This work was supported by the Air Force Office of Scientific Research Young Investigator Research Program (AFOSR, Grant. No. FA9550-15-1-0301).

Precaución: Varios productos químicos (tales como ácido nítrico concentrado (15.698 M HNO 3) y ácido clorhídrico (HCl 6 M)) que se utilizan en estos procedimientos son peligrosos. guantes apropiados, protección ocular y otros equipos de seguridad deben ser usados. Por favor, consulte las hojas de datos de seguridad de materiales (MSDS) de todos los productos químicos antes de su uso. 1. Síntesis Nanocube <ol><li> Preparación de los reactivos Nota: El etilenglicol (EG) debe ser anhidro. Cierre la tapa del recipiente de EG siempre que no se utiliza para prevenir la absorción de agua. Plata trifluoroacetato (AGC 2 F 3 O 2) es muy sensible a la luz, por lo tanto la solución AgC 2 F 3 O 2 se prepara en el último paso. <ol><li> Preparar una solución 1,3 mM hidrosulfuro sódico hidratado (EHNA) disolviendo 1 mg de EHNA en 13,5 ml de EG. </li><li> Preparar la solución de 20 mg / ml de poli vinilpirrolidona (PVP) disolviendo 0,1 g de PVP en 5 ml de EG. </li><li> Preparar hy 3 mMdrochloric solución mezclando 2,5 l de solución 6,0 M de HCl líquido con 4.9975 ml de EG. </li><li> Preparar AGC 2 F 3 O 2 solución disolviendo 0,1 g de AGC 2 F 3 O 2 en 0,8 ml de EG. </li></ol></li><li> Ajuste del equipo <ol><li> Limpiar el matraz de fondo redondo (RBF) y su gorra con concentrado (70%, 15.698 M) HNO 3 ácido nítrico. Llene el RBF con HNO 3 y poner la tapa puesta durante 30 min. Asegúrese de que la tapa de contacto con el ácido. </li><li> Después de HNO3 ácido, limpiar el RBF y la tapa de nuevo con agua limpia desionizada (DI). El uso de gas nitrógeno limpio para secar el RBF y la tapa después. El FSR y su tapa deben estar limpios y secos. </li><li> Limpiar una barra de agitación magnética por inmersión en HNO 3 para 30 min. Después de HNO 3, limpiarlo de nuevo con agua DI y se seca con gas nitrógeno limpio. </li><li> Preparar un baño de calentamiento. Colocar un baño de fluido de silicona (que se muestra en la Figura 1A)en la parte superior de una placa caliente con agitación con una temperatura bien controlada. Utilice un termómetro externo para controlar la temperatura del baño de fluido. Ajuste la temperatura a 150 ° C y la velocidad de agitación a 260 rpm. </li><li> Montar el RBF con una pinza como se muestra en la Figura 1B. Coloque la barra de agitación magnética (preparado en el paso 1.2.3) en el RBF. </li></ol></li><li> procedimiento de síntesis <ol><li> Moje la RBF en el baño de calentamiento (aproximadamente 10 mm de profundidad en el líquido; véanse las figuras 1A-1B). </li><li> Utilice una micropipeta para colocar 10 ml de solución de EG en el RBF. Ponga la tapa en el RBF y esperar 20 minutos. El propósito de este paso es limpiar el RBF de nuevo, esta vez con EG. </li><li> Después de 20 minutos, retire la tapa y luego levante la RBF fuera del baño de calor, verter los 10 ml de EG en un contenedor de eliminación. Nota: La solución de EG es caliente (150 ° C) y se recomienda tomar toda la pinza hacia fuera (Figura 1B). Asegúrese de que THen la barra de agitación magnética (ver paso 1.2.5) no se cae. </li><li> Ponga la RBF de nuevo en el baño de calentamiento (véase el paso 1.3.1). </li><li> Utilice una micropipeta para colocar 5 ml de EG en el RBF y coloque la tapa. </li><li> Esperar durante 5 min. </li><li> Casquillo de la toma de la RBF fuera, utilizar una micropipeta para colocar 60 l de Nash (como se ha preparado en el paso 1.1.1) en el RBF. Poner de nuevo el tapón. </li><li> Espere a 2 min. </li><li> Casquillo de la toma de la RBR apagado, utilizar