Artículo de método
-Laser femtosegundo directa-escritura se utiliza con frecuencia para crear en tres dimensiones (3D) en los patrones de polímeros y cristales. Sin embargo, los metales de modelado en 3D sigue siendo un desafío. Se describe un método para la fabricación de nanoestructuras de plata embebidas dentro de una matriz polimérica usando un láser de femtosegundo centrada a 800 nm.
El juego de herramientas estándar incluye técnicas de nanofabricación principalmente dirigidas a la creación de patrones 2D en medios dieléctricos. La creación de modelos de metal a escala submicrónica requiere una combinación de herramientas de nanofabricación y varios pasos de procesamiento de materiales. Por ejemplo, los pasos para crear estructuras planas de metal utilizando fotolitografía ultravioleta y la litografía de haz de electrones puede incluir la exposición de la muestra, el desarrollo de la muestra, la deposición de metal, y el despegue metal. Para crear estructuras 3D de metal, la secuencia se repite varias veces. La complejidad y la dificultad de apilamiento y alineación de múltiples capas limita las implementaciones prácticas de estructuración del metal 3D usando herramientas estándar de nanofabricación. -Láser femtosegundo directo de escritura se ha convertido en una técnica por excelencia para la nanofabricación 3D. 1,2 láseres de femtosegundo se utilizan con frecuencia para crear patrones 3D en polímeros y cristales. 3-7 Sin embargo, metal directo 3D-escritura sigue siendo un desafío. Aquí, nosdescriben un método para la fabricación de nanoestructuras de plata embebidas dentro de una matriz polimérica usando un láser de femtosegundo centrada a 800 nm. El método permite la fabricación de patrones no sea posible, usando otras técnicas, tales como matrices en 3D de voxels de plata desconectados. 8 patrones desconectados 3D metálicas son útiles para metamateriales donde las células de la unidad no están en contacto unos con otros, tales como metal 9 acoplado punto 10, 11 o acoplado varilla de metal 12,13 resonadores. Las aplicaciones potenciales incluyen metamateriales negativos del índice, capas de invisibilidad y lentes perfectos.
En femtosegundos láser directa-escritura, la longitud de onda de láser se elige de modo que los fotones no están linealmente absorbida en el medio de destino. Cuando la duración del pulso láser se comprime hasta la escala de tiempo de femtosegundos y la radiación está estrechamente centrado en el interior de la diana, la intensidad extremadamente alta induce la absorción no lineal. Fotones son absorbidos simultánea múltiplesLy para provocar transiciones electrónicas que llevan a la modificación de material dentro de la región de centrado. Usando este enfoque, se puede formar estructuras en la mayor parte de un material en lugar de sobre su superficie.
La mayoría trabaja en la escritura 3D directo del metal se ha centrado en la creación de auto-apoyados por estructuras metálicas. 14-16 El método descrito aquí produce sub-micrométricas estructuras plata que no necesitan ser auto-compatible, ya que está incrustada dentro de una matriz. Un dopado con matriz de polímero se prepara usando una mezcla de nitrato de plata (AgNO 3), polivinilpirrolidona (PVP) y agua (H 2 O). Las muestras son luego modelada por irradiación con un láser de femtosegundo 11-50-MHz producir pulsos de fs. Durante la irradiación, fotorreducción de los iones de plata se induce a través de absorción no lineal, la creación de un agregado de nanopartículas de plata en la región focal. Usando este enfoque crear patrones de plata embebidas en una matriz dopada con PVP. Añadir la traducción de 3D de la samplio que el modelado se extiende tres dimensiones.
1. Preparación del metal-ion Doped película de polímero
2. Fabricación de Estructuras Plata desconectados
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El modulador acústico-óptico y de densidad neutra (figura 1) permiten controlar la cantidad de energía depositada en la muestra. Uso de una exposición de 110 pulsos por voxel y 3 nJ por impulso, con la etapa de traducción a 100 m / seg, las estructuras de plata resultantes son fácilmente visibles a través del microscopio óptico in-situ. Los niveles más bajos de exposición al láser (mediante la reducción de la energía del impulso y / o número de pulsos) conducen a funciones de plata más pequeñas...
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La clave del proceso es la obtención de una matriz dieléctrica dopado que permite una fabricación de alta resolución, pero no se degrade poco después de la preparación. Una mezcla simple de PVP, AgNO 3 y H 2 O permite la creación de nanoestructuras de plata de alta resolución que están incrustados dentro de una matriz de soporte. La variación del PVP a AgNO 3 relación va a cambiar la energía láser necesaria para la fabricación y las propiedades potencialmente otros como la resolución de ...
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No hay conflictos de interés declarado.
Reconocemos Paul Webster JL para la representación 3D de datos ópticos con Amira. Phil Muñoz y Franta Benjamin proporcionó retroalimentación sobre el manuscrito a lo largo de su desarrollo. La investigación descrita en este trabajo recibió el apoyo de la Fuerza Aérea Oficina de Investigación Científica de las ayudas a FA9550-09-1 hasta 0546 y FA9550-10-1-0402.
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