ونستخدم شريطاً لاصقاً شفافاً وحساساً للضغط لتنفيذ تقنية الرفع السريع والبسيطة هذه. خذ شريطاً لاصقاً، وضعه بعناية بحيث يتلامس مع الركيزة المطلية بالذهب.قد تجد أنه من الضروري إزالة أي فقاعات هوائية قد تكون تكونت برفق بين سطح الرقاقة والشريط. وبمجرد أن يتلامس الشريط جيداً مع الركيزة، قم بنزع الشريط برفق. وبمجرد إزالة الشريط تماماً، تكون النتيجة غشاءً مرناً ومتوافقاً من الأكواب النانوية المرتبة دورياً.باستخدام هذه الطريقة، تم تصنيع أغشية بلازمونية نانوية باستخدام الليثوغرافيا الغروانية، والنقش البلازمي، والطلاء المعدني، حيث عملت الكرات النانوية من البوليسترين كقناع قالب ذاتي التجميع لترسيب الأكواب النانوية المعدنية. وتم التحقق من نتائج عملية التصنيع باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح. نرى هنا الصور المجهرية للطبقة الأحادية ذاتية التجميع من الكرات النانوية من البوليسترين، والكرات النانوية المنقوشة، والأكواب النانوية بعد الترسيب المعدني.تشمل الخصائص البصرية لهذه الأفلام نفاذية جيدة للضوء تصل إلى 70% تقريباً في الطيف المرئي مع الحفاظ على رنين بلازموني يمكن تحديده بوضوح. يُعد الليثوغراف الغرواني تقنية سريعة ومنخفضة التكلفة محتملة لتصنيع الأفلام البلازمونية النانوية. تتطلب هذه التقنية فقط معدات متوفرة بشكل شائع، ويمكن تحضير الأفلام البلازمونية النانوية في غضون ساعات قليلة فقط.لقد أوضحنا هنا كيفية استخدام هذه التقنية لصناعة أغشية تتكون من مصفوفات دورية من الأكواب النانوية الذهبية ذات استجابة بلازمونية في الطيف المرئي. وبمجرد إتقانك لهذه التقنية، ستتمكن من تصنيع مجموعة واسعة من الأغشية البلازمونية النانوية ذات استجابات بصرية في كل من النطاقين المرئي والقريب من الأشعة تحت الحمراء.

fabrication-periodic-gold-nanocup-arrays-using-colloidal

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

وقد تم تجميع الغرويات Alkanethiolate الذهب استقرت مجموعات أحادي الطبقة المعروفة باسم المحمية (البلدان المتوسطية الشريكة) ، وتتميز ، وتجميعها في الأغشية الرقيقة بمثابة واجهة لامتصاص البروتين أحادي الطبقة الكهربائية من البروتين الأكسدة بسيطة...

التوليف ، والجمعية ، وتوصيف أحادي الطبقة المحمية الجسيمات النانوية الذهبية للأفلام كهربية البروتين أحادي الطبقة

كثيرا ما يستخدم ليزر الفيمتو ثانية مباشرة الكتابة لخلق ثلاثية الأبعاد (3D) في أنماط البوليمرات والنظارات. ومع ذلك، والمعادن الزخرفة في 3D لا يزال يشكل تحديا. وصفنا طريقة لافتعال النانو الفضية جزءا لا يتجزأ من داخل البوليمر باستخدام ليزر الفيمتو ثانية تمحورت في 800 نانومتر.

A طريقة لصنع النانو سيلفر قطع في 3D

وتعرض هذه الورقة على بروتوكول تلفيق مفصلة لبوابة المعرفة من قبل أشباه الموصلات النقاط الكمومية الجانبية على heterostructures الغاليوم. وتستخدم هذه الأجهزة النانومترية الحجم إلى اعتراض بعض الإلكترونات للاستخدام كما بت الكم في معالجة المعلومات الكمومية أو لإجراء التجارب جرحشاعثزرحشرتاد أخرى مثل قياسات تصرف متماسك.

النانوية من بوابة المعرفة الغاليوم / AlGaAs الجانبي نقاط الكم

نحن تقريرا عن تقنيات لmicropattern نانوية مسامية أغشية رقيقة من الذهب عن طريق الطباعة الاستنسل وضوئيه، فضلا عن أساليب لخلايا الثقافة على أنماط microfabricated. وبالإضافة إلى ذلك، نحن تصف أساليب تحليل الصور لوصف التشكل من المواد والخلايا المستزرعة باستخدام المسح الضوئي وتقنيات الإلكترون المجهري مضان.

