Name: Akım Taşıyan Gümüş Nanotellerde Plazmonik Taşınımın Değerlendirilmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-11T13:45:00.000+00:00
Duration: 9 min
Description: Keşfedin, elektron ve yüzey plazmonlarını aynı anda taşıyan gümüş nanotellerle plazmonik devre tasarımını. Elektron demeti litografisi ve sızıntı radyasyon mikroskobu kullanarak nanoteknoloji uygulamaları için entegre optik sistemler geliştirin.

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

Bu sonuçlara yol açan araştırma, Avrupa Topluluğu'nun Yedinci Çerçeve Programı FP7/2007–2013 Hibe Sözleşmesi 306772 No'lu Hibe Sözleşmesi ve ERC-2007-StG No. 203872-COMOSYEL Hibe kapsamında Avrupa Araştırma Konseyi'nden fon almıştır. Bu çalışma aynı zamanda kısmen Grant Plastips (ANR-09-BLAN-0049) altındaki Agence Nationale de la Recherche (ANR) tarafından finanse edilmektedir. A. S., PARI programı kapsamında Région de Bourgogne'dan doktora sonrası bursuna teşekkür eder. MS, Çin Burs Konseyi'nden bir maaş kabul ediyor. DJ, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı'ndan 11004182 ve 61036005 Hibeleri için destek aldığını kabul eder.