una micropipeta para colocar 500 l de la solución de HCl (como se preparó en el paso 1.1.3) en el RBF. </li><li> Inmediatamente después del paso anterior, utilizar una micropipeta para colocar 1,25 ml de la solución de PVP (como se preparó en el paso 1.1.2) en el RBF. Poner de nuevo el tapón. </li><li> Espere a 2 min. </li><li> Casquillo de la toma de la RBF apagado, utilizar una micropipeta para colocar 400 l de la solución AgC 2 F 3 O 2 (como se preparó en el paso 1.1.4) en el RBF. Poner de nuevo el tapón. </li><li> Espere a 2.5 hr. nanocubos Ag están formando durante este paso. Si es posible, durante este tiempo, reducir la luz de la habitación a un mínimo. </li><li> Después de 2,5 horas, apagar el calentador pero deje la agitación de evitar la quema de líquido en la parte inferior. Use la prensa (que se muestra en la Figura 1B) para levantar la RBF por encima del baño de calentamiento. Retire la tapa. </li><li> Retire el RBF del baño de calefacción de tal manera que se enfriará más rápido. Después de ~ 20 minutos, añadir 5 ml de acetona en el RBF. Vortex con el fin de mezclar bien las soluciones. Al final, el volumen total de la solución es de 12 ml. Ver Figura 2A. </li><li> Utilice una micropipeta y pasar la solución final a ocho tubos de plástico más pequeños 1,5 ml. </li><li> Centrifugar estos ocho tubos a una velocidad de 5150 xg durante 10 min. Como resultado, todos los nanocubos Ag serán en la parte inferior de los tubos. Utilice una micropipeta para eliminar el sobrenadante superior, dejando ~ 100 l en la parte inferior de cada tubo. </li><li> Llenar 1 ml de agua DI en cada uno de estostubos (obtenidos en la etapa 1.3.17). Vortex y someter a ultrasonidos (5 min) los tubos. Nanocubos ahora están suspendidas en agua DI principalmente. </li><li> Centrifugar de nuevo los ocho tubos preparados en el paso 1.3.18 a 5150 xg durante 5 min. Todos los nanocubos Ag serán en la parte inferior de los tubos. Utilice una micropipeta para eliminar el sobrenadante superior, dejando alrededor de 100 l en la parte inferior de cada tubo. </li><li> Llenar 1 ml de agua DI en cada uno de los tubos obtenidos de paso 1.3.19. Vortex y someter a ultrasonidos los tubos. Nanocubos ahora están suspendidas en agua DI. La solución nanocube final obtenido de esta síntesis se muestra en la figura 2B como un ejemplo. </li></ol></li></ol> 2. El oro de evaporación de película Nota: Un evaporador de haz de electrones se utiliza para depositar películas de oro (Au) en comprado sala blanca limpia diapositivas, con cromo actuación (Cr) como una capa de adhesión. El proceso de evaporación se lleva a cabo dentro de una cámara de vacío, lo que permite que las moléculas se evapore librementeen la cámara y luego sublimar sobre el sustrato. El procedimiento de operación es: <ol><li> Ventilar la cámara, presionando el botón &quot;Auto Vent&quot;. </li><li> Abrir sustratos puerta de la cámara y de la carga en la cúpula. </li><li> Cierre la puerta y la bomba abajo presionando &quot;Bomba Auto&quot;, se tarda aproximadamente 1 hr para la cámara de la bomba hasta que la presión es inferior a 5 × 10 -6 Torr. </li><li> Tratar la receta. La capa # 1: Cr, espesor: 5 nm, velocidad de depósito: 1 A / seg; La capa # 2: Au, espesor: 50 nm, velocidad de depósito: 2 A / seg. </li><li> Al alcanzar el nivel de vacío deseado, el proceso de deposición del primer metal se iniciará automáticamente pulsando la tecla &quot;Auto Run&quot;. Nota: Durante la deposición, el módulo de alta tensión se enciende y la tensión es de 10 kV. módulo de rotación arma está activada, y la rotación accesorio es de 20 rpm. Después de los primeros acabados de capa, el