Name: Fabricage van periodieke gouden Nanocup Arrays gebruikmakend van de colloïdale lithografie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: Leer de fabricage van periodieke gouden nanocup-arrays met colloïdale lithografie voor nanotechnologie en plasmonica. Deze schaalbare methode maakt flexibele, transparante nano-plasmonische films voor chemische sensing.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit onderzoek werd uitgevoerd op de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), die wordt beheerd door Battelle Memorial Instituut voor het Department of Energy (DOE) onder Contract nr. DE-AC05-76RL01830. De auteurs erkennen dankbaar steun van de U.S. Department of State via de sleutel verificatie activa Fonds (V) onder Interagency overeenkomst SIAA15AVCVPO10.

1. materiaal voorbereiding <ol><li>verschillende 2 inch silicium wafers plaats in een kwarts-drager voor het reinigen en het silicium-wafels in het plasma etsen systeem laden. Pomp de Vacuuemcel omlaag totdat ten minste 75 mTorr wordt bereikt. Dit kan enkele minuten duren.</li>
	<li>Begint de stroom van O 2 (30 sccm) gas en laat de druk om te stabiliseren. Hiermee stelt u de tijd van de etsen op 15 min. Zodra de kamer druk gestabiliseerd starten de radiofrequentie (RF) 13,56 MHz 250 W plasma. 
	Opmerking: Deze stap reinigt de silicium-wafels van ieder biologisch vervuilt en functionalizes van het oppervlak met gehydroxyleerde (-OH) wordt waardoor een hydrofiele oppervlak.</li>
	<li>Terwijl het wachten op de plasma reiniging stap om te eindigen, verwijder de commercieel aangeschafte polystyreen nanospheres (170 nm diameter, 10% vaste stoffen, 0,5% natrium dodecyl sulfaat) uit de koelkast (4 ° C). Toestaan dat de container opwarmen tot kamertemperatuur.</li>
	<li>Kort vortex (1 min) en bewerk ultrasone trillingen ten (35 kHz, 1 min) de polystyreen nanospheres om te minimaliseren van de agglomeratie nanosphere.</li>
	<li>In een schone glazen ampul, meten van 1,0 mL van de 170 nm polystyreen nanospheres en voeg H 2 O te verkrijgen van een colloïdale suspensie van 5% vaste stoffen 1,0 mL.</li>
	<li>Na 15 min, de stroom O 2 stoppen, de Vacuuemcel vent en verwijderen van de vers schoongemaakte wafeltjes.</li>
</ol> 2. Spin-coating van polystyreen Nanospheres Template <ol><li>Unload het schoongemaakte silicium wafers van de plasma-etser. Vervolgens monteer een 2 inch wafer op de spin-coater. Zorgen voor het goed wordt gecentreerd en dat de O-ring duidelijk van alle puin is. Het vacuüm initiëren en ervoor te zorgen dat de wafer stevig is aangesloten op het podium.</li>
	<li>De parameters van de spin van de spin-coater ingesteld. Deze parameters verschillen afhankelijk van de grootte van de nanosphere. Voor een oplossing van 5% 170 nm nanospheres, stelt u de spin-coater op een 1 stapproces met een tijd van de spin van 1 min, een snelheid van 3000 rpm en een versnelling van 2.000 rpm/s.</li>
	<li>Trekken met een wegwerp injectiespuit, ~ 1 mL van colloïdale suspensie van de flacon. Opzij van de flacon. Neem een 5 µm spuit filter en plaats het aan het einde van de spuit. Druk de spuit totdat een druppel van schorsing geleegd de tip. Het filter verwijdert ongewenste aggregaten en deeltjes die aanzienlijk kan verminderen film kwaliteit.</li>
	<li>Storten genoeg schorsing rechtstreeks in het midden van de wafer zodanig zijn dat ongeveer 2/3 van het oppervlak is bedekt. Probeer te minimaliseren van bubbels, omdat die de kwaliteit van de film kunnen beïnvloeden. Sluit het deksel van de spin-coater en druk op Start. Tijdens dit proces, is het mogelijk om te zien van dunne film storende effecten op het oppervlak van de wafer als de nanospheres zelf monteren. Dit is afhankelijk van de diameter van de nanosphere.</li>
	<li>Verwijder de spin beklede wafer na deactiveren van het vacuüm. Veeg de kom en de deksel van de spin-coater te verwijderen van de overtollige nanospheres.</li>
</ol> 3. Film voor kwaliteitsbeoordeling en voorbereiding voor etsen <ol><li>visueel beoordelen van de kwaliteit van de film zelf geassembleerd door op zoek naar merkbare gebreken zoals strepen of gaten die kunnen zijn veroorzaakt door deeltjes tijdens de spin-coatingproces.</li>
	<li>Beoordelen de kwaliteit van de film door het plaatsen van de wafer onder een optische Microscoop. Graan grenzen en sommige gebreken zijn normaal. Als het zegel grote ongecoate gebieden of voor de hand liggende multilagen heeft, is het noodzakelijk om de rotatie-parameters met het oog op een uniformere film. Elektronenmicroscopie kan ook worden gebruikt om te beoordelen film kwaliteit.</li>
	<li>Zet de lichtbron naar de Microscoop en de focus op het oppervlak van de silicium wafer met een 20 X doelstelling. Beoordeling van de kwaliteit op verschillende plekken in de wafer om uniformiteit.</li>
	<li>De laatste film kwaliteit controleren is het gebruik van scanning elektronen microscopie (SEM) om te visualiseren van de nanosphere zelf-assemblage op nanoschaal. Het is mogelijk om te beoordelen van de mate van multilagen, gaten en graan grenzen/gebreken in heel kleine porties van de wafer relatief snel met behulp van deze techniek.</li>
	<li>Zodra een voldoende film heeft verkregen, plaats de wafer in een oven (107 ° C) gedurende 2 minuten te ontharden de zelf samengestelde nanospheres. Dit helpt stimuleren hechting aan de ondergrond en levert een betere nanopatterned oppervlak na etsen.</li>
</ol> 4. Etsen, metaal afzetting en karakterisering van de optische <ol><li>de ontharde wafer laden in het plasma etser en initiëren van de pomp naar beneden proces.</li>
	<li>Zodra de Vacuuemcel bereikt ten minste 75 mTorr, beginnen de stroom van O 2 (20 sccm) gas en wacht op de druk om te stabiliseren. Starten van de RF-plasma (75 W) voor 165 s.</li>
	<li>Zodra de RF plasma cyclus is voltooid, de stroom O 2 stoppen en de kamer te luchten.</li>
	<li>Het substraat is nu geëtste en klaar voor metalen afzetting. Vervoer van het monster, tot een sputter coater en stort een dunne (20 nm) laagje goud. Variërend van depositie hoeken kan worden gebruikt om de optische eigenschappen van de nanocups wijzigen. In dit geval, metalen afzetting normaal incident aan de ondergrond werd uitgevoerd.</li>
	<li>Na de metalen afzetting, het substraat kan worden gekarakteriseerd met behulp van optische spectroscopie. Richt de microspectrophotometer op het oppervlak van het substraat gemetalliseerde en meten van de spectra van de reflectie. Voor 170 nm geëtst nanosphere arrays, bedroeg de LSPR 615 nm.</li>
	<li>Met drukgevoelige plakband, plaats zachtjes de film in contact met de ondergrond. Kan het nodig zijn om eventuele luchtbellen die gevormd op de interface met behulp van een pincet zijn.</li>
	<li>Zodra de tape in contact met de ondergrond is, de tape kan worden onmiddellijk geschild uit om de nanocups van het oppervlak van het substraat. Zachtjes peel de tape terug en het resultaat is een flexibele en hoekgetrouwe film van goud nanocups.</li>
</ol>