1. Gümüş Nanotellerin Kolloidal Bir Çözeltisinin Sentezi
Pürüzsüz yüzeyli ve homojen yapıya sahip gümüş nanoteller (Ag NW'ler), modifiye poliol destekli bir yöntem6 kullanılarak sentezlenir. Ag NW'lerin tipik bir sentezinde, aşağıdaki prosedürler adım adım gerçekleştirilir:
<ol>
	<li>100 ml önceden temizlenmiş, yuvarlak tabanlı kapaklı bir şişeye 12 ml etilen glikol (EG) dökün.</li>
	<li>Çözeltiyi 150 ° C'de 1 saat boyunca yağ banyosunda (dimetilsilikon) 260 rpm'de manyetik karıştırma ile ısıtın.</li>
	<li>Damlatarak 4 ml AgNO3 (EG çözeltisinde 0.2 M) ekleyin. Bu işlem sırasında, reaksiyon çözeltisinin rengi renksizden şeffaf parlak sarıya değişir, bu da gümüş kristal tohumların büyümesini gösterir.</li>
	<li>Reaksiyon çözeltisine bir pipet ile 4 ml poli- (vinilpirolidon) (PVP) çözeltisi (EG çözeltisinde konsantrasyon 22.2 mg / ml'dir) yavaşça enjekte edin. Reaksiyonda, EG hem çözücü hem de indirgeyici ajan olarak görev yapar ve PVP, gümüş tek kristalin belirli bir yönde büyümesini sağlar.</li>
	<li>Reaksiyon şişesini bir kapakla örtün. 150 dakika sonra, çözeltinin rengi açık sarıdan adaçayı yeşiline değişir. Son olarak, kolloid bulanık, gümüş-gri görünür.</li>
	<li>Çözeltinin sıcaklığını azaltmak için şişeyi buz gibi soğuk bir su banyosuna yerleştirerek reaksiyonu durdurun.</li>
	<li>1 ml kolloidal çözeltiyi 3 ml aseton ile doldurulmuş bir santrifüj tüpüne aktarın.</li>
	<li>Tüpü 25 dakika boyunca 600 x g'da santrifüjleyin.</li>
	<li>Süpernatanı çıkarın ve 4 ml DI su ekleyin.</li>
	<li>EG ve PVP fazlalığını gidermek için 1.8-1.9 adımlarını en az 3 kez tekrarlayın.</li>
</ol>
2. Elektron Işını Litografisi ile Cam Alt Tabaka Üzerinde Makroskopik Hizalama Yer İşaretlerinin Hazırlanması
<ol>
	<li>Yağa daldırma mikroskobu için kalibre edilmiş bir mikroskop kapak camı N°1 1/2'yi ultrasonik bir banyo kullanarak seyreltilmiş konsantre sabun çözeltisinde [1:3] temizleyin.</li>
	<li>Önce büyük miktarda DI su ile durulayın, ardından izopropanol ile ikinci bir yıkama yapın. Kapak fişini nitrojen ile kurutun.</li>
	<li>160 ml poli (metil metakrilat) (PMMA) elektron ışını direncini pipetleyin (reaktifler tablosuna bakın) ve NW kaplı substratı aşağıdaki ardışık kaplama parametreleriyle döndürün:
	<ol>
		<li>10 x g hızında 4 saniye ve 4 x g/sn hızlanma.</li>
		<li>350 x g hızında 1 saniye ve 200 x g/sn hızlanma.</li>
		<li>700 x g hızında 60 saniye ve 200 x g/sn hızlanma.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Numuneyi 170 °C'de sıcak bir tabakta 10 dakika pişirin.</li>
	<li>Prosedürün sonunda kalkışı kolaylaştırmak için ikinci bir direnç tabakası oluşturmak için 2.2-2.4 adımlarını tekrarlayın. Her iki katman için de aynı elektron ışını direncini kullanın.</li>
	<li>Elektron ışını litografisine geçmeden önce numunenin üstüne ince bir iletken altın tabaka (20 nm) püskürtün.</li>
	<li>Numuneyi litografi için donatılmış bir elektron ışını mikroskobuna aktarın. Bir Faraday kafesi kullanarak ışın akımını 150 pA'ya ayarlayın.</li>
	<li>Numuneyi, 48 nm'ye ayarlanmış bir adım boyutu, 0.0243 μA /cm150'lik bir doz için piksel başına 2 bekleme süresi ile ızgara yer işaretlerinin tasarım düzenini izleyerek maruz bırakın.</li>
	<li>Numuneyi MIBK (metil izobütil keton): IPA (izopropanol) kullanarak geliştirin 45 saniye boyunca [1:3] oranında. Numuneyi 45 saniye daha izopropanol içine batırarak işlemi durdurun.</li>
	<li>Alt tabakayı 8 x 10-8 mbar taban basıncında çalışan bir metal buharlaştırıcıya aktarın. 0.1 nm / sn buharlaşma hızında, 2 nm Cr (yapışma tabakası) ve ardından 70 nm Au biriktirin.</li>
	<li>Yaklaşık 1,5 saat boyunca 70 °C'de ısıtılmış aseton kullanarak numunenin kimyasal olarak kaldırılmasına devam edin.</li>
</ol>
3. Nanotellerin Substrat Üzerinde Birikmesi
<ol>
	<li>Her 10μm2'lik bir nanotelin substratı üzerinde bir nanotel yoğunluğu elde etmek için nanotel çözeltisini etanol içinde seyreltin.</li>
	<li>Çözeltiden 50 μl pipetleyin ve önceden şekillendirilmiş alt tabakaya damlatın. Azot ile kurutun.</li>
</ol>
4. Nanotellerin Optik Mikroskop ile Bulunması
<ol>
	<li>Nanotellerle süslenmiş alt tabakayı standart kalibre edilmiş bir optik mikroskop üzerine yerleştirin.</li>
	<li>En yakın hizalama işaretlerine göre bir dizi izole edilmiş yüksek kaliteli nanotelin uç noktalarını hassas bir şekilde bulun.</li>
</ol>
5. Elektrotların Elektron Işını Litografisi, Termal Buharlaştırma ve Kimyasal Kaldırma ile İmalatı
<ol>
	<li>Bir elektrot düzeni tasarlamak için nanotellerin ölçülen konumlarını kullanın. Tungsten voltaj problarını nanotellere ulaşan elektrota bağlamak için büyük alıcı pedler (50 μm x 50 μm) ekleyin.</li>
	<li>160 ml poli (metil metakrilat) (PMMA) elektron ışını direncini pipetleyin (reaktifler tablosuna bakın) ve nanotel kaplı substratı aşağıdaki ardışık kaplama parametreleriyle döndürün:
	<ol>
		<li>10 x g hızında 4 saniye ve 4 x g/sn hızlanma.</li>
		<li>350 x g hızında 1 saniye ve 200 x g/sn hızlanma.</li>
		<li>700 x g hızında 60 saniye ve 200 x g/sn hızlanma.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Numuneyi 170 °C'de sıcak bir tabakta 10 dakika pişirin.</li>
	<li>Prosedürün sonunda kalkışı kolaylaştırmak için ikinci bir direnç katmanı oluşturmak için 5.2-5.3 adımlarını tekrarlayın. Her iki katman için de aynı elektron ışını direncini kullanın.</li>
	<li>Elektron ışını litografisine geçmeden önce numunenin üstüne ince bir iletken altın tabaka (20 nm) püskürtün.</li>
	<li>Numuneyi litografi için donatılmış bir elektron ışını mikroskobuna aktarın. Bir Faraday kafesi kullanarak ışın akımını 150 pA'ya ayarlayın.</li>
	<li>Hizalama işaretlerini kullanarak, elektron ışını mikroskobunun koordinat sistemini kalibre edin.</li>
	<li>Numuneyi, 48 nm'ye ayarlanmış bir adım boyutu, 0.0243 μA /cm150'lik bir doz için piksel başına 2 bekleme süresi ile tasarım düzenini izleyerek maruz bırakın.</li>
	<li>Numuneyi MIBK (metil izobütil keton): IPA (izopropanol) kullanarak [1:3] oranında 45 saniye geliştirin. Geliştirilen numuneyi 45 saniye daha izopropanol içine batırarak işlemi durdurun.</li>
	<li>Alt tabakayı 8 x 10-8 mbar taban basıncında çalışan bir metal buharlaştırıcıya aktarın. 0.1 nm / sn'lik bir buharlaşma hızında, 2 nm Cr (yapışma tabakası) ve ardından 70 nm Au'da biriktirin.</li>
	<li>Yaklaşık 1,5 saat boyunca 70 °C'de ısıtılmış aseton kullanarak numunenin kimyasal olarak kaldırılmasına devam edin.</li>
</ol>
6. Yüzey Plazmon Sızıntısı Radyasyon Mikroskobuna Aktarım
<ol>
	<li>Numune konumunu ayarlamak için yüksek sayısal açıklıklı bir objektif (NA>1) ve iki eksenli bir piezoelektrik aşama ile donatılmış bir yüzey plazmon sızıntı mikroskobu kurun.</li>
	<li>Yakın kızılötesi lazerden kolimasyonlu bir Gauss ışını hazırlayın. Daha uzun uyarma dalga boyu, daha uzun plazmon yayılma mesafesi sağlar. Işını mikroskopta hizalayın. Kolimasyonlu ışının çapı, mikroskobun giriş gözbebeğini aşırı doldurmalıdır. Bu, cam/hava arayüzünde kırınım sınırlı bir odak noktasının oluşumunu sağlar.</li>
	<li>Işın ayırıcılar ve mikroskobun bir çıkış portuna yerleştirilmiş bir dizi röle merceğinin yardımıyla, sırasıyla nesne düzlemi ve Fourier düzlemi (objektif arka odak düzlemi) ile eşlenik iki düzlem oluşturur. Bu eşlenik düzlemlerin bulunduğu yere iki adet şarj bağlantılı cihaz (CCD) kamerası yerleştirin.</li>
	<li>Piezoelektrik aşamayı kullanarak, odak noktasını üst üste gelecek şekilde seçilen bir temas eden nanotelin uç noktasını hizalayın. Plazmon moduna ışık eşleşmesini en üst düzeye çıkarmak için konumu ayarlayın.</li>
	<li>Üç boyutlu mekanik problara monte edilmiş tungsten uçlu elektrik terminallerinin alıcı pedlerine düzenlenmiş bir güç kaynağı bağlayın. Devreye düşük kazançlı bir akım-voltaj dönüştürücü (kazanç 10mA/V) veya bir akım ölçer takın.</li>
	<li>Uygulanan yanlılığı, nanotelden geçen akımı ve iki CCD kamera tarafından kaydedilen yoğunluk dağılımlarını izleyin.</li>
</ol>

