Name: Un metodo per fabbricare nanostrutture dargento disconnesse in 3D (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-27T12:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: Impara a fabbricare nanostrutture d'argento 3D in una matrice polimerica usando la scrittura laser femtosecondo. Questo metodo permette di creare strutture metalliche complesse in un'unica fase per applicazioni in metamateriali ottici.

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Riconosciamo JL Paul Webster per il rendering 3D dei dati ottici con Amira. Phil Muñoz e Benjamin Franta fornito un feedback sul manoscritto tutto il suo sviluppo. La ricerca descritta in questo documento è stata sostenuta dall&#39;Ufficio Air Force della ricerca scientifica in base a concessioni FA9550-09-1-0546 e FA9550-10-1-0402.

1. Preparazione metallo-ioni Doped film polimerico <ol><li> Misurare 8 ml di acqua in un becher. </li><li> Aggiungere 206 mg di PVP all&#39;acqua. Miscelare con agitatore magnetico o vortex finché la soluzione è limpida. </li><li> Aggiungere 210 mg di soluzione di AgNO 3. Miscelare con agitatore magnetico o vortex fino a soluzione è chiara. </li><li> Cappotto vetrino con la soluzione attraverso la fusione goccia. </li><li> Posto vetrino in una serie forno a 100 ° C. Cuocere campione per 30 min. </li><li> Togliere il campione dal forno e lasciate raffreddare per 30 minuti. </li></ol> 2. Fabbricazione di strutture d&#39;argento disconnesse <ol><li> Allineare la configurazione illustrata nella figura 1 il tavolo ottico con antivibranti. </li><li> Regolare compressore per ottenere 50-FSEC impulsi dopo obiettivo microscopio. </li><li> Regolare filtri a densità neutra per ottenere 3-NJ impulsi dopo l&#39;obiettivo. </li><li> Assicurarsi dimensione dello spot laser è più grande apertura posteriore dell&#39;obiettivo microscopio. </li><li>Impostare acustoottico modulatore per produrre 10-psec finestre di esposizione durante la quale viene irradiato il campione. </li><li> Fascio laser blocco prima che raggiunga il campione microscopio e posto su tre assi stadio di traslazione. Il percorso del fascio di impulsi laser a femtosecondi le deve passare attraverso l&#39;obiettivo microscopio imaging e nel campione. </li><li> Accendere la sorgente di illuminazione microscopio per osservare il campione in-situ con camera CCD. </li><li> Tradurre asse z di fase per trovare all&#39;interfaccia tra il substrato di vetro e il film polimerico. Poi, riorientare microscopio alla profondità desiderata all&#39;interno polimero per patterning fondo-più strato. Z-traduzione durante patterning deve essere nella direzione opposta al vetro polimero interfaccia per evitare dispersione con strutture fabbricate. </li><li> Sblocca raggio laser e set motion-controller di software per tradurre campione in x -, y - z - le direzioni con velocità di 100 micron / sec. Irradiare voxel singolo per 10 msec unnd voxel vicini separati da almeno diversi micrometri per una chiara in-situ di imaging. Impostazione acustoottico frequenza di ripetizione modulatore a 25 Hz produrrà 4 micron spaziatura. Aree esposte al laser conterrà strutture d&#39;argento. </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>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

La chiave per il processo è ottenere una matrice dielettrico drogato che consente fabbricazione ad alta risoluzione, ma non degrada subito dopo la preparazione. Una semplice miscela di PVP, AgNO 3 e H 2 O permette la creazione di alta risoluzione nanostrutture argento che sono incorporati all&#39;interno di una matrice di supporto. Variando il PVP di AgNO3 rapporto cambierà l&#39;energia del laser necessaria per la fabbricazione, e le proprietà potenzialmente altre funzionalità come la r...