<ol><li>Fang, Y., Sun, M. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/lsa/journal/v4/n6/full/lsa201567a.html">Nanoplasmonic waveguides: towards applications in integrated nanophotonic circuits.</a> Light Sci Appl. 4, e294(2015).</li>
<li>Li, J. F., Anema, J. R., Wandlowski, T., Tian, Z. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+shell+isolated+and+graphene+shell+isolated+nanoparticle+enhanced+Raman+spectroscopies+and+their+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Dielectric shell isolated and graphene shell isolated nanoparticle enhanced Raman spectroscopies and their applications.</a> Chemical Society Reviews. 44 (23), 8399-8409 (2015).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.5b00725">Large Area Plasmonic Color Palettes with Expanded Gamut Using Colloidal Self-Assembly.</a> ACS Photonics. , (2016).</li>
<li>Taylor, A. B., Michaux, P., Mohsin, A. S. M., Chon, J. W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron-beam+lithography+of+plasmonic+nanorod+arrays+for+multilayered+optical+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Electron-beam lithography of plasmonic nanorod arrays for multilayered optical storage.</a> Optics Express. 22 (11), 13234-13243 (2014).</li>
<li>Endo, H., Mochizuki, Y., Tamura, M., Kawai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+Functionalization+of+Periodically+Aligned+Metallic+Nanocup+Arrays+Using+Colloidal+Lithography+with+a+Sinusoidally+Wrinkled+Substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Fabrication and Functionalization of Periodically Aligned Metallic Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography with a Sinusoidally Wrinkled Substrate.</a> Langmuir. 29 (48), 15058-15064 (2013).</li>
<li>Wang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symmetry+breaking+in+individual+plasmonic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Symmetry breaking in individual plasmonic nanoparticles.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (29), 10856-10860 (2006).</li>
<li>Wollet, L., et al. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/ome/abstract.cfm?uri=ome-2-10-1384">Plasmon hybridization in stacked metallic nanocups.</a> Optical Materials Express. 2 (10), 1384-1390 (2012).</li>
<li>Duempelmann, L., Casari, D., Luu-Dinh, A., Gallinet, B., Novotny, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Color+Rendering+Plasmonic+Aluminum+Substrates+with+Angular+Symmetry+Breaking%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Color Rendering Plasmonic Aluminum Substrates with Angular Symmetry Breaking.</a> ACS Nano. 9 (12), 12383-12391 (2015).</li>
<li>King, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Angle-+and+Spectral-Dependent+Light+Scattering+from+Plasmonic+Nanocups%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Angle- and Spectral-Dependent Light Scattering from Plasmonic Nanocups.</a> ACS Nano. 5 (9), 7254-7262 (2011).</li>
<li>Mirin, N. A., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-Bending+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Light-Bending Nanoparticles.</a> Nano Letters. 9 (3), 1255-1259 (2009).</li>
<li>Eggleston, M. S., Messer, K., Zhang, L., Yablonovitch, E., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+antenna+enhanced+spontaneous+emission%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Optical antenna enhanced spontaneous emission.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (6), 1704-1709 (2015).</li>
<li>Bora, M., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4802910?journalCode=apl">Plasmonic black metals in resonant nanocavities.</a> Applied Physics Letters. 102 (25), 251105(2013).</li>
<li>Akselrod, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.6b00357">Efficient Nanosecond Photoluminescence from Infrared PbS Quantum Dots Coupled to Plasmonic Nanoantennas.</a> ACS Photonics. , (2016).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dit protocol toont een goedkope en efficiënte techniek voor het fabriceren van periodieke arrays van Enterprise gold nanocups. Deze techniek is bijzonder voordelige omdat het vermijdt seriële topdown processen zoals electron beam lithografie of gerichte ion beam frezen. De gepresenteerde techniek toont dat verkrijgbare polymere nanospheres zelf kan worden gemonteerd op een eenvoudige manier om te dienen als een nano-sized sjabloon voor verdere verwerking.
Wijzigingen en probleemoplossi...