<ol><li>Ozbay, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonics%3A+Merging+photonics+and+electronics+at+nanoscale+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Sci%22%5BJournal%5D)">Plasmonics: Merging photonics and electronics at nanoscale dimensions.</a> Sci. 311 (5758), 189-193 (1126).</li>
<li>Zia, R., Schuller, J. A., Chandran, A., Brongersma, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonics%3A+the+next+chip-scale+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Today%22%5BJournal%5D)">Plasmonics: the next chip-scale technology.</a> Mater. Today. 9 (7), (2006).</li>
<li>Genet, W., C,, Bozhevolnyi, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-plasmon+circuitry%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Today%22%5BJournal%5D)">Surface-plasmon circuitry.</a> Phys. Today. 61 (5), 44-50 (2008).</li>
<li>Pyayt, A. L., Wiley, B., Xia, Y., Chen, A., Dalton, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+photonic+and+silver+nanowire+plasmonic+waveguides%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Integration of photonic and silver nanowire plasmonic waveguides.</a> Nat. Nanotechnol. 3, 660-665 (2008).</li>
<li>Dickson, R. M., Lyon, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unidirectional+Plasmon+Propagation+in+Metallic+Nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Unidirectional Plasmon Propagation in Metallic Nanowires.</a> J. Phys. Chem. B. 104, 6095-6098 (2000).</li>
<li>Kan, C. X., Zhu, J. -J., Zhu, X. -G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+nanostructures+with+well-controlled+shapes-synthesis%2C+characterization+and+growth+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Silver nanostructures with well-controlled shapes-synthesis, characterization and growth mechanism.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (15), 155304(2008).</li>
<li>Song, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron-induced+limitation+of+surface+plasmon+propagation+in+silver+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Electron-induced limitation of surface plasmon propagation in silver nanowires.</a> Nanotechnol. 24 (9), (2013).</li>
<li>Drezet, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leakage+radiation+microscopy+of+surface+plasmonpolaritons%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+B%22%5BJournal%5D)">Leakage radiation microscopy of surface plasmonpolaritons.</a> Mater. Sci. Eng. B. 148, 220-229 (2007).</li>
<li>Song, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+Symmetry-Selected+Corner+Plasmon+Modes+in+Penta-Twinned+Crystalline+Ag+Nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Imaging Symmetry-Selected Corner Plasmon Modes in Penta-Twinned Crystalline Ag Nanowires.</a> ACS Nano. 5 (7), 5874-5880 (1021).</li>
<li>Miljković, V., Shegai, T., Johansson, P., Käll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulating+light+scattering+from+supported+plasmonic+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Simulating light scattering from supported plasmonic nanowires.</a> Opt. Express. 20 (10), 10816-10826 (2012).</li>
<li>Massenot, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer-metal+waveguides+characterization+by+Fourier+plane+leakage+radiation+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Polymer-metal waveguides characterization by Fourier plane leakage radiation microscopy.</a> Appl. Phys. Lett. 91, (2007).</li>
<li>Ditlbacher, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+Nanowires+as+Surface+Plasmon+Resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Silver Nanowires as Surface Plasmon Resonators.</a> Phys. Rev. Lett. 95 (25), 257403(2005).</li>
<li>Margueritat, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+the+number+of+nanoparticles+on+the+enhancement+properties+of+surface-enhanced+Raman+scattering+active+area%3A+sensitivity+versus+repeatability%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Influence of the number of nanoparticles on the enhancement properties of surface-enhanced Raman scattering active area: sensitivity versus repeatability.</a> ACS Nano. 5 (3), 1630-1638 (2011).</li>
<li>Rivera, T. P., Lecarme, O., Hartmann, J., Rossitto, E., Berton, K., Peyrade, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assisted+convective-capillary+force+assembly+of+gold+colloids+in+a+microfluidic+cell%3A+Plasmonic+properties+of+deterministic+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.+B%22%5BJournal%5D)">Assisted convective-capillary force assembly of gold colloids in a microfluidic cell: Plasmonic properties of deterministic nanostructures.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 26, 2513-2519 (2008).</li>
<li>Cronin, S. B., et al. Thermoelectric investigation of bismuth nanowires. 18th international conference on Thermoelectrics, , 554-557 (1999).</li>
<li>Cronin, S. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Making+electrical+contacts+yo+nanowires+with+a+thick+oxide+coating%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Making electrical contacts yo nanowires with a thick oxide coating.</a> Nanotechnol. 13 (5), 653(2002).</li>
<li>Colasdes Francs, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+plasmonic+waveguides%3A+A+mode+solver+based+on+density+of+states+formulation%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Integrated plasmonic waveguides: A mode solver based on density of states formulation.</a> Phys. Rev. B. 80 (11), 115419(2009).</li>
<li>Stahlmecke, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromigration+in+self-organized+single-crystalline+silver+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Electromigration in self-organized single-crystalline silver nanowires.</a> Appl. Phys. Lett. 88 (5), 053122(2006).</li>
<li>Kim, F., Sohn, K., Wu, J., Huang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+Synthesis+of+Gold+Nanowires+in+Acidic+Solutions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+American+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Chemical Synthesis of Gold Nanowires in Acidic Solutions.</a> J. American Chem. Soc. 130 (5), 14442-14443 (2008).</li>
<li>Novotny, L., Hecht, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNovotny%2C+L+%22Princ.+Nano-Opt%22">Princ. Nano-Opt</a>. , Cambridge University Press. (2006).</li>
<li>Wang, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dip-pen+nanolithography+of+electrical+contacts+to+single-walled+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Dip-pen nanolithography of electrical contacts to single-walled carbon nanotubes.</a> ACS Nano. 3 (11), 35443-33551 (2009).</li>
<li>Kuzyk, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoresis+at+the+nanoscale%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoresis at the nanoscale.</a> Electrophoresis. 32 (17), 2307-2313 (2011).</li>
<li>Freer, E. M., Grachev, O., Duan, X., Martin, S., Stumbo, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-yield+self-limiting+single-nanowire+assembly+with+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Technol%22%5BJournal%5D)">High-yield self-limiting single-nanowire assembly with dielectrophoresis.</a> Nat. Technol. 5, 525-530 (2010).</li>
<li>Huang, J. -S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomically-flat+single-crystalline+gold+nanostructures+for+plasmonic+nanocircuitry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Comm%22%5BJournal%5D)">Atomically-flat single-crystalline gold nanostructures for plasmonic nanocircuitry.</a> Nat. Comm. 1, 150(2010).</li>
</ol>