un metodo per fabbricare nanostrutture d&#39;argento disconnesse in 3d

A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

Il toolkit nanofabbricazione standard include tecniche volte principalmente a creare modelli 2D in mezzi dielettrici. Creazione di modelli di metallo su una scala inferiore al micron richiede una combinazione di strumenti di nanofabbricazione e diverse fasi di lavorazione dei materiali. Ad esempio, i passaggi per creare strutture metalliche planari usando fotolitografia ultravioletta e litografia a fascio elettronico può includere l&#39;esposizione del campione, lo sviluppo del campione, deposizione del metallo, e decollo metallo. Per creare strutture metalliche 3D, la sequenza viene ripetuta più volte. La complessità e la difficoltà di stoccaggio e allineare più livelli limita implementazioni pratiche di strutturazione metallo 3D utilizzando gli strumenti standard di nanofabbricazione. -Laser a femtosecondi diretta scrittura è emersa come una preminente tecnica di nanofabbricazione 3D. 1,2 laser a femtosecondi sono spesso utilizzati per creare modelli 3D in polimeri e occhiali. 3-7 Tuttavia, metallo 3D diretto scrivendo rimane una sfida. Qui,descrivono un metodo per fabbricare nanostrutture argento incorporati all&#39;interno di una matrice polimerica utilizzando un laser a femtosecondi centrato a 800 nm. Il metodo consente la realizzazione di modelli non realizzabili con altre tecniche, come array 3D di voxel argento sconnessi. 8 pattern metallici disconnesse 3D sono utili per metamateriali pile unitarie quando non sono in contatto tra loro, 9 come metallo dot accoppiata 10, 11 o accoppiato tondino metallico 12,13 risonatori. Le possibili applicazioni includono metamateriali indice negativo, mantelli dell&#39;invisibilità, e lenti perfette. In femtosecondi-laser direct-scrittura, la lunghezza d&#39;onda del laser viene scelto in modo che non siano linearmente fotoni assorbiti nel supporto di destinazione. Quando la durata dell&#39;impulso laser è compresso alla scala dei tempi femtosecondi e la radiazione è ben focalizzato all&#39;interno del bersaglio, l&#39;intensità estremamente alta induce assorbimento non lineare. Più fotoni vengono assorbiti simultanealy causare transizioni elettroniche che portano alla modificazione materiale all&#39;interno della regione concentrato. Usando questo approccio, si può formare strutture nella massa di un materiale piuttosto che sulla sua superficie. La maggior parte dei lavori di scrittura in metallo 3D diretto è concentrata sulla creazione di auto-supportati strutture metalliche. 14-16 Il metodo qui descritto produce sub-micrometriche strutture d&#39;argento che non hanno bisogno di essere auto-sostenuta, perché sono inseriti all&#39;interno di una matrice. Un drogato matrice polimerica è preparata usando una miscela di nitrato d&#39;argento (AgNO3), polivinilpirrolidone (PVP) e acqua (H 2 O). I campioni vengono poi modellati per irraggiamento con un 11-MHz laser a femtosecondi produzione di 50-fs impulsi. Durante l&#39;irradiazione, fotoriduzione di ioni argento è indotta tramite assorbimento non lineare, creando un aggregato di nanoparticelle di argento nella regione focale. Con questo approccio si creano modelli d&#39;argento incorporati in una matrice PVP drogato. Aggiunta traduzione in 3D della sampio si estende il patterning a tre dimensioni.

Acustoottico modulatore e filtri a densità neutra (Figura 1) permettono di controllare la quantità di energia depositata nel campione. Utilizzando una esposizione di 110 impulsi per voxel e 3 nJ per impulso, con la fase traducendo a 100 micron / sec, le strutture argento risultanti sono facilmente visibili attraverso l&#39;in-situ microscopio ottico. Bassi livelli di esposizione laser (riducendo l&#39;energia di impulso e / o il numero di impulsi) portano alle caratteristiche d&#39;argento più ...

-Laser a femtosecondi diretta scrittura viene spesso utilizzato per creare tridimensionali (3D) in modelli di polimeri e bicchieri. Tuttavia, i metalli di patterning in 3D rimane una sfida. Si descrive un metodo per fabbricare nanostrutture argento incorporati all&#39;interno di una matrice polimerica utilizzando un laser a femtosecondi centrato a 800 nm.

Un metodo per fabbricare nanostrutture d&#39;argento disconnesse in 3D

Il kit di strumenti standard per la nanofabbricazione comprende tecniche mirate principalmente alla creazione di pattern 2D in mezzi dielettrici. La creazione di pattern metallici su un...

Questo protocollo descrive la fabbricazione di strutture d'argento all'interno di una matrice polimerica in tre dimensioni mediante un laser a femtosecondi: iniziare mescolando PVP e nitrato d'argento in acqua per ottenere ioni d'argento; rivestire una lamella di vetro con una matrice polimerica usando la soluzione e cuocere per creare uno strato polimerico spesso drogato con ioni d'argento; quindi irradiare lo strato polimerico con impulsi laser a femtosecondi al fine di far crescere strutture d'argento all'interno del polimero. I risultati analitici ottenuti mediante microscopia ottica e microscopia elettronica a scansione mostrano la crescita delle strutture d'argento nei volumi del campione irradiati dal laser. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ad altri metodi, come la fotolitografia UV, è che la scrittura diretta con laser a femtosecondi può creare strutture interne in un unico passaggio, e può farlo in 3D.La chiave di questo processo è una combinazione di reagenti chimici nel campione, poiché limita la crescita dell'argento al volume irradiato dal laser. Un'applicazione di questo metodo comprende la fabbricazione 3D di materiali metallici e dielettrici isotro

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Stampa planare e tridimensionale di inchiostri conduttivi metallici è descritto. Il nostro approccio offre nuove strade per la realizzazione di stampati elettronici, optoelettronici e dispositivi biomedici nei layout insolito alla microscala.

