Name: Ein Verfahren zur Getrennt Silber Nanostrukturen in 3D Fabricate (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-27T12:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung dreidimensionaler Silber-Nanostrukturen in einer Polymermatrix mittels Femtosekundenlaser-Direktschreiben. Diese Methode ermöglicht die Ein-Schritt-Fertigung komplexer metallischer Strukturen für optische Anwendungen.

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Wir anerkennen Paul JL Webster für die 3D-Rendering von optischen Daten mit Amira. Phil Muñoz und Benjamin Franta Rückmeldungen auf das Manuskript im Laufe seiner Entwicklung. Die Forschung in diesem Papier beschrieben wurde von der Air Force Office of Scientific Research unter Zuschüsse FA9550-09-1 bis 0546 und FA9550-10-1 bis 0402 unterstützt.

Ein. Herstellung von Metall-Ionen dotierter Polymerfilm <ol><li> Messen Sie 8 ml Wasser in einem Becherglas. </li><li> Hinzufügen 206 mg PVP zu Wasser. Mix mit Magnetrührer oder Vortex-Mixer, bis die Lösung klar ist. </li><li> Fügen Sie 210 mg AgNO 3 zur Lösung. Mix mit Magnetrührer oder Vortex-Mixer, bis die Lösung klar ist. </li><li> Coat Glasplatte mit Lösung durch Drop Casting. </li><li> Glasobjektträger Ort im Ofen eingestellte bei 100 ° C Backen Probe für 30 min. </li><li> Wägegut vom Ofen und lassen für 30 Minuten kühl. </li></ol> 2. Herstellung von Disconnected Silber Structures <ol><li> Richten Sie Setup in Abbildung 1 auf optischen Tisch mit Schwingungsisolatoren dargestellt. </li><li> Passen Kompressor 50-fs Impulse nach Mikroskopobjektiv erhalten. </li><li> Passen Neutralfilter bis 3-nJ Impulse nach dem Ziel zu erhalten. </li><li> Stellen Sie sicher, Messfleck ist größer als Rückapertur der Mikroskop-Objektiv. </li><li>Set akustooptischen Modulator bis 10-usec Belichtungsfenster, während der die Probe bestrahlt wird erzeugen. </li><li> Block Laserstrahl vor Erreichen des Mikroskops und Ort Probe auf 3-Achsen-Verschiebungselement. Der Strahlengang der Femtosekunden-Laserpulsen sollte durch die Bildgebung Mikroskopobjektiv und in die Probe gelangen. </li><li> Schalten Mikroskop Beleuchtungsquelle, um die Probe in situ unter Verwendung CCD-Kamera zu beobachten. </li><li> Übersetzen z-Achse der Stufe zur Grenzfläche zwischen Glassubstrat und Polymerfilm finden. Dann refokussieren Mikroskops auf die gewünschte Tiefe im Inneren Polymers zum Mustern untersten Schicht. Z-Translation während Strukturieren muss in der Richtung weg von dem Glas-Polymer-Schnittstelle sein, um Streuung mit gefertigten Strukturen zu vermeiden. </li><li> Unblock Laserstrahl-und Set Motion-Controller-Software zur Probe in x übersetzen -, y - und z - Richtung mit einer Geschwindigkeit von 100 mu m / sec. Bestrahlen einzigen Voxel für 10 usec einernd getrennte benachbarte Voxel durch wenigstens einigen Mikrometern für klare In-situ-Bildgebung. Einstellen akustooptischen Modulator Wiederholungsrate bis 25 Hz produziert 4-Abstand um. Laser belichteten Bereichen wird Silber enthalten Strukturen. </li></ol>

