Grande Area nanofabbricazione di substrato a base di nanoparticelle di oro controllabile e personalizzabile tramite ridotta bagnabilità
Summary
Questo protocollo dettaglia una tecnica novella di nano-fabbricazione che può essere utilizzata per fare film di nanoparticelle controllabile e personalizzabile su grandi superfici, basati sull’auto-assemblaggio di bagnabilità di film metallici ricoperti.
Abstract
Recenti progressi scientifici nell’utilizzazione di nanoparticelle metalliche per miglioramento dell’efficienza di conversione, le prestazioni del dispositivo ottico migliorato e memorizzazione dei dati ad alta densità hanno dimostrato il beneficio potenziale del loro utilizzo in campo industriale applicazioni. Queste applicazioni richiedono un controllo preciso sulla dimensione delle nanoparticelle, spaziatura e a volte forma. Questi requisiti hanno portato all’utilizzo di tempo e costo passaggi di elaborazione intensiva per produrre nanoparticelle, rendendo così la transizione all’applicazione industriale irrealistico. Questo protocollo si risolverà questo problema fornendo un metodo scalabile e accessibile per la produzione di grandi superfici di nanoparticella film migliorata nanoparticella controllo rispetto alle attuali tecniche. In questo articolo, il processo sarà dimostrato con l’oro, ma possono essere utilizzati anche altri metalli.
Introduction
Fabbricazione di film di ampia superficie delle nanoparticelle è criticamente importante per l’adozione dei recenti progressi tecnologici nella conversione dell’energia solare e memorizzazione dei dati ad alta densità con l’uso di nanoparticelle plasmoniche1,2, 3 , 4 , 5. è interessante, le proprietà magnetiche di alcune di queste nanoparticelle plasmoniche, che forniscono queste nanoparticelle con la capacità di manipolare e controllare la luce su nanoscala. La controllabilità di luce fornisce la possibilità di aumentare l’assorbimento della superficie e luce allettamento della luce incidente su nanoscala. Basato su queste stesse proprietà e avendo la possibilità di avere le nanoparticelle in entrambi un magnetizzato e uno stato non magnetizzato, gli scienziati stanno anche definendo una nuova piattaforma per l’archiviazione di dati digitali ad alta densità. In ognuna di queste applicazioni, è fondamentale che una vasta area e nanofabbricazione conveniente tecnica è sviluppata che permette il controllo delle dimensioni delle nanoparticelle, la spaziatura e la forma.
Le tecniche disponibili per produrre nanoparticelle si basano principalmente su nanoscala Litografia, che hanno notevole scalabilità e costi problemi. Ci sono stati più diversi studi che hanno tentato di affrontare il problema di scalabilità di queste tecniche, ma fino ad oggi, nessun processo esiste che fornisce il livello di controllo necessario per la fabbricazione delle nanoparticelle ed è abbastanza efficace per tempi e costi adozione in applicazioni industriali6,7,8,9,10,11. Necessari alcuni recenti sforzi di ricerca migliorato la controllabilità del laser pulsato indotto bagnabilità (PLiD) e basati su modelli a stato solido dewetting12,13,14, ma hanno ancora significativi passaggi di litografia e così il problema di scalabilità.
In questo manoscritto, vi presentiamo il protocollo di un metodo di nanofabbricazione che affronterà il problema di scalabilità e costi che ha afflitto l’adozione e l’uso delle pellicole di nanoparticelle in applicazioni industriali molto diffuse. Questo metodo di lavorazione permette il controllo sulla dimensione delle nanoparticelle prodotte e spaziatura manipolando le energie superficiali che dettano l’auto-assemblaggio delle nanoparticelle formate. Qui, dimostriamo che l’uso di questa tecnica utilizzando un sottile strato di oro per produrre nanoparticelle d’oro, ma recentemente abbiamo pubblicato una versione leggermente diversa di questo metodo utilizzando una pellicola di nichel e così questa tecnica può essere utilizzata con qualsiasi metallo desiderato. L’obiettivo di questo metodo è quello di produrre film di nanoparticelle, riducendo al minimo i costi e la complessità del processo e così abbiamo modificato il nostro approccio precedente, che ha usato la deposizione di strati atomici e irradiazione laser nanosecondo su un sistema Ni-allumina e sostituito li con deposizione fisica da vapore e un piatto caldo. Il risultato del nostro lavoro su un sistema Ni-allumina inoltre ha mostrato un livello accettabile di controllo sulla morfologia della superficie dopo il dewetting15.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo è un processo semplice e fattibile per un processo di nano-fabbricazione per la produzione di nanoparticelle su un substrato su vaste aree con caratteristiche controllabile. Il fenomeno dewetting, che conduce alla produzione di particelle, si basa sulla tendenza dello strato dewetted per raggiungere la minima energia di superficie. Il controllo sopra le dimensioni e la forma delle particelle è mirato con la deposizione di una seconda superficie sul livello principale per ottimizzare le energie superficial…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Riconosciamo il sostegno fornito dal fondo Core microscopia Utah State University per il risultato di SEM. Riconosciamo anche la National Science Foundation (Premio n. 162344) per DC Magnetron Sputtering System, la National Science Foundation (Premio n. 133792) per il (campo elettroni e ioni) FEI Quanta 650 e il dipartimento dell’energia, Università di energia nucleare Programma per il 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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