التصنيع الدقيق لأنماط ذهب نانوية مسامية للدراسات التفاعل الخلوي المواد

نفيدكم طريقة بسيطة لافتعال مجموعة كثافة عالية جدا من أسلاك العضوية الصغيرة الجزيئي أمر عموديا. هذا الأسلوب يسمح لتوليف معقدة heterostructured هندستها أسلاك متناهية الصغر الهجين، التي يمكن زراعتها غير مكلفة على ركائز التعسفي. هذه الهياكل أن تكون لها تطبيقات محتملة في مجال الالكترونيات العضوية، والإلكترونيات البصرية والاستشعار الكيميائية، والخلايا الكهروضوئية والإلكترونيات المحورية.

فوق العالي الكثافة صفيف من الانحياز عموديا الأسلاك المتناهية الصغر العضوية الصغيرة الجزيئية على ركائز التعسفي

يوصف تقنية بسيطة وقوية وقابلة لfunctionalize وتجميع الذاتي العيانية الأفلام أحادي الطبقة جسيمات متناهية الصغر يجند على ركائز خالية من القالب في هذا البروتوكول.

تقنية لFunctionalize وتجميع الذاتي عياني الجسيمات النانوية يجند أحادي الطبقة أفلام على ركائز خالية من قالب

ويرد بروتوكول لتركيب الغروية من nanocubes الفضة وتصنيع هوائيات النانو التصحيح plasmonic مع الفرعي 10 نانومتر الثغرات.

الغروية توليف Nanopatch هوائيات للتطبيقات في Plasmonics وبصريات النانو

نقدم هنا، بروتوكولا لتصنيع لوحات نانوباتيرن التدرج عبر نانويمبرينتينج الحرارية وطريقة فحص استجابات الخلايا البشرية السلف بطانية للنانو. باستخدام هذه التكنولوجيا الموصوفة، من الممكن لإنتاج سقالة التي يمكن التعامل مع سلوك الخلية بالمحفزات المادية.

تصنيع نانوباتيرن التدرج الحراري نانويمبرينتينج تقنية والفحص لاستجابة الخلايا البشرية تشكيل مستعمرة غشائي

هذا البروتوكول تفاصيل تقنية نانو-تصنيع رواية التي يمكن استخدامها لجعل الأفلام نانوحبيبات يمكن السيطرة عليها وتخصيص مساحات كبيرة على أساس التجميع الذاتي من ديويتينج توج الأفلام المعدنية.

مساحة كبيرة على أساس الركيزة النانومترى من جسيمات نانوية الذهب يمكن السيطرة عليها وقابلة للتخصيص عبر توج ديويتينج

الموصوفة هنا هو أسلوب الطباعة الحجرية nanosphere لتصنيع موازية من أدلة الموجات وضع الصفر، والتي هي صفائف من nanoapertures في غطاء الزجاج المجهري يرتدون المعدن لتصوير جزيء واحد في نانو إلى تركيزات الكائنات الدقيقة من الفلوروفوريس. الأسلوب يستفيد من التجمع الذاتي الكريستال الغروية لإنشاء قالب موجه الموجة.

تصنيع أدلة الموجة وضع الصفر لارتفاع تركيز المجهر جزيء واحد

يتم تقديم بروتوكول لتجميع ~ 12 نانومتر قطر الذهب الجسيمات النانوية (Au) في المذيبات العضوية. وتوج الجسيمات النانوية الذهب مع ليغاندس أوليلامين لمنع التكتل. الجسيمات النانوية الذهبية قابلة للذوبان في المذيبات العضوية مثل التولوين.

توليف الجسيمات النانوية الذهبية

اكتشف طريقة تصنيع صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام الطباعة الحجرية غرواني. تُستخدم هذه التقنية منخفضة التكلفة لإنتاج أفلام بلازمونية مرنة وشفافة للاستشعار الكيميائي والبصريات غير الخطية.

تصنيع صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام الطباعة الحجرية غرواني

استكشف المزيد من الفيديوهات