<ol><li>von Freymann, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-Dimensional+Nanostructures+for+Photonics%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Three-Dimensional Nanostructures for Photonics.</a> Advanced Functional Materials. 20, 1038-1052 (2010).</li>
<li>LaFratta, C. N., Fourkas, J. T., Baldacchini, T., Farrer, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiphoton+Fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Multiphoton Fabrication.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 6238-6258 (2007).</li>
<li>Gattass, R. R., Mazur, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+laser+micromachining+in+transparent+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photon%22%5BJournal%5D)">Femtosecond laser micromachining in transparent materials.</a> Nat. Photon. 2, 219-225 (2008).</li>
<li>Li, L., Gattass, R. R., Gershgoren, E., Hwang, H., Fourkas, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Achieving+%CE%BB%2F20+Resolution+by+One-Color+Initiation+and+Deactivation+of+Polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Achieving λ/20 Resolution by One-Color Initiation and Deactivation of Polymerization.</a> Science. 324, 910-913 (2009).</li>
<li>Haske, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((65+nm+feature+sizes+using+visible+wavelength+3-D+multiphoton+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">65 nm feature sizes using visible wavelength 3-D multiphoton lithography.</a> Opt. Express. 15, 3426-3436 (2007).</li>
<li>Xing, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+spatial+resolution+of+two-photon+microfabrication+by+using+photoinitiator+with+high+initiating+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Improving spatial resolution of two-photon microfabrication by using photoinitiator with high initiating efficiency.</a> Appl. Phys. Lett. 90, 131106(2007).</li>
<li>Tan, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction+in+feature+size+of+two-photon+polymerization+using+SCR500%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Reduction in feature size of two-photon polymerization using SCR500.</a> Appl. Phys. Lett. 90, 071106(2007).</li>
<li>Vora, K., Kang, S., Shukla, S., Mazur, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+disconnected+three-dimensional+silver+nanostructures+in+a+polymer+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Fabrication of disconnected three-dimensional silver nanostructures in a polymer matrix.</a> Appl. Phys. Lett. 100, 063120(2012).</li>
<li>Güney, D. Ö, Koschny, T., Soukoulis, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intra-connected+three-dimensionally+isotropic+bulk+negative+index+photonic+metamaterial%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Intra-connected three-dimensionally isotropic bulk negative index photonic metamaterial.</a> Opt. Express. 18, 12348-12353 (2010).</li>
<li>Grigorenko, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanofabricated+media+with+negative+permeability+at+visible+frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photon%22%5BJournal%5D)">Nanofabricated media with negative permeability at visible frequencies.</a> Nat. Photon. 438, 335-338 (2005).</li>
<li>Grigorenko, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Negative+refractive+index+in+artificial+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Negative refractive index in artificial metamaterials.</a> Opt. Lett. 31, 2483-2485 (2006).</li>
<li>Shalaev, V. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Negative+index+of+refraction+in+optical+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Negative index of refraction in optical metamaterials.</a> Opt. Lett. 30, 3356-3358 (2005).</li>
<li>Ishikawa, A., Tanaka, T., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+excitation+of+magnetic+resonance+in+metamaterials+at+far-infrared+frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Magnetic excitation of magnetic resonance in metamaterials at far-infrared frequencies.</a> Appl. Phys. Lett. 91, 113118(2007).</li>
<li>Tanaka, T., Ishikawa, A., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-photon-induced+reduction+of+metal+ions+for+fabricating+three-dimensional+electrically+conductive+metallic+microstructure%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Two-photon-induced reduction of metal ions for fabricating three-dimensional electrically conductive metallic microstructure.</a> Appl. Phys. Lett. 88, 081107(2006).</li>
<li>Ishikawa, A., Tanaka, T., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvement+in+the+reduction+of+silver+ions+in+aqueous+solution+using+two-photon+sensitive+dye%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Improvement in the reduction of silver ions in aqueous solution using two-photon sensitive dye.</a> Appl. Phys. Lett. 89, 113102(2006).</li>
<li>Cao, Y. -Y., Takeyasu, N., Tanaka, T., Duan, X. -M., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Metallic+Nanostructure+Fabrication+by+Surfactant-Assisted+Multiphoton-Induced+Reduction%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">3D Metallic Nanostructure Fabrication by Surfactant-Assisted Multiphoton-Induced Reduction.</a> Small. 5, 1144-1148 (2009).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Der Schlüssel für den Prozess wird Erhalten eines dotierten dielektrischen Matrix, die Hochauflösung Fertigung ermöglicht, aber nicht bald nach der Herstellung verschlechtern. Eine einfache Mischung aus PVP, AgNO 3 und H 2 O ermöglicht die Erstellung von hochauflösenden Silber Nanostrukturen, die in einem Support-Matrix eingebettet sind. Variieren des PVP an AgNO 3-Verhältnis ändert die Laserenergie für die Herstellung erforderlich, und möglicherweise andere Eigenschaften wie Merkmal Auf...

