Большой площади на основе субстрат нанотехнологические управляемые и настраиваемые наночастиц золота через максимум Dewetting
Summary
Этот протокол подробности Роман нано производство метод, который может использоваться для делать фильмы управляемые и настраиваемые наночастиц на больших площадях, на основе самостоятельной сборки из dewetting ограничен металлических пленок.
Abstract
Последние научные достижения в области использования металлических наночастиц для преобразования повышения энергоэффективности, производительности улучшение оптических устройств и хранения высокой плотности данных продемонстрировали потенциальные выгоды их использования в промышленных приложения. Эти приложения требуется точный контроль над наночастицы размер, интервал и иногда форму. Эти требования привели к использованию времени и стоимости шаги интенсивной обработки для производства наночастиц, таким образом делая переход к промышленному применению нереально. Этот протокол будет решить этот вопрос путем предоставления метода масштабируемой и доступной для большой площади производства наночастиц фильмов с улучшение наночастиц управления по сравнению с современными методами. В этой статье этот процесс будет продемонстрирована с золотом, но могут также использоваться другие металлы.
Introduction
Большая площадь наночастиц фильм изготовление критически важное значение для принятия последних технологических достижений в преобразования солнечной энергии и хранения высокой плотности данных с использованием плазмонных наночастиц1,2, 3 , 4 , 5. интересно, что это магнитные свойства некоторых из этих плазмонных наночастицы, которые обеспечивают эти наночастицы с возможностью управлять и свет на наноуровне. Эта управляемость света обеспечивает возможность повышения света захвата падающего света на наноуровне и увеличить поглощаемость поверхности. На основании этих же свойств и имея возможность иметь наночастиц в любом намагниченных и государств не намагниченные, ученые также определяют новую платформу для хранения высокой плотности цифровых данных. В каждом из этих приложений, важно что большой площади и недорогие нанотехнологические разработана методика, которая позволяет для контроля наночастицы размер, интервал и форму.
Имеющиеся методы для производства наночастиц главным образом основаны на наноуровне литографии, которая имеет значительные масштабируемость и вопросы, касающиеся затрат. Там было несколько различных исследований, которые пытались решить проблему масштабируемости этих методов, но на сегодняшний день, процесс не существует, что обеспечивает уровень контроля, необходимых для изготовления наночастиц и стоимости и времени достаточно эффективным для принятие в промышленных приложениях6,,78,9,10,11. Некоторые недавние исследования усилия улучшить управляемость импульсных лазерных индуцированных dewetting (PLiD) и шаблонных твердотельные dewetting12,13,14, но они все еще имеют значительные требуется литография шаги и, таким образом, проблемы масштабируемости.
В этой рукописи мы представляем протокол нанотехнологические метод, который рассмотрит этот вопрос масштабируемости и стоимости, которая страдает принятия и использования наночастиц фильмов в широкое промышленное применение. Этот метод обработки позволяет контролировать размер производства наночастиц и интервалов, манипулируя поверхности энергий, которые диктуют самостоятельной сборки наночастиц сформирован. Здесь мы продемонстрировать использование этой методики с использованием тонкопленочных золото для производства наночастиц золота, но мы недавно опубликовали немного другую версию этого метода, с помощью фильм никеля и таким образом этот метод может использоваться с любого желаемого металла. Цель этого метода для получения наночастиц фильмов при сведении к минимуму стоимость и сложность этого процесса и таким образом мы изменили наш предыдущий подход, который использовал атомно-слоевого осаждения и наносекундного лазерного облучения на систему Ni глинозема и заменить их физическое парофазное осаждение и плита. Результатом нашей работы в системе Ni глинозема также показали приемлемый уровень управления на морфологию поверхности после dewetting15.
Protocol
Representative Results
Discussion
Протокол является осуществимым и легкий процесс для нано производственный процесс для производства наночастиц на подложке на больших площадях с управляемыми свойствами. Dewetting явление, что приводит к производству частиц, основана на тенденцию dewetted слоя для достижения минимальной энер…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы признаем поддержку от Фонда Core микроскопии в университете штата Юта для SEM результата. Мы также признаем Национальный научный фонд (премия #162344) для распыления системы DC магнетрон, Национальный научный фонд (премия #133792) для (поля электронов и ионов) FEI Quanta 650 и Министерство энергетики, ядерной энергии университета Программа для Nanolab Нова FEI 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 |
References
- Pillai, S., Catchpole, K. R., Trupke, T., Green, M. A. Surface plasmon enhanced silicon solar cells. Journal of Applied Physics. 101 (9), 093105 (2007).
- Ding, B., Lee, B. J., Yang, M., Jung, H. S., Lee, J. -. K. Surface-Plasmon Assisted Energy Conversion in Dye-Sensitized Solar Cells. Advanced Energy Materials. 1 (3), 415-421 (2011).
- Tehrani, S., Chen, E., Durlam, M., DeHerrera, M., Slaughter, J. M., Shi, J., Kerszykowski, G. High density submicron magnetoresistive random access memory (invited). Journal of Applied Physics. 85 (8), 5822-5827 (1999).
- Ross, C. A., et al. Fabrication of patterned media for high density magnetic storage. Journal of Vacuum Science & Technology B. 17, 3168 (1999).
- Gu, M., Zhang, Q., Lamon, S. Nanomaterials for optical data storage. Nature Reviews Materials. 1, 16070 (2016).
- Mock, J. J., Barbic, M., Smith, D. R., Schultz, D. A., Schultz, S. Shape effects in plasmon resonance of individual colloidal silver nanoparticles. The Journal of Chemical Physics. 116 (15), 6755-6759 (2002).
- Su, K. -. H. A., et al. Interparticle Coupling Effects on Plasmon. Resonances of Nanogold Particles, Nano Letters. 3 (8), 1087-1090 (2003).
- Lee, K., El-Sayed, M. A. Gold and Silver Nanoparticles in Sensing and Imaging: Sensitivity of Plasmon Response to Size, Shape, and Metal Composition. The Journal of Physical Chemistry B. 110 (39), 19220-19225 (2006).
- Grzelczak, M., Prez-Juste, J., Mulvaney, P., Liz-Marzn, L. M. Shape control in gold nanoparticle synthesis. Chemical Society Reviews. 37 (9), 1783-1791 (2008).
- Ye, J., Thompson, C. Templated Solid-State Dewetting to Controllably Produce Complex Patterns. Advanced Materials. 23 (13), 1567-1571 (2011).
- Huang, J., Kim, F., Tao, A., Connor, S., Yang, P. Spontaneous formation of nanoparticle stripe patterns through dewetting. Nature Materials. 4, 896-900 (2005).
- Hughes, R. A., Menumerov, E., Neretina, S. When lithography meets self-assembly: a review of recent advances in the directed assembly of complex metal nanostructures on planar and textured surfaces. Nanotechnology. 28 (28), 282002 (2017).
- Kim, D., Giermann, A. L., Thompson, C. V. Solid-state dewetting of patterned thin films. Applied Physics Letters. 95 (25), 251903 (2009).
- Fowlkes, J. D., Doktycz, M. J., Rack, P. D. An optimized nanoparticle separator enabled by electron beam induced deposition. Nanotechnology. 21 (16), 165303 (2010).
- White, B. C. A., et al. The Effect of Different Thickness Alumina Capping Layers on the Final Morphology of Dewet Thin Ni Films. Applied Physics A. 124 (3), 233 (2018).
