Área base de sustrato nanofabricación de nanopartículas de oro personalizables y controlables Via Dewetting tapado
Summary
Este protocolo detalla una técnica novedosa de nano-fabricación que puede utilizarse para hacer películas de nanopartículas controlable y adaptable sobre grandes áreas basadas en el autoensamblaje de dewetting de películas de metal tapadas.
Abstract
Recientes avances científicos en la utilización de nanopartículas metálicas para mayor eficiencia de conversión, dispositivo óptico mejorado rendimiento y almacenamiento de datos de alta densidad han demostrado el beneficio potencial de su uso industrial aplicaciones. Estas aplicaciones requieren un control preciso sobre el tamaño de nanopartículas, espaciamiento y a veces la forma. Estos requisitos han resultado en el uso del tiempo y costo pasos de tratamiento intensivo para producir nanopartículas, por lo que la transición a la aplicación industrial poco realista. Este protocolo se resolverá este problema proporcionando un método escalable y asequible para la producción de la gran superficie de nanopartículas películas con nanopartículas mejora control en comparación con las técnicas actuales. En este artículo, el proceso se demostrará con el oro, pero también pueden utilizarse otros metales.
Introduction
Fabricación de película de gran superficie nanopartículas es críticamente importante para la adopción de avances tecnológicos recientes en conversión de energía solar y almacenamiento de datos de alta densidad con el uso de nanopartículas plasmónica1,2, 3 , 4 , 5. es interesante, las propiedades magnéticas de algunas de estas nanopartículas plasmónica, que proporcionan estas nanopartículas capaces de manipular y controlar la luz a escala nanométrica. Esta capacidad de control de la luz ofrece la posibilidad de atrapamiento de la luz de la luz incidente en la nanoescala de mejorar y aumentar la absortividad de la superficie. Basado en estas mismas propiedades y tener la capacidad para tener las nanopartículas ya sea un imán y un estado no-magnetizado, los científicos también están definiendo una nueva plataforma para el almacenamiento de datos digitales de alta densidad. En cada una de estas aplicaciones, es fundamental que un área grande y nanofabricación asequible técnica es desarrollada que permite el control de forma, espacio y tamaño de nanopartículas.
Las técnicas disponibles para producir nanopartículas se basan sobre todo en litografía a nanoescala, escalabilidad importante que cuestiones de costos. Han sido múltiples los diferentes estudios que han intentado abordar el problema de escalabilidad de estas técnicas, pero hasta la fecha, ningún proceso existe que proporciona el nivel de control necesario para la fabricación de nanopartículas y es costo y el tiempo lo suficientemente eficaz para adopción en aplicaciones industriales6,7,8,9,10,11. Requieren algunos recientes esfuerzos de investigación mejoraron la controlabilidad de láser pulsado inducida dewetting (PLiD) y con plantillas estado sólido dewetting12,13,14, pero todavía tienen importantes pasos de la litografía y por lo tanto el problema de escalabilidad.
En este manuscrito, presentamos el protocolo de un método de nanofabricación que abordará este problema de escalabilidad y el costo que ha plagado la adopción y uso de nanopartículas en aplicaciones industriales generalizadas. Este método permite el control sobre la producción de nanopartículas del tamaño y espaciado manipulando las energías superficiales que dictan el autoensamblaje de las nanopartículas que se forman. Aquí, demostramos que el uso de esta técnica utilizando una fina película de oro para producir nanopartículas de oro, pero recientemente hemos publicado una versión ligeramente distinta de este método utilizando una película de níquel y así esta técnica se puede utilizar con cualquier metal deseado. El objetivo de este método es producir películas de nanopartículas y reducir al mínimo el costo y la complejidad de los procesos y por lo tanto hemos modificado nuestro enfoque anterior, que utiliza deposición de capa atómica y la irradiación del laser de nanosegundos en un sistema de Ni-alúmina y se sustituye ellas con deposición física de vapor y un plato caliente. El resultado de nuestro trabajo en un sistema Ni alúmina también demostraron un nivel aceptable de control sobre la morfología de la superficie después del dewetting15.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo es un proceso fácil y factible para un proceso de nano-fabricación para la producción de nanopartículas en un substrato en grandes zonas con características controlables. El fenómeno dewetting, que conduce a la producción de partículas, se basa en la tendencia de la capa de dewetted para lograr la mínima energía superficial. El control sobre el tamaño y la forma de las partículas está orientado con la deposición de una segunda superficie de la capa principal para sintonizar las energías superf…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Reconocemos el apoyo de las instalaciones centrales para microscopia en la Utah State University para el resultado de la SEM. También reconocemos la National Science Foundation (Premio #162344) para el sistema DC magnetrón Sputtering, la National Science Foundation (Premio #133792) (campo de electrones y iones) FEI Quanta 650 y el Departamento de energía de la Universidad de Energía Nuclear Programa para el FEI Nova Nanolab 600.
Materials
| 100 nm SiO2/Si Substrate | University Wafer | Thermal Oxide Wafer | |
| Alumina Sputter Target (99.5%) | Kurt J. Lesker | Alumina Target | |
| Gold Wire (99.99%) | Kurt J. Lesker | Gold Wire | |
| H2O2 | Sigma-Aldrich | ||
| Hot Plate | Thermo Scientific | Cimarec | |
| NH4OH | Sigma-Aldrich | ||
| Scanning Electron Microscope | FEI | Quanta 650 | |
| Scanning Electron Microscope | FEI | Nova Nanolab 600 | |
| Sputter Deposition System | AJA International | Orion-5 | |
| Thermal Evaporator | Edwards | 360 |
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