ein verfahren zur getrennt silber nanostrukturen in 3d fabricate

A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

Der Standard Nanofabrikation Toolkit umfasst Techniken in erster Linie an die Erstellung von 2D-Muster in dielektrischen Medien abzielen. Erstellen Metall Muster auf einem Submikrometerbereich erfordert eine Kombination von Nanofabrikation Tools und mehrere Material Verarbeitungsschritte. Zum Beispiel, Schritte zum Erstellen planaren Metall-Strukturen mit UV Photolithographie und Elektronenstrahl-Lithographie können Sample Exposition, Probe Entwicklung, Metallabscheidung und Metall liftoff gehören. Um 3D-Metall-Strukturen zu schaffen, wird die Sequenz mehrere Male wiederholt. Die Komplexität und die Schwierigkeit, Stapeln und Ausrichten mehreren Schichten begrenzt praktische Implementierungen von 3D-Metall-Strukturierung mit Standard Nanofabrikation Tools. Femtosekunden-Laser-Direkt-Schreiben als eine herausragende Technik für 3D Nanofabrikation entstanden. 1,2 Femtosekunden-Laser werden häufig verwendet, um 3D-Muster in Polymeren und Gläsern zu schaffen. 3-7 jedoch, 3D Metall-direct-Schreiben bleibt eine Herausforderung. Hier haben wirbeschreiben ein Verfahren zu Silber Nanostrukturen in einer Polymermatrix mit einem Femtosekunden-Laser bei 800 nm zentriert eingebetteten herzustellen. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Mustern nicht durchführbar unter Verwendung anderer Techniken, wie z. B. 3D-Arrays getrennt Silber Voxeln. 8 Disconnected 3D Metallstrukturen sind Metamaterialien wo Elementarzellen sind nicht in Kontakt miteinander, 9 wie gekoppelten Metalls dot 10 nützlich, 11 oder gekoppelten Metallstab 12,13 Resonatoren. Potenzielle Anwendungen sind negativer Index Metamaterialien, Unsichtbarkeitsmäntel und perfekte Linsen. Im Femtosekunden-Laser-Direkt-Schreibens wird die Laserwellenlänge gewählt, dass Photonen nicht linear in das Zielmedium absorbiert. Wenn der Laser Impulsdauer zur Femtosekundenzeitskala komprimiert und die Strahlung dicht innerhalb des Targets fokussiert, induziert die extrem hohe Intensität nichtlinearen Absorption. Mehrere Photonen absorbiert gleichzeitigely, um elektronische Übergänge, die wesentliche Änderung im Fokus Region führen verursachen. Mit diesem Ansatz kann ein Strukturen in der Masse eines Materials, anstatt auf seiner Oberfläche zu bilden. Die meiste Arbeit auf 3D direkte Metall-Schreibgeräte hat auf die Schaffung self-supported Metall Strukturen. 14-16 Die hier beschriebene Methode ergibt Sub-Mikrometer-silber Strukturen, die nicht brauchen, um sich selbst nicht unterstützt, da sie innerhalb einer Matrix eingebettet sind. Dotiertes Polymermatrix hergestellt wird unter Verwendung einer Mischung von Silbernitrat (AgNO 3), Polyvinylpyrrolidon (PVP) und Wasser (H 2 O). Die Proben werden dann durch Bestrahlung mit einem 11-MHz Femtosekundenlaser Herstellung 50-fs-Pulse gemustert. Während der Bestrahlung wird Photoreduktion von Silberionen durch nichtlineare Absorption induziert, wodurch ein Aggregat von Silber-Nanopartikeln im Fokusbereich. Mit diesem Ansatz schaffen wir silberne Muster in einem dotierten PVP-Matrix eingebettet. Hinzufügen von 3D-Übersetzung des sausreichend erweitert die Strukturierung auf drei Dimensionen.

Der akustooptische Modulator und Neutralfilter (Abbildung 1) erlauben, die Menge an Energie, hinterlegt in der Probe zu steuern. Verwendung einer Belichtung von 110 Impulsen pro Voxel und 3 nJ pro Impuls, wobei die Stufe der Übersetzung bei 100 um / sec, sind die resultierenden Strukturen Silber leicht sichtbar durch die in-situ optischen Mikroskop. Niedrigere Laser Exposition (durch Verringerung Pulsenergie und / oder Impulszahl) führen zu kleineren Silber Merkmale;. Wir Merkmalen so klein wie...

Femtosekunden-Laser-Direkt-Schreiben wird häufig verwendet, um dreidimensionale (3D) Strukturen in Polymeren und Gläsern zu schaffen. Allerdings bleibt Strukturierung Metallen in 3D eine Herausforderung. Wir beschreiben ein Verfahren zum Herstellen Silber Nanostrukturen in einer Polymermatrix durch einen Femtosekunden-Laser bei 800 nm zentriert eingebettet.

Ein Verfahren zur Getrennt Silber Nanostrukturen in 3D Fabricate

Das standardmäßige Toolkit der Nanofabrikation umfasst Techniken, die primär auf die Erzeugung von 2D-Mustern in dielektrischen Medien abzielen. Die Erzeugung von Metallmustern auf einem ...

