플라즈몬과 나노 포토닉스의 응용 프로그램에 대한 Nanopatch 안테나의 콜로이드 합성

이 실험 절차의 전반적인 목표는 크게 향상된 형광과 같은 맞춤형 광 물질 상호 작용을 가능하게 할 수 있는 나노 패치 안테나를 제작하는 기술을 시연하는 것입니다. 이 방법은 나노광자 및 플라즈몬 커뮤니티의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있으며, 예를 들어 높은 형광 향상을 달성하고 다른 관련 하위 프로세스를 제어하는 방법과 같은 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 나노 안테나의 대규모 제작을 가능하게한다는 것입니다., 여기서 중요한 기능 크기는 단일 나노 미터 규모로 제어 할 수 있습니다.

이 절차를 시연하는 사람은 박사 후 연구원인 Thang Hoang과 제 연구실의 대학원생인 Jiani Huang입니다. 청소된 둥근 바닥 플라스크를 액체 속으로 약 10mm 깊이의 가열 수조에 담그어 합성 절차를 시작합니다. 그런 다음 마이크로피펫을 사용하여 바닥이 둥근 플라스크에 10mL의 에틸렌 글리콜(EG)을 넣습니다.

플라스크에 캡을 씌우고 20분 동안 기다립니다. 이 단계의 목적은 EG로 플라스크를 청소하는 것입니다. 20분 후 캡을 제거한 다음 바닥이 둥근 플라스크를 가열 수조에서 들어 올립니다. 전체 CL을 가져 가라.amp EG 용액이 뜨거우므로 아웃하십시오.

EG 10mL를 폐기 용기에 붓고 자석 교반 막대가 떨어지지 않도록 합니다. 플라스크를 가열 수조에 다시 넣습니다. 마이크로피펫을 사용하여 플라스크에 EG 5mL를 넣고 캡을 씌웁니다.

5분 동안 기다린 후 캡을 제거하고 마이크로피펫을 사용하여 60마이크로리터의 하이드로설파이드나트륨 수화물을 플라스크에 넣습니다. 캡을 다시 씌우고 2분 동안 기다립니다. 2분 후 캡을 제거하고 마이크로피펫을 사용하여 500마이크로리터의 염산 용액을 플라스크에 넣습니다.

즉시 마이크로피펫을 사용하여 PVP 용액 1.25mL를 플라스크에 넣은 후 캡을 다시 씌우고 2분 동안 기다립니다. 캡을 제거한 후 마이크로피펫을 사용하여 400마이크로리터의 트리플루오로아세테이트는 은 용액을 플라스크에 넣고 캡을 다시 끼웁니다. 2.5시간 동안 기다립니다.

은 나노 큐브는이 단계에서 형성됩니다. 이 시간 동안 실내 조명을 최소한으로 줄이십시오. 2.5시간 후 히터를 끄되 바닥의 액체가 타지 않도록 교반은 켜둔 상태로 두십시오.

cl 사용amp 플라스크를 가열 수조 위로 올리고 캡을 제거합니다. 그런 다음 가열 수조에서 플라스크를 제거하여 더 빨리 식힐 수 있습니다. 약 20분 후 플라스크에 아세톤 5mL를 넣습니다.

솔루션을 잘 혼합하기 위해 소용돌이치십시오. 결국 용액의 총 부피는 12mL입니다. 마이크로피펫을 사용하여 최종 용액을 8개의 더 작은 1.5mL 플라스틱 튜브로 옮깁니다.

이 8개의 튜브를 5, 150G의 속도로 10분 동안 원심분리합니다. 결과적으로 모든 은 나노 큐브는 튜브 바닥에 있습니다. 마이크로피펫을 사용하여 상단 상층액을 제거하고 각 튜브의 바닥에 약 100마이크로리터를 남깁니다.

그런 다음 각 튜브에 1mL의 탈이온수를 추가합니다. 튜브를 소용돌이치고 초음파 처리합니다. 나노 큐브는 이제 주로 탈 이온수에 현탁되어 있습니다.

