I nanofili d'argento possono trasportare simultaneamente elettroni e informazioni ottiche sotto forma di plasmoni di superficie. Viene qui descritta una procedura per realizzare un tale circuito condiviso e vengono valutate le limitazioni nella propagazione di entrambi i vettori di informazione.
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Articolo metodologico
Valutare plasmoniche Trasporti in Current-carrying Argento Nanowires
In questo articolo
Sommario
Abstract
La plasmonica è una tecnologia emergente in grado di trasportare simultaneamente un segnale plasmonico e un segnale elettronico sullo stesso supporto informativo1,2,3. In questo contesto, i nanofili metallici sono particolarmente desiderabili per la realizzazione di reti di instradamento dense4. Un prerequisito per il funzionamento di tale piattaforma condivisa basata su nanofili si basa sulla nostra capacità di contattare elettricamente i singoli nanofili metallici ed eccitare in modo efficiente i polaritoni plasmonicidi superficie 5 in questo supporto informativo. In questo articolo, descriviamo un protocollo per portare i terminali elettrici a nanofili d'argento sintetizzati chimicamente6 distribuiti casualmente su un substrato di vetro7. Le posizioni delle estremità dei nanofili rispetto ai punti di riferimento predefiniti sono localizzate con precisione utilizzando la microscopia a trasmissione ottica standard prima dell'incapsulamento in un resist sensibile agli elettroni. Le trincee che rappresentano la disposizione degli elettrodi vengono successivamente progettate mediante litografia a fascio di elettroni. Gli elettrodi metallici vengono quindi fabbricati facendo evaporare termicamente uno strato di Cr/Au seguito da un sollevamento chimico. I nanofili d'argento a contatto vengono infine trasferiti in un microscopio a radiazione di dispersione per l'eccitazione e la caratterizzazione del plasmonedi superficie 8,9. I plasmoni di superficie vengono lanciati nei nanofili focalizzando un raggio laser nel vicino infrarosso su un punto limitato dalla diffrazione che si sovrappone a un'estremità di nanofilo5,9. Per nanofili sufficientemente grandi, la modalità plasmonica di superficie fuoriesce nel substrato di vetro9,10. Questa radiazione di dispersione viene prontamente rilevata, ripresa e analizzata nei diversi piani coniugati nella microscopia delle radiazioni di dispersione9,11. I terminali elettrici non influenzano la propagazione del plasmone. Tuttavia, un deterioramento morfologico indotto dalla corrente del nanofilo degrada drasticamente il flusso dei plasmoni di superficie. La combinazione della microscopia a radiazione di dispersione plasmonica di superficie con un'analisi simultanea delle caratteristiche di trasporto elettrico dei nanofili rivela i limiti intrinseci di tali circuiti plasmonici.
Introduzione
Plasmonics mira a fondere elettronica e fotonica in un supporto fisico condiviso attraverso la mediazione di un'onda di densità elettronica chiamata polaritone plasmonico di superficie1,2,3. Il plasmone di superficie può viaggiare in varie geometrie e interfacce di guida d'onda. Tra questi, i nanofili metallici sono particolarmente desiderabili. Come strutture quasi-unidimensionali, confinano drasticamente il campo plasmonico su una scala profonda di sottolunghezza d'onda, agendo come interconnessioni elettriche in grado di sostenere un flusso di elettroni, come raffigurato dal disegno artistico della Figura 1.
S....
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Protocollo
1. Sintesi di una soluzione colloidale di nanofili d'argento
I nanofili d'argento (Ag NW) con superficie liscia e struttura omogenea vengono sintetizzati utilizzando un metodo modificato assistito da polioli6. In una tipica sintesi di Ag NW, le seguenti procedure vengono eseguite passo dopo passo:
- Versare 12 ml di glicole etilenico (EG) in un pallone da 100 ml prepulito e chiuso a fondo tondo.
- Riscaldare la soluzione a 150 °C per 1 ora in bagno d'olio (dimetilsilicone) con agitazione magnetica a 260 giri/min.