sistema se moverá automáticamente a la ubicación del bolsillo de la segunda de metal y empezar deposición. </li><li> Después de todo el proceso se haya completado, pulse &quot;Auto Vent&quot; para ventilar la cámara y tomar la muestra a cabo. Nota: El grosor total de la película Au fue 50 nm y la rugosidad de la superficie se midió utilizando un microscopio de fuerza atómica (AFM) produciendo una raíz típica cuadrado medio (RMS) de 0,7 nm. No hay un tratamiento especial se llevó a cabo de los sustratos de vidrio comprados antes de la deposición de la película Au. </li></ol> 3. La deposición de capas de PE <ol><li> Preparación de los reactivos <ol><li> Para la solución de cloruro de sodio (NaCl), mezclar 29 g de polvo de NaCl con 500 ml de agua DI. </li><li> Para la solución de sulfonato de poliestireno (PSS), mezclar 29 g de polvo de NaCl con 500 ml de agua DI a continuación, añadir 1,5 ml de la solución madre PSS. </li><li> Para la solución de poli (alilamina) hidrocloruro de (PAH), mezclar 29 g de polvo de NaCl con 500 ml de agua DI a continuación, añadir 132 mg de PAH. </li></ol></li><li> Capa por capa de deposición Nota:HAP está ligeramente cargado positivamente, mientras PSS está ligeramente cargado negativamente. Como la película Au fabricado en la sección 2 de arriba está ligeramente cargado negativamente, una capa de PAH se depositará primero. Los pasos a continuación demostrarán en detalles cómo depositar cinco capas de PE: HAP / PSS / PAH / PSS / PAH. <ol><li> En primer lugar, depositar una capa de PAH mediante la inmersión de la película de oro (fabricada en la sección 2 anterior) en una solución de PAH (preparado en la etapa 3.1.3) durante 5 min. Esto resulta en una capa de PAH en la parte superior de la película de Au con un grueso de ~ 1 nm. </li><li> Después de 5 minutos, enjuagar la capa de película + 1 HAP Au con agua DI limpia. </li><li> Sumergir la capa HAP Au película + 1 en una solución de NaCl (preparado en el paso 3.1.1) durante 1 minuto. </li><li> Sumergir la película + 1 capa de PAH Au (después de la etapa 3.2.3) en una solución de PSS por 5 min. Esto resulta en una capa de PSS con un espesor de ~ 1 nm en la parte superior de la capa de PAH. </li><li> Después de 5 minutos, enjuagar la capa PSS Au capa de película + 1 + 1 HAP con agua DI limpia. </li><li> Sumergir el Au film + 1 PAH capa capa + 1 PSS en la solución de NaCl durante 1 min. </li><li> Sumergir la capa capa + 1 PSS Au película + 1 HAP en la solución de PAH durante 5 min. Esto da lugar a otra capa PAH con un espesor de ~ 1 nm en la parte superior de la capa de PSS (preparado en la etapa 3.2.4). </li><li> Después de 5 minutos, enjuagar la película Au + 1 HAP +1 capas PSS + 1 PAH con agua DI limpia. </li><li> Sumergir las capas de la película Au + 1 + 1 HAP PSS + 1 HAP en la solución de NaCl durante 1 min. </li><li> Sumergir las capas de la película Au + 1 + 1 HAP PSS + 1 HAP en la solución de PAH durante 5 min. Esto resulta en una segunda capa de PSS con un espesor de ~ 1 nm en la parte superior de la capa de PAH (que se preparó en el paso 3.2.7 anterior). </li><li> Después de 5 minutos, enjuagar la película Au + 1 +1 HAP PSS + 1 + 1 capas de PAH PSS con agua DI limpia. </li><li> Sumergir la película Au + 1 + 1 HAP PSS + 1 HAP +1 capas PSS en la solución de NaCl durante 1 min. </li><li> Sumergir la película Au + 1 + 1 HAP PSS + 1 HAP +1 capas PSS en la solución de PAH durante 5 min. Este resultados en otra capa PAH con un espesor de ~ 1 nm en la parte superior de la capa de PSS (que se preparó en el paso 3.2.10 anterior). </li><li> Por último, enjuagar la película Au + 1 + 1 HAP PSS + 1 HAP 1 PSS + 1 HAP