Yazarlar, rekabet eden hiçbir finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Sentez, Şekil 9(a)'daki transmisyon elektron mikrografında gösterildiği gibi nanotelin yüzeyine bağlı kalan fazla miktarda kimyasal yüzey aktif madde kullanır. Bu katman, akımın elektrot-nanotel arayüzünden akmasını önleyen bir dielektrik bariyer oluşturur. Şekil 10(a) ve (b), akım-gerilim özelliklerinin tipik örneklerini göstermektedir. Belirli eğilimlerdeki keskin akım adımları eğrileri noktalıyor. Bu adımlar, nanoteldeki akım yoğunluğu, yüzey aktif madde tabakasını fi...

Plazmonik, yüzey plazmonpolaritonu 1,2,3 adı verilen bir elektron yoğunluğu dalgasının aracılığı yoluyla elektronik ve fotonikleri ortak bir fiziksel destekte birleştirmeyi amaçlar. Yüzey plazmonu, çeşitli dalga kılavuzu geometrilerinde ve arayüzlerinde hareket edebilir. Bunlar arasında, metal nanoteller özellikle arzu edilir. Yarı tek boyutlu yapılar olarak, Şekil 1'in sanatsal çiziminde gösterildiği gibi, bir elektron akışını sürdürebilen elektriksel ara bağlantılar olarak hareket ederken, plazmon alanını derin dalga boyu altı ölçeğiyle büyük ölçüde sınırlarlar.
Hem yüzey plazmon yayılımı hem de elektron taşınması, nanotelin yapısal homojen olmayanlarına (örneğin bükülmeler, kristal kusurlar, vb.) duyarlıdır. Birkaç kusurla tek bir kristal olarak büyüyebildikleri için, kimyasal olarak sentezlenmiş metal nanoteller6 tipik olarak yukarıdan aşağıya yaklaşımlarla (örneğin elektron ışını litografisi) üretilen amorf metal nanotellere göre gelişmiş taşıma performansları sağlar12. Bir plazmonik ağ birimi hücresinin gerçekleştirilmesi, nanotellerin kolloidal bir çözeltiden bir cam substrata aktarılmasını gerektirir. Yüzey işlevselleştirme13 veya kendi kendine montaj teknikleri14 gibi herhangi bir özel karmaşık ön modelleme olmadan, nanoteller genellikle substrat üzerinde rastgele yönlendirilir. Oryantasyonların bu kontrolsüz dağılımı, nanotelin harici bir güç kaynağına elektrik bağlantısını büyük ölçüde karmaşıklaştırır.
Bu makalede, rastgele yönlendirilmiş kimyasal olarak sentezlenmiş gümüş nanoteller, kaynak ve boşaltma elektrik terminalleri ile başarılı bir şekilde temas ettirilmiştir. Bu amaçla, nanoteli hassas bir şekilde bulmak ve elektrik kontakları15,16 oluşturmak için optik mikroskopi elektron ışını litografisi ile birleştirilir. Devrenin elektro-plazmonik performanslarını değerlendiren bir karakterizasyon prosedürü açıklanmaktadır. Elektrot imalatından sonra, temas eden nanoteller, bir elektron akışının yüzey plazmonlarının yayılması üzerindeki etkisini analiz etmek için bir yüzey plazmon sızıntısı radyasyon mikroskobuna aktarılır. Mikroskop, yüksek sayısal açıklıklı yağa daldırma objektifi ve sırasıyla eşlenik nesne düzlemine ve eşlenik Fourier düzlemine yerleştirilmiş iki şarj bağlantılı cihaz (CCD) kamera ile donatılmış ters çevrilmiş bir taban kullanır. Bu iki eşlenik düzlem, yüzey plazmon özellikleri hakkında tamamlayıcı bilgi sağlar. Yayılmanın ayrıntıları doğrudan görüntü düzlemi analizinden çıkarılırken, momentum dağılımı Fourier düzlemi görüntüleme9 ile görselleştirilir.
Yüzey plazmonları, cam/hava arayüzünde kırınım sınırlı bir noktaya yakın kızılötesi lazer ışınına odaklanarak ayrı bir nanotel içinde uyarılır. Bir nanotel ekstremite odak bölgesinin içinde hizalandığında, saçılan gelen lazer ışığı, bazıları bir yüzey plazmonunun uyarılmasıyla rezonansa giren geniş bir dalga vektörü dağılımı oluşturur. Bu yüzey dalgasının yayılması, ya substratta yayılan modun sızıntısını toplayarak ya da nanotel distal ucunda saçılan plazmonu gözlemleyerek görselleştirilir. Sızdıran yüzey plazmon modunun yayılma uzunluğu ve etkili indeksi, çift düzlemli bir sızıntı radyasyon mikroskobunda yoğunluk dağılımlarının analiz edilmesiyle ölçülür.
Nanotelde bir yüzey plazmonu, nanotelin her bir ucundaki drenaj ve kaynak terminalleri, düzenlenmiş bir voltaj kaynağına bağlanır. CCD kameralar, nanotelden geçen akımın bir fonksiyonu olarak yüzey plazmon özelliklerini gerçek zamanlı olarak izler. Elektrik transfer karakteristiğinin her bir değeri için, yüzey plazmon modunun etkin indeksi ve yayılma uzunluğu belirlenir. Bu prosedür, elektronların ve plazmonların7 taşınmasını aynı anda sürdürmek için nanotel tabanlı bir devrenin sınırlamasını tahmin etmeyi sağlar.