De opkomst van plasmonics in combinatie met verbeterde Nanofabricage en synthese technieken hebben geleid tot een breed scala aan spannende technologieën zoals sub diffractie beperkt circuity, verbeterde chemische detectie en optische sensor1 ,2,3. In dit protocol tonen we een schaalbare en relatief goedkope techniek staat voor het fabriceren van nanopatterned Enterprise substraten met behulp van commercieel verkrijgbare polymere nanospheres en een etsen-stap gevolgd door metalen afzetting. In tegenstelling tot andere technieken voor het fabriceren van nanopatterned substraten, zoals electron beam lithography4, deze techniek kan snel en efficiënt worden geschaald naar 300 mm wafels en buiten met minimale inspanning en gebruik een overdracht stap voor de productie van flexibele en hoekgetrouwe films5.
Sinds het Romeinse tijdperk weten we dat bepaalde metalen zoals goud en zilver briljante optische eigenschappen hebben kunnen, wanneer zij zijn fijn verdeeld. Vandaag, we begrijpen dat deze metaaldeeltjes een effect genaamd de vertonen "gelokaliseerd oppervlakte plasmon resonantie" (LSPR) wanneer hun afmetingen de nanoschaal benadert. LSPR is analoog aan een staande golf waarin zwak gebonden elektronen gevonden in het metaal coherente oscilleren wanneer licht van bepaalde frequenties de metaaldeeltjes verlicht. Anisotropische nanostructuren zijn van bijzonder belang omdat unieke optische resonanties kunnen ontstaan als gevolg van symmetriebreking6,7,8.
De verlichting van de structuren van de half-shell (nanocup) met licht kan prikkelen elektrische dipool of magnetische dipool plasmon modi, afhankelijk van factoren zoals de hoek van de afzetting van het metaal, de oriëntatie van het substraat met betrekking tot het invallende licht, en de polarisatie van de invallende licht9. Nanocups hebben vaak zijn beschouwd als analoog aan driedimensionale split-ring resonatoren, waarin de resonantiefrequentie kan worden benaderd als een LC-oscillator10,11. De resonantiefrequentie voor de grootte van polymere nanospheres hier gebruikt (170 nm), de hoeveelheid gestort goud (20 nm), en de etsen-tarieven rendement resonantie frequenties verspreid over het zichtbare en nabij-IR.
De optische eigenschappen van de gouden nanocups kunnen worden gemeten hetzij in transmissie of reflectie, afhankelijk van het substraat gebruikt voor spin-coating. In het voorgestelde protocol, die wij hebben gekozen voor 2 inch silicium wafers gebruiken als het substraat en het uitvoeren van metingen van de reflectiecoëfficiënt na metalen afzetting. De metingen werden uitgevoerd met behulp van een Microscoop gekoppeld aan een dispersief spectrometer met halogeen lichtbron. Wij hebben ook succes met het gebruik van glazen substraten, waardoor zowel de transmissie en de reflectie metingen onmiddellijk na de metalen afzetting. Bovendien is deze techniek kan gemakkelijk worden aangepast en is niet beperkt tot 2 inch wafeltjes. Vanwege de brede commerciële beschikbaarheid van kwalitatief hoogwaardige monodispers polymere nanospheres is het eenvoudig afstemmen van de optische eigenschappen van deze structuren door gewoon beginnen met verschillend formaat nanospheres.
In dit protocol, een techniek om het fabriceren van anisotrope half-shell (of nanocup) goud nanostructuren met behulp van een methode genaamd colloïdale litho is aangetoond. Colloïdale lithografie gebruikt zelf-assemblage van zeer monodispers polymere nanosphere snel patroon een substraat dat kan verder worden verwerkt tot een Enterprise substraat na sputter coating van een dun laagje goud. Ook is het mogelijk om te stemmen de anisotropie van het substraat door het kantelen van het monster substraat tijdens metalen afzetting. De resulterende structuren zijn polarisatie-gevoelige vanwege de anisotropie van de gevormde nanostructuur. Hier tonen we een specifieke zaak en uitvoeren van optische karakterisering en astronauten de structuren overbrengen naar een transparante, flexibele film.

<table><tbody><tr><td>Polystyrene microspheres</td><td>Bangs Laboratories, Inc.</td><td>PS02N</td><td>170 nm &ndash; 580 nm diameter</td></tr><tr><td>Silicon wafers</td><td>El-CAT, Inc.</td><td>3489</td><td>300 mm thick, one side polished [100]</td></tr><tr><td>Adhesive tape</td><td>3M</td><td>Scotch 600</td><td></td></tr><tr><td>Spin coater</td><td>Laurell</td><td>WS-650-23B</td><td></td></tr><tr><td>Plasma etcher</td><td>Nordson March&nbsp;</td><td>AP-600</td><td></td></tr><tr><td>Microspectrophotometer</td><td>CRAIC</td><td>380-PV</td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>VWR</td><td>97043-932</td><td></td></tr><tr><td>Scintillation vials</td><td>Wheaton</td><td>986734</td><td></td></tr><tr><td>5 um syringe filter</td><td>Millex</td><td>SLSV025LS</td><td></td></tr><tr><td>Oxygen gas</td><td>Oxarc</td><td>PO249&nbsp;</td><td>Industrial Grade 99.5% purity</td></tr><tr><td>Vaccum pump</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>Edwards 28</td><td></td></tr><tr><td>Disposable syringes</td><td>Air Tite Products Co.</td><td>14-817-25</td><td>1 mL capacity</td></tr><tr><td>Water</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>W4502</td><td></td></tr></tbody></table>