원심분리-재부유 단계를 한 번 더 반복합니다. 먼저, 금 필름을 PAH 용액에 5분 동안 침지하여 폴리알렐레아민 염산염 또는 PAH 층을 증착합니다. 그 결과 약 1나노미터 두께의 금 필름 위에 PAH 층이 생성됩니다.

5분 후 깨끗한 탈이온수를 사용하여 금 필름을 헹굽니다. 이제 금 필름 위에 단일 PAH 레이어가 있습니다. 다음으로, 단일 PAH 층이 있는 금 필름을 염화나트륨 용액에 1분 동안 침지시킵니다.

다음으로, 단일 PAH 층이 있는 금 필름을 폴리스티렌 설포네이트 또는 PSS 용액에 5분 동안 담급니다. 그 결과 PAH 층 위에 약 1나노미터 두께의 PSS 층이 생성됩니다. 이 과정을 계속하여 금 필름에 총 5개의 고분자 전해질 층을 증착합니다.

100마이크로리터의 25마이크로몰 시아닌-5 용액을 샘플 표면에 떨어뜨립니다. 그런 다음 용액 방울 위에 깨끗한 덮개 슬립을 놓습니다. 시아닌-5 분자는 상단 고분자 전해체 층에 균일하게 통합됩니다.

10분 후 탈이온수로 샘플을 헹구고 깨끗한 질소 가스를 사용하여 건조시킵니다. 나노 패치 안테나를 형성하려면 탈이온수를 사용하여 준비된 나노 큐브 용액을 100배 희석하여 개별 나노 패치 안테나의 광학 연구를 가능하게 합니다. 마이크로피펫을 사용하여 희석된 나노큐브 용액 20마이크로리터를 깨끗한 커버 슬립에 떨어뜨립니다.

샘플을 커버 슬립에 2분 동안 접촉시킵니다. 결과적으로, 은 나노 큐브는 여기에서 합성 된 나노 큐브가 음전하를 띠고 상단 PAH 층이 양전하를 띠기 때문에 상부 말단 PAH 층에 고정됩니다. 2분 후 탈이온수로 샘플을 헹구고 깨끗한 질소 가스를 사용하여 건조시킵니다.

여기에 표시된 것은 이 절차에서 얻은 은 나노큐브의 대표적인 주사 전자 현미경 이미지입니다. 여기서, 샘플은 나노 큐브의 희석되지 않은 용액을 사용하여 제조되었습니다. 샘플은 이 이미지에서 10번, 100번 희석되었습니다.

모든 경우에, 약 10 나노 미터의 곡률 반경을 갖는 날카로운 모서리가 특징 인 비교적 균일 한 크기의 나노 큐브가 관찰됩니다. 여기에 표시된 것은 시아닌-5 염료 분자가 내장된 최종 나노패치 안테나의 대표적인 광학적 특성입니다. 나노패치 안테나 앙상블의 반사 측정은 650나노미터에서 특징적인 플라즈몬 공명을 보여줍니다.

개별 나노 안테나의 산란 측정은 동일한 파장에서 공진을 나타내지만 너비가 더 좁습니다. 샘플의 암시야 이미지는 균일한 빨간색을 가진 회절 제한 반점을 보여주며, 이는 대부분의 나노패치 안테나가 제작된 나노큐브의 우수한 크기 균질성으로 인해 매우 유사한 공명을 갖는다는 것을 나타냅니다. 마지막으로, 내장된 시아닌-5 염료 분자의 큰 형광 향상이 관찰됩니다.

이 제작 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 5시간 안에 완료할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 나노포토닉스 및 플라즈모닉스 분야의 연구자들이 발광 다이오드, 고효율 광반사기 및 양자 정보 과학을 포함한 une-surface 광전자 장치의 기본적인 응용 금속 상호 작용 및 잠재적 응용 분야를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 향상된 빛-물질 상호 작용을 가능하게 하기 위해 콜로이드 합성된 은 나노큐브를 사용하여 나노패치 안테나를 제작하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.