3D Disconnected Gümüş Nanoyapılar Fabrikasyona için Bir Yöntem

Bu protokol, femtosaniye lazer kullanarak bir polimer matris içerisinde üç boyutlu gümüş yapıların üretilmesini detaylandırmaktadır; işleme, polimer matris içinde gümüş iyonları elde etmek için PVP ve gümüş nitratın su içinde karıştırılmasıyla başlanır, ardından cam lam polimer matris çözeltisi ile kaplanır ve gümüş iyonları katkılı kalın bir polimer tabakası oluşturmak için pişirilir, son olarak polimer içerisinde gümüş yapıların büyümesini sağlamak amacıyla polimer tabakası femtosaniye lazer darbeleri ile ışınlanır. Optik mikroskopi ve taramalı elektron mikroskobundan elde edilen analitik sonuçlar, numunenin lazerle ışınlanmış hacimlerinde gümüş yapısının büyümesini göstermektedir. Bu tekniğin UV fotolitografi gibi diğer yöntemlere göre temel avantajı, femtosaniye lazerle doğrudan yazımın orta yapıları tek bir adımda ve 3B olarak oluşturabilmesidir.

Bu sürecin püf noktası, numunedeki kimyasal reaktiflerin bir kombinasyonudur çünkü bu kombinasyon gümüş büyümesini lazerle belirlenmiş hacimle sınırlar. Bu yöntemin uygulamaları arasında, kızılötesi ve optik dalga boyları için izotropik metal, dielektrik metamalzemelerin 3B fabrikasyonu yer almaktadır. Bir beherde sekiz mililitre su ölçün.

206 miligram polivinilpiridin ekleyin ve çözelti berraklaşana kadar karıştırın. Ardından 210 miligram gümüş nitrat ekleyin ve karıştırarak çözün. Şimdi damla döküm yöntemini kullanarak bir cam lamı gümüş çözeltisi ile kaplayın ve cam lamları 100 °C'lik fırında 30 dakika boyunca pişirin.

İşlem görmüş lamları çıkarın ve 30 dakika boyunca soğutun. Optik düzenek; bir titanyum safir lazer, bir faraday izolatörü, bir darbe sıkıştırıcı, bir kuo optik modülatörü, bir indie filtre, CCD kameralı ev yapımı bir mikroskop ve üç eksenli bir öteleme tablasından oluşmaktadır. Lazer ışınını mikroskop boyunca tamamen hizalayın.

Objektifi numune tutucuya hizalayın. Tüm düzenek, titreşim izolatörlü bir optik masa üzerinde olmalıdır. Mikroskop objektifinden sonra 50 femtosaniye darbe elde etmek için kompresörü ayarlayın.

Ayrıca, üç nano çift darbe elde etmek için nötr yoğunluk filtrelerini ayarlayın. Objektiften sonra, lazer spot boyutunun mikroskop objektifinin arka açıklığından daha büyük olduğundan emin olun. Ardından, örneğin ışınlandığı 10 mikrosaniyelik pozlama pencereleri oluşturmak için al optik modülatörünü ayarlayın.

Tekrarlama hızını 25 hertz olarak ayarlayın. Lazer ışınını mikroskoba ulaşmadan önce engelleyin. Örneği üç eksenli bir taşıma tablasına yerleştirin.

Femtosaniye lazer darbelerinin ışın yolu, görüntüleme mikroskobu objektifinden geçmeli ve numunenin içine odaklanmalıdır. Numuneyi C iki'de gözlemlemek için mikroskop aydınlatma kaynağını değiştirin. CCD kamera kullanarak, cam alt tabaka ile polimer film arasındaki ara yüzü bulmak için sahnenin Z eksenini kaydırın.

Ardından mikroskobu polimer içindeki istenen derinliğe yeniden odaklayın. En alt katmanın desenlenmesi için lazer ışınının önündeki engeli kaldırın. Hareket kontrol yazılımını, örneği x, Y ve Z yönlerinde saniyede 100 mikron hızla hareket ettirecek şekilde ayarlayın.

Desenleme sırasındaki Z ekseni ötelemesi, imal edilen yapıların engellenmemesi için cam polimer ara yüzeyinden uzaklaşan yönde olmalıdır. Karartılmış lazerle maruz bırakılan foxhole yapıları gümüş içerir. Puls enerjisi ve maruz kalma süresi.

Gümüş noktaların boyutunu, özel optik modülatör frekansını ve numune taşıma hızını belirleyin. Aralık mesafesini belirleyin. Mevcut ayarlar, netlik için dört mikrometre periyoda sahip büyük noktalar oluşturmaktadır.

C iki görüntülemede, AO optik modülatörü ve nötr yoğunluk filtreleri, numuneye aktarılan enerji miktarının hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar. Örneğin, gümüş yapılar, voksel başına 110 darbe ve darbe başına üç nano joule pozlama ile sahnenin saniyede 100 mikron hızla ilerlemesiyle NC iki optik mikroskobu altında kolayca görülebilmektedir. Optik mikroskopi görüntülerinin bu 3D render'ında, fabrikasyon numunesi, başka bir gümüş nokta dizisinin üzerindeki gümüş noktalardan oluşan bir diziden meydana gelmektedir.

Polimer matris tarafından yerlerinde tutulurlar. Veriler ayrıca, numuneler mikroskop objektifinden uzaklaştırıldıkça farklı özelliklerin net odak noktasına girip çıkmasıyla canlandırılan ardışık optik mikroskopi görüntüleri olarak da görselleştirilebilir. Bu video, daha önce 3D olarak render edilmiş numuneyi göstermektedir.

Bu video, Z yönünde spiral şeklinde ilerleyen iki nokta deseni göstermektedir. Üretilen gümüş yapıların yüksek çözünürlüklü görüntüleri, bir taramalı elektron mikroskobu kullanılarak da elde edilebilir. Bu numune, doğrudan cam altlık üzerine üretilmiş noktalardan oluşan 2B bir diziden oluşmaktadır.

Gümüş yapıların alt mikrometre boyutunda olduğuna dikkat edin. Bu videoyu izledikten sonra, femtosaniye lazer kullanarak bir polimer matris içinde üç boyutlu gümüş yapılarının nasıl oluşturulacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Lazerler ve kimyasarlarla çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken her zaman uygun koruyucu ekipman giymeniz gerektiğini unutmayın.

Bu teknik, yeni tasarımların ve metamalzemelerin keşfedilmesini ve diğer tekniklerle üretilemeyen cihazların imal edilmesini mümkün kılar.