Stampa planare e tridimensionale di inchiostri conduttivi

Presentiamo metodi per la fabbricazione di microstrutture fantasia dei nanotubi di carbonio allineati verticalmente (CNT) e loro impiego come stampi master per la produzione di microstrutture polimero con struttura superficiale organizzata nanoscala. Le foreste sono CNT densificato dalla condensazione del solvente sul substrato, che aumenta notevolmente la loro densità e permette di auto-formazione di forme 3D.

Molding Fabrication, densificazione e Replica di microstrutture 3D Nanotubi di carbonio

La fabbricazione di elettricamente indirizzabili,-aspect-ratio elevato (&gt; 1000:1) nanofili metallici separati da spazi vuoti delle singole nanometri utilizzando sia strati sacrificali di alluminio e argento o monostrati auto-assemblati come modelli è descritta. Queste strutture nanogap sono fabbricati senza una camera pulita o una foto-o fasci elettronici litografiche processi da una forma di spigolo litografia conosciuta come nanoskiving.

Realizzazione nanogap da Nanoskiving

Riportiamo un metodo semplice per la realizzazione di una vasta gamma di densità altissima di ordine verticale nanofili organici piccolo-molecolari. Questo metodo consente la sintesi di complessi heterostructured geometrie nanofili ibridi, che possono essere coltivate su substrati a buon arbitrari. Queste strutture hanno potenziali applicazioni in elettronica organica, optoelettronica, sensori chimici, fotovoltaico e spintronica.

Altissima densità Array of allineato verticalmente Nanofili organici piccola molecolari su substrati arbitrarie

Tridimensionali (3D) travi composte microstrutturata sono fabbricati mediante l'infiltrazione diretta e localizzata di nanocompositi in reti microfluidici porosi 3D. La flessibilità di questo metodo di fabbricazione consente l'utilizzo di diversi materiali termoindurenti e nanocariche al fine di ottenere una varietà di 3D funzionale rinforzati nanocompositi prodotti macroscopiche.

Produzione di tridimensionalmente microstrutturate nanocompositi attraverso Microfluidic Infiltration

Qui, vi presentiamo un protocollo per fabbricare fibre liberamente sospesi micron / sub-micron scala polimeri e strutture "web-like" generati mediante procedura di scrittura diretto automatico per mezzo di un sistema di erogazione a 3 assi.

Prescritto 3-D diretto Redazione di sospensione Micron / sub-micron scala fibra strutture attraverso un sistema di erogazione robotico

Riportiamo un protocollo per combinare la metrologia atomica del microscopio a scansione a effetto tunnel per la modellazione delle superfici con la deposizione selettiva di strati atomici e l'incisione ionica reattiva. Utilizzando un robusto processo che coinvolge numerose esposizioni atmosferiche e trasporto, vengono fabbricate nanostrutture 3D con metrologia atomica.

Atomicamente tracciabile nanostrutture

Un metodo indiretto fabbricazione additivo combinando una stampa 3D di polimeri con una colata centrifuga è delineato per fabbricazione metalli reticolari 3D ottetto (Al e Cu leghe) di lunghezza cella unitaria di 5 mm con uno spessore di 0,5 mm.

Fabbricazione indiretta di Lattice metalli con sezioni sottili Utilizzando Fusione centrifuga

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Un metodo di fabbricazione di conduttori è molto estensibile con argento Nanofili

Dimostriamo la realizzazione di matrici periodiche nanocup oro utilizzando tecniche litografiche colloidale e discutere l'importanza di nanoplasmonic film.

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L'articolo mira a introdurre una procedura di fabbricazione standard e affidabile per lo sviluppo della futura basso nanoelettronica dimensionale.

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Impara a fabbricare nanostrutture d'argento 3D in una matrice polimerica usando la scrittura laser femtosecondo. Questo metodo permette di creare strutture metalliche complesse in un'unica fase per applicazioni in metamateriali ottici.

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