<table><tbody><tr><td>DMEM</td><td>Invitrogen</td><td>ABCD1234</td><td></td></tr><tr><td>Etilen glikol (EG)</td><td>Sinopharm Kimyasal Reaktif Co., Ltd</td><td>T20111130</td><td></td></tr><tr><td>PMMA</td><td>Allresist</td><td>AR-P 679</td><td></td></tr><tr><td>Aseton Analar Normapur</td><td>VWR Prolabo</td><td>20066.296</td><td></td></tr><tr><td>İzopropanol (IPA) Analar Normapur</td><td>VWR Prolabo</td><td>20842.298</td><td></td></tr><tr><td>AgNO3</alt ></td> <td>Sinopharm Kimyasal Reaktif Co, Ltd</td><td>20080826</td><td></td></tr><tr><td>Poli- (vinilpirolidon) (PVP)</td> <td>Aladdin Kimya Co, Ltd</td><td>1041671-31744</td><td></td></tr><tr><td>Dimethysilicone</td><td>Sinopharm Group Company Limited</td><td>H201-500</td><td></td></tr><tr><td>Propilen Glikol Metil Eter Asetat Mikrokimyasallar</td><td>Gmbh</td><td>AZ EBR</td><td></td></tr><tr><td>Ters optik mikroskop</td><td>Nikon</td><td>TE 2000</td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop objektifi</td><td>Nikon</td><td>1.49/100X TIRF Plan-Apo</td><td></td></tr><tr><td>CCD Kameralar (2x)</td><td>Andor</td><td>Luca-S</td><td></td></tr><tr><td>Ayarlı güç kaynağı</td><td>RHK</td><td>SPM 1000</td><td></td></tr><tr><td>Toplama verileri</td><td>RHK</td><td>SPM 1000</td><td></td></tr><tr><td>Akım-voltaj dönüştürücü</td><td>ev yapımı</td><td>Kazanç 10 mA/V</td><td></td></tr><tr><td>Elektron ışını mikroskop</td><td>JEOL</td><td>FEG 6500</td><td></td></tr><tr><td>Litografi eklentisi</td><td>RAITH</td><td>Elphy</td><td></td></tr><tr><td>Spincoater</td><td>PRIMUS</td><td>STT15</td><td></td></tr><tr><td>Termal buharlaştırıcı</td><td>PLASSYS</td><td>MEB 400</td><td></td></tr><tr><td>Mikrometre problama aşaması (2x)</td><td>S&Uuml; SS MicroTec</td><td>PH110</td><td></td></tr><tr><td>Piezoelektrik sahne</td><td>Mad City Labs</td><td>Nano LP100</td><td></td></tr></tbody></table>