- Aggiungere 4 ml di AgNO3 (0,2 M in soluzione EG) versando. Durante questo proce....
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Risultati
Figura 2(a) mostra una microfotografia al microscopio elettronico a scansione di un tipico nanofilamento di Ag lungo 10 mm, sintetizzato utilizzando il protocollo descritto in precedenza. La larghezza del nanofilamento è qui di 200 nm, come mostrato nell'ingrandimento dell'estremità sinistra in Figura 2(b). La figura mostra chiaramente la simmetria pentagonale della crescita cristallina. Non sono presenti difetti visibili sulla superficie del nanofilamento (ad es. curve, partice.......
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Discussione
La sintesi utilizza un eccesso di tensioattivo chimico che rimane legato alla superficie del nanofilo, come illustrato nella micrografia elettronica a trasmissione della Figura 9(a). Questo strato crea una barriera dielettrica che impedisce alla corrente di fluire attraverso l'interfaccia elettrodo-nanofilo. Le figure 10 (a) e (b) mostrano esempi tipici delle caratteristiche corrente-tensione. I bruschi passi di corrente in corrispondenza di determinate polarizzazioni pu.......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
La ricerca che ha portato a questi risultati ha ricevuto finanziamenti dal Consiglio Europeo della Ricerca nell'ambito del Settimo Programma Quadro FP7/2007-2013 della Comunità Europea Grant Agreement n. 306772 e del Grant ERC-2007-StG No. 203872-COMOSYEL. Questo lavoro è anche parzialmente finanziato dall'Agence Nationale de la Recherche (ANR) nell'ambito di Grant Plastips (ANR-09-BLAN-0049). A. S. ringrazia una borsa di studio post-dottorato della Région de Bourgogne nell'ambito del programma PARI. M.S. riconosce uno stipendio dal Chinese Scholarship Council. D.Z. riconosce il sostegno della National Natural Science Foundation of China per le sovvenzioni 11004182 e 61036005.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| DMEM | Invitrogen | ABCD1234 | |
| Glicole etilenico (EG) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | T20111130 | |
| PMMA | Allresist | AR-P 679 | |
| Acetone Analar Normapur | VWR Prolabo | 20066.296 | |
| Isopropanolo (IPA) Analar Normapur | VWR Prolabo | 20842.298 | |
| AgNO3 | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 20080826 | |
| Poli-(vinilpirrolidone) (PVP) | Aladdin Chemistry Co., Ltd | 1041671-31744 | |
| Dimethysilicone | Sinopharm Group Company Limited | H201-500 | |
| Glicole propilenico Metil etere acetato | Microchemicals Gmbh | AZ EBR | |
| Microscopio ottico invertito | Nikon | TE 2000 | |
| Obiettivo per microscopio | Nikon | 1.49/100X TIRF Plan-Apo | |
| Telecamere CCD (2x) | Andor | Luca-S | |
| Alimentazione regolata | RHK | SPM 1000 | |
| Dati di acquisizione | RHK | SPM 1000 | |
| Convertitore di corrente a tensione | fatto in casa | Guadagno 10 mA/V | |
| Fascio di elettroni microscopio | JEOL | FEG 6500 | |
| Addon per litografia | RAITH | Elphy | |
| Spincoater | PRIMUS | STT15 | |
| Evaporatore termico | PLASSYS | MEB 400 | |
| Tavolino di sondaggio micrometrico (2x) | SÜ SS MicroTec | PH110 | |
| Stadio piezoelettrico | Mad City Labs | Nano LP100 |
Riferimenti
- Ozbay, E. Plasmonics: Merging photonics and electronics at nanoscale dimensions. Sci. 311 (5758), 189-193 (1126).
- Zia, R., Schuller, J. A., Chandran, A., Brongersma, M. L. Plasmonics: the next chip-scale technology. Mater. Today. 9 (7), (2006).
- Genet, W., C,, Bozhevolnyi,....
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Ristampe e permessi