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung von Silberstrukturen in drei Dimensionen innerhalb einer Polymermatrix mithilfe eines Femtosekundenlasers. Beginnen Sie damit, PVP und Silbernitrat in Wasser zu mischen, um Silberionen zu erhalten. Beschichten Sie eine Glasobjektträger mit der Lösung und trocknen Sie sie, um eine dicke, mit Silberionen dotierte Polymerschicht zu erzeugen. Bestrahlen Sie anschließend die Polymerschicht mit Femtosekundenlaserpulsen, um Silberstrukturen innerhalb des Polymers wachsen zu lassen. Analytische Ergebnisse aus Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie zeigen das Wachstum der Silberstrukturen in den laserbestrahlten Volumina der Probe. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber anderen Verfahren, wie beispielsweise der UV-Lithographie, liegt darin, dass die direkte Schreiben mit einem Femtosekundenlaser mittlere Strukturen in einem einzigen Schritt und zudem in 3D erzeugen kann.Der Schlüssel zu diesem Verfahren liegt in einer Kombination chemischer Reagenzien in der Probe, da diese das Silberwachstum auf das laserdefinierte Volumen begrenzt. Eine Anwendung dieser Methode umfasst die 3D-Herstellung isotroper metallischer und dielektrischer Met

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Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Planar-und dreidimensionalen Drucken von leitfähigen metallischen Farben beschrieben wird. Unser Ansatz bietet neue Wege zur Herstellung von gedruckten elektronischen, optoelektronischen und biomedizinische Geräte in ungewöhnlichen Layouts auf der Mikroebene.

Planar-und Drei-Dimensional Printing von Leitfähige Druckfarben

Wir stellen Methoden zur Herstellung von gemusterten Mikrostrukturen von vertikal ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs), und ihre Verwendung als Master-Formen für die Herstellung von Polymer-Mikrostrukturen mit organisierten nanoskalige Oberflächenstruktur. Die CNT-Wälder werden durch Kondensation von Lösungsmittel auf das Substrat, ein deutliches Plus an Packungsdichte und ermöglicht selbst gesteuertes Bildung von 3D-Formen verdichtet.

Fabrication, Verdichtung, und Replica Molding von 3D-Carbon Nanotube Mikrostrukturen

Die Herstellung von elektrisch adressierbaren, high-aspect-ratio (&gt; 1000:1) Metallnanodrähte durch Lücken einzelner Nanometer entweder mit Opferschichten aus Aluminium und Silber oder selbstorganisierten Monoschichten als Vorlagen getrennt beschrieben. Diese Nanogap Strukturen werden ohne Reinraum oder ein beliebiges Foto-oder Elektronenstrahl-Lithographie-Prozesse durch eine Form der Kante als Lithographie bekannt Nanoskiving hergestellt.

Fabricating Nanogaps durch Nanoskiving

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Ultrahigh Density Array von vertikal ausgerichteten Klein-molekulare organische Nanodrähte auf beliebige Untergründe

Dreidimensionale (3D) mikrostrukturierte Verbundträger werden durch die gerichteten und lokalisierten Infiltration von Nanokompositen in 3D porösen mikrofluidischen Netzwerken hergestellt. Die Flexibilität dieses Herstellungsverfahren erlaubt die Verwendung von verschiedenen wärmehärtenden Materialien und Nanofüllstoffe, um eine Vielzahl von funktionalen 3D verstärkt Nanokomposit makroskopischen Produkte zu erreichen.

Herstellung von dreidimensional Mikrostrukturierte Nanokomposite durch Mikrofluidik-Infiltration

Hier stellen wir ein Protokoll frei aufgehängten, Mikron / Sub-Mikrometermaßstab Polymerfasern und Strukturen "web-like" durch automatische Direktschreibverfahrens mittels einer 3-Achsen-Ausgabesystem erzeugten fertigen.

Vorgeschriebene 3-D direkte Schreiben von Hänge Micron / Sub-Mikrometer-Maßstab Faserstrukturen über eine Robotic Dosiersystem

Wir berichten über ein Protokoll zur Kombination der atomaren Messtechnik des Rastertunnelmikroskops für die Oberflächenstrukturierung mit der selektiven Atomlagenabscheidung und dem reaktiven Ionenätzen. In einem robusten Prozess, der zahlreiche atmosphärische Expositionen und Transporte umfasst, werden 3D-Nanostrukturen mit atomarer Messtechnik hergestellt.

Atomar Traceable Nanostrukturen

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Indirekte Herstellung von Lattice Metals mit Dünnschliffen Mit Schleuderguss

Eine einfache Synthesemethode wird verwendet, um Silber-Nanodraht-Dünnschichten chemisch zu löten, um hochdehnbare und leitfähige Metallleiter herzustellen.

Ein Herstellungsverfahren für hochverstreckbare Leiter mit Silber Nanodrähte

Wir zeigen die Herstellung von periodischen gold Nanocup Arrays mit kolloidalen lithographischen Techniken und sprechen über die Bedeutung von Nanoplasmonic Filmen.

Herstellung von periodischen Gold Nanocup Arrays mit kolloidalen Lithographie

Der Artikel soll ein standard und zuverlässige Fertigung Verfahren für die Entwicklung der zukünftigen niedrig dimensionalen Nanoelektronik einzuführen.

Eine Standard und zuverlässige Methode, zweidimensionale Nanoelektronik zu fabrizieren

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