akım taşıyan gümüş nanotellerde plazmonik taşınımın değerlendirilmesi

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plazmonik, aynı bilgi desteği1,2,3 üzerinde bir plazmonik sinyali ve bir elektronik sinyali aynı anda taşıyabilen gelişmekte olan bir teknolojidir. Bu bağlamda, metal nanoteller yoğun yönlendirme ağlarının gerçekleştirilmesi için özellikle arzu edilir4. Bu tür paylaşılan nanotel tabanlı platformu çalıştırmanın ön koşulu, bu bilgi desteğinde tek tek metal nanotellerle elektriksel olarak temas kurma ve yüzey plazmon polaritonlarını5 verimli bir şekilde uyarma yeteneğimize dayanır. Bu makalede, elektrik terminallerini bir cam substrat7 üzerinde rastgele dağıtılan kimyasal olarak sentezlenmiş gümüş nanotellere6 getirmek için bir protokol açıklıyoruz. Nanotel uçlarının önceden tanımlanmış yer işaretlerine göre konumları, elektrona duyarlı bir dirençte kapsüllenmeden önce standart optik iletim mikroskobu kullanılarak hassas bir şekilde yerleştirilmiştir. Elektrot düzenini temsil eden hendekler daha sonra elektron ışını litografisi ile tasarlanır. Metal elektrotlar daha sonra bir Cr / Au tabakasının termal olarak buharlaştırılması ve ardından kimyasal bir kaldırma ile üretilir. Temas eden gümüş nanoteller son olarak yüzey plazmon uyarımı ve karakterizasyonu için bir sızıntı radyasyon mikroskobuna aktarılır8,9. Yüzey plazmonları, bir nanotel ekstremitesini5,9 üst üste binen kırınım sınırlı bir noktaya yakın bir kızılötesi lazer ışınına odaklanarak nanotellerde fırlatılır. Yeterince büyük nanoteller için, yüzey plazmon modu cam alt tabakaya9,10 sızar. Bu sızıntı radyasyonu, sızıntı radyasyon mikroskobu9,11'de farklı eşlenik düzlemlerde kolayca tespit edilir, görüntülenir ve analiz edilir. Elektrik terminalleri plazmon yayılımını etkilemez. Bununla birlikte, nanotelin akıma bağlı morfolojik bozulması, yüzey plazmonlarının akışını büyük ölçüde bozar. Yüzey plazmon sızıntısı radyasyon mikroskobunun nanotel elektriksel taşıma özelliklerinin eşzamanlı analizi ile kombinasyonu, bu tür plazmonik devrelerin içsel sınırlamalarını ortaya koymaktadır.

Şekil 2(a), yukarıda özetlenen protokol kullanılarak sentezlenmiş tipik 10 mm uzunluğunda bir Ag nanotelin taramalı elektron mikrografını göstermektedir. Nanotelin genişliği, Şekil 2(b)'deki sol uç kısmının yakınlaştırılmış görünümünde gösterildiği üzere burada 200 nm'dir. Şekil, kristal büyümesinin beşli simetrisini açıkça göstermektedir. Nanotel yüzeyinde görünür herhangi bir kusur (örneğin bükülmeler, partiküller, vb.) bulunmamaktadır. Sentez işlemi, nanotel uzunlukl...

Gümüş nanoteller, elektronları ve optik bilgileri aynı anda yüzey plazmonları şeklinde taşıyabilir. Burada böyle bir paylaşılan devreyi gerçekleştirmek için bir prosedür açıklanmış ve her iki bilgi taşıyıcısının yayılmasındaki sınırlamalar değerlendirilmiştir.