fabricage van periodieke gouden nanocup arrays gebruikmakend van de colloïdale lithografie

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

In de afgelopen jaren, is het gebied van plasmonics zoals onderzoekers hebben aangetoond interessante toepassingen aan chemische en optische sensing in combinatie met nieuwe nanofabrication technieken gerelateerde geëxplodeerd. Een plasmon is een quantum van ladingsdichtheid trilling die nanoschaal metalen zoals goud en zilver unieke optische eigenschappen leent. In het bijzonder vertonen goud en zilver-nanodeeltjes gelokaliseerde oppervlakte plasmon resonanties-collectief ladingsdichtheid oscillaties op het oppervlak van de nanoparticle-in het zichtbare spectrum. Hier, richten we ons op de fabricage van periodieke arrays van anisotrope Enterprise nanostructuren. Deze half-shell (of nanocup) structuren kunnen vertonen extra unieke licht-buigen en polarisatie-afhankelijke optische eigenschappen die eenvoudige isotrope nanostructuren kan niet. Onderzoekers zijn ook geïnteresseerd in de fabricage van periodieke arrays van nanocups voor een breed scala aan toepassingen, zoals goedkope optische apparaten, oppervlakte-enhanced Raman verstrooiing en knoeien indicatie. We presenteren een schaalbare techniek gebaseerd op colloïdale lithografie waarin het is mogelijk om gemakkelijk het fabriceren van grote periodieke arrays van nanocups met behulp van draai-coating en zelf gemonteerd verkrijgbare polymere nanospheres. Elektronen microscopie en optische spectroscopie van de zichtbaar voor nabij-infrarood (in de buurt van-IR) werd uitgevoerd om te bevestigen van succesvolle nanocup fabricage. We sluiten met een demonstratie van de overdracht van nanocups naar een flexibele, hoekgetrouwe kleeffilm.

Gouden nanocups werden opgesteld op basis van 170 nm diameter polystyreen nanospheres. Na gloeien voor 2 min op 107 ° C en etsen met een 75 W, 20 sccm O2 plasma voor 165 s, de resulterende film werd gekenmerkt met behulp van SEM (Figuur 1). Om te beoordelen van de kwaliteit van de rotatie-gegoten film, optische microscopie-in aanvulling op visuele inspectie-mei worden gebruikt (Figuur 2). Kwalitatief hoogwaardige films...

We tonen de fabricage van periodieke gouden nanocup arrays gebruikmakend van de colloïdale lithografische technieken en bespreken het belang van nanoplasmonic films.

Fabricage van periodieke gouden Nanocup Arrays gebruikmakend van de colloïdale lithografie