con agua DI y se seca la muestra usando gas nitrógeno limpio. Nota: El espesor total de las cinco capas de PE se midió en aire usando un elipsómetro espectroscópico en ángulos de incidencia de 65 °, 70 °, y 75 °, obteniéndose un espesor de 5,0 ± 0,1 nm. </li></ol></li></ol> 4. La deposición de Cy5 tinte moléculas <ol><li> Preparar una solución de Cy5 25 mM con agua DI como disolvente. </li><li> Exponer la superficie de la muestra (que tiene una serie de cinco capas de PE, tal como se describe en la Sección 3 anterior) a 100 l de una solución de Cy5 25 M durante 10 min. Primer ensayo fundido 100 l de la solución Cy5 (preparado en el paso 4.1) sobre la superficie de la muestra y luego se coloca una hoja de cubierta en la parte superior de la gota de solución. moléculas Cy5 incorporarán en tque las capas superiores de educación física de manera uniforme. </li><li> Después de 10 minutos, enjuague la muestra con agua DI y se seca con gas nitrógeno limpio. </li></ol> 5. La deposición de nanocubos a la Forma Nanopatch Antenas (PAN) <ol><li> Diluir la solución nanocube obtenido de la Sección 1 en un factor de 1/100 usando agua DI para permitir el estudio de los PAN óptica individuales. </li><li> Utilice una micropipeta para colocar una gota de 20 l de solución de nanocube diluido (preparado en el paso 5.1) sobre una hoja de cubierta limpio. Colocar la muestra (preparado en la Sección 4) en contacto con la hoja de la cubierta durante 2 min. Esto resulta en la nanocubos Ag a ser inmovilizados en la capa HAP terminal privado porque los nanocubos sintetizados aquí están cargadas negativamente y la capa superior HAP está cargado positivamente. </li><li> Después de 2 min, enjuagar la muestra con agua DI y se seca con gas nitrógeno limpio. Nota: Los pasos 5.1 a 5.3 describen un procedimiento para preparar una muestra para los estudios ópticos de programas nacionales de acción individuales utilizando un campo oscuro microscope (dispersión de campo oscuro). Para preparar una muestra para las medidas de reflectividad, se aplica un procedimiento similar, excepto que en el paso 5.1 de la solución nanocube original se diluye por un factor de 1/10 en lugar de 1/100. </li></ol> 6. Medidas ópticas Nota: Un microscopio / de campo oscuro brillo óptico hecha a la medida se utiliza en estas mediciones. Los programas nacionales de acción están iluminados por una fuente de luz blanca a través de una gran distancia de trabajo objetivo de campo oscuro brillo /. La luz reflejada / dispersada por el PAN es recogida por el mismo objetivo. Una abertura del agujero de alfiler (50 m de diámetro) se utiliza en un plano de imagen para seleccionar la señal de un nanoantena individual. Una cámara digital se utiliza para capturar una imagen en color. Un espectrómetro y un dispositivo de acoplamiento de la cámara de carga (CCD) se utilizan para adquirir datos espectrales. Para las mediciones de fluorescencia, una onda continua 633 nm HeNe láser se utiliza para la excitación y la señal se filtró espectralmente por un filtro de paso largo. <ol&gt; <li> Espectro de dispersión de campo oscuro de los PAN individuales <ol><li> Bajo iluminación de luz blanca, identificar los programas nacionales de acción individuales en la muestra que se preparó en la Sección 5. Bajo iluminación de luz blanca, PAN individuales aparecen como puntos de colores brillantes, de color rojo o rosa como se muestra en la Figura 4C. </li><li> Alinear una sola NPA con la abertura del agujero de alfiler utilizando una etapa de traducción. Asegúrese de que la imagen oscura campo de dispersión de la NPA todavía se observa después de la apertura del agujero de