Akım Taşıyan Gümüş Nanotellerde Plazmonik Taşınımın Değerlendirilmesi

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Bu nanotel tabanlı plazmonik devre, elektronları ve yüzey plazmonlarını eş zamanlı olarak taşır. Paylaşımlı bilgi desteği üzerinde, önceden hizalama işaretleri ile PA işlemi uygulanmış bir cam lam üzerine önce gümüş nanotellerden oluşan kolloidal bir çözelti damlatılarak dökülür. Ardından, bir tasarım yazılımı kullanılarak, elektron demeti litografisi ile temas elektrotlarını hassas bir şekilde üretmek için nanotellerin uç noktaları seçilir.Ardından, temas halindeki gümüş nanotellerin özelliğini bir yüzey plazma sızıntı radyasyon mikroskobu altında inceleyin. Yüzey plazma etkin indeksi ve yayılım uzunluğu sonuçları, yüzey plazma karakteristiklerinin uygulanan polarma voltajının bir fonksiyonu olarak değişimini gösterebilir. Kristal yedi nanotelin, bir elektriksel komutu iletmek ve aynı anda bir optik sinyal taşımak için kullanılabileceği netleştiğinde, bu yöntemi geliştirme fikri ilk kez aklıma geldi.Bir nanotel üzerinde yüzey plazmasının uyarılmasının gösterimi, laboratuvarımdan mühendis Ana tarafından gerçekleştirilecektir. Nanotel çözeltisini, alt tabakada yaklaşık her 10 kare mikron başına bir nanotel düşecek şekilde bir nanotel yoğunluğu elde etmek için etanol ile seyreltin. Ardından, çözeltiden 50 µL pipetle alıp önceden hazırlanmış PA alt tabakasına damlatın ve nitrojen ile kurutun.Nanotellerle dekore edilmiş substratı standart kalibre edilmiş bir optik mikroskoba yerleştirin ve bir dizi izole, yüksek kaliteli nanotelin uç noktalarını en yakın hizalama işaretlerine göre hassas bir şekilde belirleyin. Nanotellerin ölçülen konumlarını kullanarak bir elektrot yerleşimi tasarlayın. Tungsten voltaj problarını elektroda bağlamak için büyük alıcı pedler ekleyin.Nanotellere ulaşmak için 160 µL polimetil metakrilat elektron demeti direnci pipetleyin. Ardından, nanotellerle kaplı substratı şu ardışık kaplama parametreleriyle spin kaplamaya tabi tutun. Numuneyi 170 °C'de 10 dakika boyunca pişirin.Aynı elektron demetini kullanarak ikinci bir rezist tabakası için işlemi tekrarlayın. Her iki tabaka için de rezist uygulayın. Şimdi numunenin üzerine ince, iletken bir altın tabakası püskürtün.Numuneyi, bir faraday kafesi kullanılarak litografi için donatılmış bir elektron demeti mikroskobuna aktarın. Demet akımını ölçün. Ardından hizalama işaretlerini kullanarak elektron demeti mikroskobunun koordinat sistemini kalibre edin.Örneklemi tasarım düzenine uygun olarak pozlayın. Belirli bir doz ve demet akımı için bir adım boyutu ayarlayın ve piksel başına bekleme süresini belirleyin. Ardından, örneklemi bir ila üç oranında metil izobütil keton ve izopropanol karışımı kullanarak 45 saniye boyunca geliştirin.Ardından işlemi durdurmak için, geliştirilmiş örneği 45 saniye daha izopropanol içine daldırın. Substratı, 8 × 10⁻⁸ mbar taban basıncında ve 0,1 nm/s buharlaşma hızında çalışan bir metal evaporatöre aktarın. İki nm kromdan oluşan bir yapışma tabakası ve ardından 70 nm altın biriktirin. Örneği, 70 °C'de ısıtılmış aseton kullanarak yaklaşık 1,5 saat boyunca kimyasal liftoff işlemine tabi tutun.Yüksek nümerik açıklıklı bir objektif ve iki eksenli piezoelektrik sahne ile donatılmış bir yüzey plazma ve sızıntı mikroskobu kurun. Numune konumunu ayarlamak için yakın kızılötesi bir lazerden kaplamalı bir Gaussian ışını hazırlayın. Daha uzun bir uyarım dalga boyu, daha uzun bir plazma yayılım mesafesi sağlar.Işını mikroskopta hizalayın. Işın ayırıcılar ve mikroskobun bir çıkış portuna yerleştirilmiş, sırasıyla nesne düzlemi ve Fourier düzlemi ile konjuge iki düzlem oluşturan bir dizi röle lensi yardımıyla, kolime edilmiş ışının çapının, cam-hava ara yüzeyinde difraksiyon sınırlı bir odak noktası oluşturmak için mikroskobun giriş pupilini tamamen doldurduğunu doğrulayın; bu konjuge düzlemlerin konumlarına iki adet şarj bağlı aygıt (CCD) kamera yerleştirin. Şimdi, piezoelektrik sahneyi kullanarak, seçilen temaslı bir nanotelin uç kısmını odak noktasıyla örtüşecek şekilde hizalayın.Işık kuplajını plazma modunda maksimize etmek için konumu ayarlayın. Üç boyutlu mekanik problara monte edilmiş tungsten uçlu elektrik terminallerinin alıcı pedlerine regüle bir güç kaynağı bağlayın. Devreye düşük kazançlı bir akım-gerilim dönüştürücü veya bir akım ölçer yerleştirin.Ardından, uygulanan polarizasyonu, nanotel üzerinden akan akımı ve iki CCD kamera tarafından kaydedilen yoğunluk dağılımlarını izleyin. Bu taramalı elektron mikrografı, tipik 10 µm uzunluğunda bir gümüş nanoteli göstermektedir. Sol uçtaki yakın çekim görünüm, kristal büyümesinin beşli simetrisi ile birlikte nanotelin 200 nm genişliğine işaret etmektedir.Bu taramalı elektron görüntüleri, cam altlık üzerine litografi ile işlenmiş hizalama işaretlerini göstermektedir. Yazım alanının merkezindeki etiketli artılar, rastgele çöktürülmüş nanotellerin bir optik mikroskop yardımıyla kesin olarak konumlandırılmasına hizmet eder. Bu elektrotlar, sırasıyla 2 nanometre krom ve 70 nanometre altın çöktürmeleriyle elektron demeti litografisi kullanılarak tasarlanmıştır.Burada, elektriksel bağlantıları olmayan çıplak bir gümüş nanotelde gelişen bir yüzey plazmasını gösteren bir sızıntı radyasyon görüntüsü yer almaktadır. Odaklanmış uyarımın, nanotel yoğunluk dağılımının bir ucuyla örtüşen, yoğunluğu doygun bir bölge olarak göründüğüne dikkat edin; bu yoğunluk daha sonra Fourier düzleminde kaydedilmiştir. Plazma modunun efektif indeksinin konumu ve yayılma uzunluğu, veriler üzerinden yapılan bir Lian fit ile elde edilmiştir.Bu görüntü, elektriksel olarak bağlı bir gümüş nanoteldeki sızdıran bir yüzey plazma modunun yayılımını göstermektedir. Bu çift düzlemli görüntüleme şemasında yer alan bilgiler kullanılarak, nanotelde bir akım akışı sağlandığında yüzey plazmalarının özellikleri değerlendirilir. Bu temsili sonuçlar, elektrotlara uygulanan voltaj polarmasıyla birlikte yüzey plazma özelliklerinin gelişimini göstermektedir.Bir gümüş nanotelinin akım-gerilim karakteristiği, elektromigrasyon kaynaklı kırılmasını göstermektedir. Plazma etkin indeksi ve yarı maksimumdaki tam genişlik, dört Fourier düzlemi analizinden türetilmiş olup elektriksel kopmaya yakın her bir polarma gerilimi için rapor edilmiştir. Plazma artık nanotelinin distal ucuna ulaşmamaktadır.Bu durum sızıntı radyasyonu görüntüleriyle doğrulanmıştır. Bu yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikrografları, sentezlenen gümüş nanotellerin yüzeyinde akım akışını etkileyen sürfaktanların varlığını göstermektedir. Bu tabaka, akımın arayüzey üzerinden akmasını engelleyen bir dielektrik bariyer oluşturur.Bu grafikler, ilk kutuplama taraması sırasında ölçülen iki farklı bağlı nanotelin akım-gerilim karakteristiklerini göstermektedir. Eğrilerde görülen ani akım sıçramaları, altın elektrotlar ile nanotel yüzeyi arasında yer alan sürfaktan tabakasının kısmi yıkımının göstergesidir. Sonraki bir gerilim taraması doğrusal bir karakteristik gösterdiğinde omik bir kontak kurulmuş olur.Bu videoyu izledikten sonra, rastgele yerleştirilmiş metal nanotellere nasıl elektriksel temas sağlanacağı ve bu tek boyutlu dalga kılavuzlarında yüzey plazmasını ve yayılımını yöneten kritik parametrelerin nasıl ölçüleceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

evaluating-plasmonic-transport-in-current-carrying-silver-nanowires

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Akım Taşıyan Gümüş Nanotellerlerde Plazmonik Taşımanın Değerlendirilmesi