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Het algemene doel van deze procedure is het vervaardigen en karakteriseren van periodieke arrays van gouden nanokoppies met behulp van een goedkope en eenvoudige techniek genaamd colloïdale lithografie. Gouden nanokoppies of nanoshells hebben unieke optische eigenschappen die toepassing hebben gevonden in gebieden zoals niet-lineaire optica, metamaterialen en chemische detectie. In deze video leert u hoe u flexibele, transparante nanoplasmonische array-films kunt vervaardigen met behulp van een goedkope techniek die is gebaseerd op de zelfassemblage van sterk monodisperse polystyreen nanosferen.Deze aanpak heeft het voordeel van schaalbaarheid in vergelijking met seriële processen zoals EUV-lithografie. Deze films, bestaande uit periodieke arrays van gouden nanocups of nanoshells, hebben toepassingen variërend van chemische detectie en manipulatie-indicatie tot fotovoltaïca. Bovendien is het eenvoudig om de plasmonresonantie van deze films af te stemmen van het zichtbare spectrum tot het nabij-infrarood, afhankelijk van de gewenste toepassing.Deze video beschrijft de fabricage van gouden nanokop-arrays op een offer-siliconesubstraat, de optische karakterisering van de resulterende structuren en de overdracht van de films naar een transparante adhesieve film. Plaats eerst verschillende siliciumwafers in een kwartshouder voor plasmareiniging. Dit garandeert een schoon hydrofiel oppervlak, wat essentieel is voor de zelfassemblage van de polymere nanosferen.Plaats vervolgens de kwartshouder in het plasmasysteem en start het vacuüm. Het systeem werd geconfigureerd voor een zuurstofplasmareiniging van 15 minuten bij 250 watt met een debiet van 30 SCCM zuurstof. Terwijl de siliciumwafers worden gereinigd met plasma, haalt u de polystyreen nanosfeeroplossing uit de koelkast en laat u deze opwarmen tot kamertemperatuur.Om een uniforme oplossing te waarborgen, wordt de oplossing kortstondig gedurende één minuut gevortexd. Soniceren vervolgens de oplossing gedurende één minuut. Om een monolaag te verkrijgen tijdens het spin-coaten, is het over het algemeen noodzakelijk om de stockoplossing van 10 gewichtsprocent nanosferen te verdunnen.Om dit te doen, gebruiken we schoon water van hoge zuiverheid om de nanosfeeroplossing te verdunnen tot vijf gewichtsprocent vaste stof. Verwijder de schone siliciumwafers uit het plasmasysteem en inspecteer deze op verontreinigingen zoals stof of organische residuen. Als een wafer acceptabel is, bevestig deze dan in het midden van de spincoater en start het vacuüm.Stel vervolgens de spin-coater in op de juiste snelheid, versnelling en spinduur. Dit varieert afhankelijk van de grootte en de concentratie van de gebruikte polystyreen-nanosferen. Stel de spin-coater in dit geval in op 3, 000 rpm met 2, 000 rpm per seconde gedurende één minuut om een monolayer-dekking te verkrijgen.Neem een verdunde nanoseferoplossing en trek met een plastic injectiespuit ongeveer één milliliter van de nanoseferoplossing op. Bevestig vervolgens een filter van vijf micron op het uiteinde van de spuit. Dit helpt om eventuele agglomeraten te verwijderen die de kwaliteit van de zelfgeassembleerde film negatief zouden beïnvloeden.Houd de spuit boven de draaiende spincoater en druk op de zuiger totdat er een druppel nanoseferoplossing is vrijgekomen. Doseer vervolgens in een vloeiende beweging voldoende oplossing op het midden van de wafer totdat ongeveer 2/3 van de wafer is bedekt. Sluit het deksel en start de spincyclus.Wacht tot de centrifugecyclus is voltooid, laat vervolgens het vacuüm los, open het deksel en verwijder de wafer. Veeg de binnenkant van de spin coater schoon en zorg ervoor dat alle overtollige nanosfeeroplossing wordt verwijderd. Voordat u verdergaat, is het essentieel om de kwaliteit van de gesponnen film te evalueren.Ten eerste kunnen we door middel van visuele inspectie