3Dで切断された銀ナノ構造体を製造する方法

標準的なナノファブリケーション·ツールキットは、主に誘電体媒体で2Dパターンを作成することを目的と技術を含む。サブミクロンスケールでの金属パターンを作成すると、ナノファブリケーションツールといくつかの材料の処理ステップの組み合わせが必要です。例えば、紫外線、フォトリソグラフィ及び電子ビームリソグラフィを用いた平面金属製の構造物を作成する手順は、サンプル露出、サンプル開発、金属蒸着、金属リフトオフを含めることができます。 3D金属構造を作成するには、シーケンスが複数回繰り返される。複数の層を積層し、整列の複雑さと難しさは、標準的なナノファブリケーションツールを使用して、3Dの金属構造の実用的な実装を制限します。フェムト秒レーザー直接描画は3D微細加工のための卓越した技術として浮上している^。1,2フェムト秒レーザーは頻繁にポリマーとメガネで3Dパターンを作成するために使用されます^。3-7しかし、直接書き込み3D金属が課題として残されている。ここでは、800 nmでの中心とフェムト秒レーザーを用いた高分子マトリックス内に埋め込まれた銀ナノ構造を作製する方法を説明します。方法は、切断された銀のボクセルの3次元配列のような他の技術を用いて実現可能ではないパターンの製作が可能になります^。8切断3D金属パターンがそのような結合された金属ドット¹⁰のようなユニットセルが互いに接触していないメタマテリアル^、9に有用であり^{、 11}または結合金属棒^12,13共振器。潜在的なアプリケーションは負のインデックスメタマテリアル、不可視のマント、完璧なレンズを含む。

フェムト秒レーザー直接描画では、レーザー波長は、その光子は直線的にターゲット·メディアで吸収されない選ばれています。レーザーパルスの持続時間がフェムト秒の時間スケールにまで圧縮されており、放射線がしっかりターゲット内部フォーカスされている場合、非常に高い強度が非線形吸収を誘導する。複数の光子が同時に吸収される注目領域内の材料の変更につながる電子遷移を起こすLY。この手法を使うと、1は、材料のバルクではなく、その表面上の構造を形成することができる。

3Dダイレクト金属書き込みのほとんどの作業は自己担持金属構造を作成するに焦点を当ててきた^14-16の方法は、ここで説明され、それらがマトリックス内に埋め込 ​​まれているので、セルフサポートする必要はありませんサブミクロン銀構造が得られます。ドープポリマーマトリックスは、硝酸銀との混合物（AgNO _3を ）、ポリビニルピロリドン（PVP）と水（H ₂ O）を用いて調製される。次いで、試料を50 fsのパルスを生成する11 MHzのフェムト秒レーザーを照射してパターン化される。照射中は、銀イオンの光還元を震源域における銀ナノ粒子の集合体を作成し、非線形吸収を介して誘導される。このアプローチを使用して我々は、ドープされたPVPのマトリックス中に埋め込まれた銀のパターンを作成します。 sの3D変換の追加十分には3つの次元にパターニングを拡張します。