Plasmonic cımbız ve fotonik kristal nanoyapıların optik yakalama mikro ve nano-parçacıklar verimlilik ve yönlendirme kontrolü yararlı geliştirmeler üretmek için gösterilmiştir.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

Kontrol boyutlarını ile Solüsyonu-suspendable altın nanotüpler bir hidrofobik polimer çekirdek kullanılarak gözenekli anodik alüminyum oksit (AAO) membranları içinde elektrokimyasal depolanması ile sentezlenebilir. Altın nanotüpler ve nanotüp diziler plasmonik Biyoalgılayıcı, yüzey geliştirilmiş Raman spektroskopisi, foto-termal ısıtma, iyonik ve moleküler taşıma, ve arayüz, kataliz ve elektrokimyasal algılama uygulamaları için ümit vericidir.

Şablon Ayarlanabilir IR Absorbans ile plasmonik Altın Nanotüpler Sentez Yönetmen

Güneş pillerinde plazmonik metal nanoyapıları tanıtmak için uygun bir transfer baskı tabanlı metodoloji açıklanmaktadır.  Nanopillar poli (dimetilsiloksan) damgaları kullanılarak, Ag bazlı sıralı bir nanodisk dizisi, standart hidrojene mikrokristalin Si güneş pilleri ile entegre edildi ve bu da plazmonik ışık yakalama nedeniyle cihaz performanslarının iyileştirilmesine yol açtı.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

İzole edilmiş plazmonik parçacıklarda doymuş ve ters doymuş saçılma keşfedildi ve süper çözünürlüklü mikroskopide yeni bir ağartıcı olmayan kontrast yöntemi olarak benimsendi. Burada, doğrusal olmayan saçılmayı tespit etmek ve çıkarmak için deneysel prosedürlerin yanı sıra, doymuş uyarma mikroskobu yardımıyla çözünürlüğün nasıl arttırılacağı ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

CdS veya ZnS'nin yarı iletken kabukları ile kaplanmış tek tip altın nanoparçacıkların sentezi gerçekleştirilir. Yarı iletken kaplama, önce bir gümüş sülfür kabuğunun biriktirilmesi ve gümüş katyonlarının çinko veya kadmiyum katyonları ile değiştirilmesiyle gerçekleştirilir.

Sentezi, Karakterizasyonu ve Hibrid Au / CdS ve Au / ZnS Çekirdek / Shell Nanopartiküller işlevselleştirilmesi

Basit bir sentez yöntemi, yüksek derecede gerilebilir ve iletken metal iletkenler üretmek için gümüş nanotel ince filmi kimyasal olarak lehimlemek için kullanılır.

Gümüş Nanotel ile son derece Gerilebilir İletkenler için bir Fabrikasyon Yöntemi

plasmonik cımbız katılan bir mikroçip üretim süreci burada sunulmuştur. Mikroçip maksimum sıkıştırma kuvvetinin ölçülmesi için bir tuzak parçacığın görüntülenmesine olanak sağlar.

Bir İzleme Ortamında plasmonik Yakalama ve Nanopartiküller Yayın

Biz kolloidal tekniğinde teknikleri kullanarak periyodik altın nanocup dizilerin imalatı göstermek ve nanoplasmonic Filmler önemini tartışıyorlar.

Kolloidal litografi kullanarak periyodik altın Nanocup dizilerin imalatı

Bu protokolün amacı, Plazmonik nano madde örneklerinin hazırlanması ve diferansiyel girişim kontrastı (DıC) mikroskobu ile tek parçacık spektroskopisi gerçekleştirme konusunda kanıtlanmış bir yaklaşımın ayrıntısı olmaktır.

Iletim bazlı Nomarski-tipi diferansiyel girişim kontrast mikroskobu ile Plazmonik nanopartiküller üzerinde spektroskopisi gerçekleştirme

Pd'nin lokalize yüzey plazmon uyarma yoluyla sulu olarak askıda au nanorods üzerine anisotropik fotodepozisyonu için bir protokol sunulmuştur.

Yüzey Plazmon Uyarma tarafından Kolloidal Au Nanorods üzerine Pd Photodeposition

Burada sunulan ZrO 2 (Ag-Pd/ZrO2)üzerinde desteklenen gümüş-paladyum (Ag-Pd) alaşımlı nanopartiküllerin(NPs) sentezi için bir protokoldür. Bu sistem, moleküler dönüşümleri hızlandırmak ve kontrol etmek için görünür ışık ışınlamadan enerji toplanmasına izin verir. Bu, Ag-Pd/ZrO2 NPs tarafından katalİze edilen ışık ışınlama altında nitrobenzen azaltma ile gösterilmiştir.

Görünür-Işık Aydınlatması Altında Plazmonik Kataliz için Gümüş-Paladyum Alaşımlı Nanopartiküllerin Hazırlanması

Keşfedin, elektron ve yüzey plazmonlarını aynı anda taşıyan gümüş nanotellerle plazmonik devre tasarımını. Elektron demeti litografisi ve sızıntı radyasyon mikroskobu kullanarak nanoteknoloji uygulamaları için entegre optik sistemler geliştirin.

Akım Taşıyan Gümüş Nanotellerde Plazmonik Taşınımın Değerlendirilmesi

Daha fazla video keşfet