zoeken naar defecten veroorzaakt door luchtbellen, stof of agglomeraten. Vervolgens kunnen we optische microscopie gebruiken om de kwaliteit van de film verder te evalueren. Na het inschakelen van de lichtbron en het plaatsen van het monster onder het objectief, kunnen we de kwaliteit van de film duidelijk beoordelen, inclusief de vorming van multilagen, defecten of gaatjes.Op deze afbeeldingen zien we een film van hoge kwaliteit, een film met meerdere lagen en een film met gaten. De laatste techniek om de filmkwaliteit te evalueren is het gebruik van scanning elektronenmicroscopie. Hiermee kunnen we de film op nanoschaal visualiseren.Na het evalueren van de kwaliteit van de film moeten we nu de nanosferen aan het substraat sinteren. Plaats het substraat in een oven op 107 °C gedurende ongeveer twee minuten. Haal het substraat uit de oven en laat het kort afkoelen tot kamertemperatuur.Breng vervolgens het geannealde substraat over naar het plasmasysteem voor etsing. Stel het plasmasysteem in op 75 watt, 20 SCCM zuurstof en een etstijd van 175 seconden. Start de zuurstofstroom.Wacht tot de druk is gestabiliseerd en start het RF-plasma. Zoals getoond, etst zuurstofplasma de polystyreen nanosferen isotroop, wat resulteert in een periodiek rooster van gelijkmatig verdeelde sferen. Breng na het etsen een tussenlaag van 29 nm goud aan met behulp van sputtercoating.Anisotrope structuren kunnen worden gemaakt door de depositiehoek te variëren. Voor deze monsters werd goud loodrecht op het substraat gedeponeerd. Hier links wordt een wafer van twee inch getoond met spin-cast polystyreen nanosferen.Rechts is een wafer te zien na de gouddepositie. Een microspectrofotometer wordt gebruikt om de optische eigenschappen van de array met gouden nanobekers op het siliconensubstraat te meten. De plasmonresonantiepiek bevindt zich op ongeveer 650 nanometers.De laatste stap van dit protocol is het overbrengen van de array met gouden nanocupjes naar een flexibele en conforme film. Wij gebruiken transparante, drukgevoelige plakband om deze snelle en eenvoudige lift-off techniek uit te voeren. Neem een strook plakband en plaats deze voorzichtig in contact met het met goud gecoate substraat.Het kan nodig zijn om voorzichtig eventuele luchtbellen te verwijderen die zich tussen het waferoppervlak en de tape hebben gevormd. Zodra de tape goed contact heeft gemaakt met het substraat, wordt de tape voorzichtig afgepeld. Wanneer de tape volledig is verwijderd, is het resultaat een flexibele en conforme film van periodiek gerangschikte nanokopjes.Met deze methode werden nanoplasmonische films gefabriceerd middels colloïdale lithografie, plasmapetsen en metallisatie, waarbij de polystyreen-nanosferen fungeerden als een zelf-assemblerend sjabloonmasker voor de depositie van metalen nanobekers. De resultaten van het fabricageproces werden geverifieerd met behulp van scanning elektronenmicroscopie. Hier zien we de micrografieën van de zelf-assemblerende monolaag van polystyreen-nanosferen, de geëtste nanosferen en de nanobekers na metaaldepositie.De optische eigenschappen van deze films omvatten een goede lichttransmissie tot ongeveer 70% in het zichtbare spectrum, terwijl een duidelijk identificeerbare plasmonresonantie behouden blijft. Colloïdale lithografie is een snelle, potentieel goedkope techniek voor het vervaardigen van nanoplasmonische films. Deze techniek vereist enkel algemeen beschikbare apparatuur en nanoplasmonische films kunnen in slechts enkele uren worden geprepareerd.Hier hebben we laten zien hoe deze techniek kan worden gebruikt om films te maken die bestaan uit periodieke arrays van gouden nanokopjes met een plasmonische respons in het zichtbare spectrum. Zodra u deze techniek onder de knie heeft, zult u in staat zijn om een breed scala aan nanoplasmonische films te fabriceren met optische responsen in zowel het zichtbare als het nabij-infrarode spectrum.

fabrication-periodic-gold-nanocup-arrays-using-colloidal

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Alkanethiolate gestabiliseerd goudcolloïden bekend als monolayer beschermd clusters (MPL) zijn gesynthetiseerd, gekarakteriseerd, en geassembleerd in dunne films als een adsorptie-interface voor eiwitten monolaag elektrochemie van eenvoudige redox eiwit...

Synthese, Vergadering, en de karakterisatie van monolaag Protected gouden nanodeeltjes Films voor eiwit monolaag Elektrochemie

Femtoseconde-laser direct-writing wordt vaak gebruikt om drie-dimensionale (3D) patronen te creëren in polymeren en glazen. Echter, patronen metalen in 3D blijft een uitdaging. We beschrijven een werkwijze voor het vervaardigen zilver nanostructuren ingesloten in een polymere matrix met een femtosecondelaser gecentreerd bij 800 nm.

Een methode om Disconnected Silver Nanostructuren Vervaardig in 3D

Dit document presenteert een gedetailleerde fabricage protocol voor gate-gedefinieerde halfgeleider laterale quantum dots op galliumarsenide heterostructuren. Deze nanoschaal apparaten worden gebruikt om enkele elektronen vangen voor gebruik als quantum bits in quantum information processing of voor andere mesoscopic experimenten zoals coherent geleidingsmetingen.

Nanofabricage van Gate-gedefinieerde GaAs / AlGaAs Lateral Quantum Dots

Wij rapporteren over technieken micropattern nanoporeuze gouden dunne films via stencilafdruk en fotolithografie, alsook werkwijzen cultuur brengen van cellen op microschaal vervaardigde patronen. Verder beschrijven we beeld analysemethoden morfologie van het materiaal en de gekweekte cellen met behulp van scanning elektronenmicroscopie en fluorescentie microscopie technieken karakteriseren.

Microfabricage van Nanoporeuze Gold Patronen voor Cell-materiaal Interaction Studies

We rapporteren een eenvoudige methode voor het vervaardigen van een ultrahoge dichtheid reeks van verticaal besteld klein-moleculaire biologische nanodraden. Deze methode maakt het mogelijk voor de synthese van complexe heterostructured hybride nanodraad geometrieën, die goedkoop kunnen worden gekweekt op willekeurige substraten. Deze structuren hebben potentiële toepassingen in organische elektronica, opto-elektronica, chemische sensing, fotovoltaïsche en spintronica.

Ultrahoge dichtheid Array of verticaal uitgelijnd klein-moleculaire biologische Nanodraden inzake willekeurige Substrates

Een eenvoudige, robuuste en schaalbare techniek om functionaliseren en zelf te monteren macroscopische nanodeeltjes-ligand monolaag films op-template gratis substraten wordt beschreven in dit protocol.

Een techniek om functionaliseren en zelf-assembleren Macroscopisch Nanoparticle-ligand Monolayer Films op-Sjabloonloze Substrates

Een protocol voor het colloïdale synthese van zilver nanocubes en de fabricage van plasmonische nanoschaal patch antennes met sub-10 nm gaten wordt gepresenteerd.

Colloïdaal Synthese van Nanopatch Antennes for Applications in Plasmonics en Nanofotonica

Hier presenteren we een protocol voor de fabricage van kleurovergang nanopattern platen via thermische nanoimprinting en de methode van het screenen van reacties van menselijke endotheliale voorlopercellen op de nanostructuren. Met behulp van de beschreven technologie, is het mogelijk om te produceren van een steiger die fysieke stimuli cel gedrag kunt bewerken.

Fabricage van kleurovergang Nanopattern door thermische Nanoimprinting techniek en Screening van de reactie van menselijke Endothelial kolonie-vormende cellen

Dit protocol gegevens een nieuwe nano-productie-techniek die kan worden gebruikt om controleerbaar en aanpasbare nanoparticle films over grote gebieden op basis van de zelf-assemblage van de dewetting van verkapte metalen films.

Groot gebied substraat-gebaseerde Nanofabrication van controleerbaar en aanpasbare gouden nanodeeltjes Via afgetopte Dewetting

Hier wordt een nanosfeerlithografiemethode beschreven voor parallelle fabricage van zero-mode golfgeleiders, die arrays van nanoapertures zijn in een met metaal beklede glazen microscopie coverslip voor beeldvorming met één molecuul bij nano- tot micromolarconcentraties van fluoroforen. De methode maakt gebruik van colloïdale kristal zelfassemblage om een waveguide sjabloon te maken.

Fabricage van Zero Mode Waveguides voor hoge concentratie single molecule microscopie

Een protocol voor het synthetiseren van ~12 nm diameter gouden nanodeeltjes (Au nanodeeltjes) in een organisch oplosmiddel wordt gepresenteerd. De gouden nanodeeltjes zijn afgedekt met oleylamine liganden om agglomeratie te voorkomen. De gouden nanodeeltjes zijn oplosbaar in organische oplosmiddelen zoals tolueen.

Gouden nanodeeltjessynthese

Leer de fabricage van periodieke gouden nanocup-arrays met colloïdale lithografie voor nanotechnologie en plasmonica. Deze schaalbare methode maakt flexibele, transparante nano-plasmonische films voor chemische sensing.

Fabricage van periodieke gouden Nanocup Arrays gebruikmakend van de colloïdale lithografie

Meer video's verkennen