alfiler. </li><li> Adquirir un espectro de la luz dispersada desde el NPA usando el espectrómetro y cámara CCD con un tiempo de integración de 1 seg. Debido a que el área de apertura (50 micras) es mucho más grande que el tamaño físico del NPA (~ 75 nm) del espectro contiene luz dispersada de la ANP, además de la señal de la zona que rodea el NPA. </li><li> Mover la muestra a una zona sin ningún PAN y adquirir otro espectro con un 1 s de tiempo de integración. Este espectro representa la luz dispersada desde lafondo. </li><li> Retire la muestra con las ANP y colocar una muestra patrón de reflexión certificado en la configuración. Adquirir un espectro de la luz dispersada con un tiempo de integración de 0,1 segundos con el fin de normalizar la señal del NPA. </li><li> Cerrar la abertura del agujero de alfiler y adquirir un espectro con un tiempo de integración de 0,1 segundos sin ninguna señal de entrada. Este espectro representa los recuentos de CCD oscuros. </li><li> Calcular el espectro de dispersión definitiva de un PAN de la siguiente manera: <img alt="Ecuación 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876eq1.jpg" /> donde NPA + antecedentes, antecedentes, luz blanca, lo CCD oscuro son los espectros de dispersión medida por pasos 6.1.3, 6.1.4, 6.1.5 y 6.1.6, respectivamente. </li><li> Se extrae la resonancia de plasmón de la NPA mediante el cálculo del centroide del pico de resonancia de dispersión. 16 </li></ol></li><li> Mejora de la fluorescencia de las moléculas de Cy5 por solo NAP <ol><li> Bajo iluminación de luz blanca, identificar los programas nacionales de acción individuales de la muestra preparada en la Sección 5. En el campo oscuro, PAN individuales aparecen como puntos de colores brillantes, de color rojo o rosa como se muestra en la Figura 4C. </li><li> Alinear una sola NPA con la abertura del agujero de alfiler utilizando una etapa de traducción. Asegúrese de que la imagen oscura campo de dispersión de la NPA es detectado por la cámara colocada después de la apertura del agujero de alfiler. </li><li> Apagar la iluminación de luz blanca y encienda la onda continua 633 nm HeNe láser que se utiliza para la excitación. </li><li> Colocar un filtro láser pase largo de 633 nm en el camino óptico justo antes de la entrada del espectrómetro con el fin de bloquear cualquier luz láser dispersada. </li><li> Adquirir un espectro de fluorescencia de la emisión de las moléculas de Cy5 usando un tiempo de integración de 1 seg. Debido a que el área de apertura (50 micras) es mucho más grande que el tamaño físico de la NPA (~ 75 nm) de este espectro de emisión contiene de ambas moléculas incrustadas en el NPA como well como moléculas que rodean el NPA. </li><li> Mover la muestra a una zona sin ningún PAN y adquirir otro espectro con un tiempo de integración de 1 seg. Este espectro representa la emisión de moléculas en el fondo, sin ningún tipo de programas nacionales de acción. </li><li> Preparar una muestra separada, que se utiliza como una muestra de control, siguiendo el procedimiento en las Secciones 3 y 4 donde las moléculas Cy5 se incorporan con capas de PE en la parte superior de un portaobjetos de vidrio (sin una película de Au y nanocubos AG). </li><li> Adquirir un espectro de fluorescencia de la emisión a partir de moléculas Cy5 en la muestra de control preparada en el paso anterior utilizando un tiempo de integración de 10 segundos. </li><li> Determinar el factor de mejora de fluorescencia mediante el uso de los espectros de fluorescencia medidos en los pasos 6.2.5, 6.2.6 y 6.2.8, teniendo en cuenta los CCD conteos oscuros, la normalización por los tiempos de unidad de área y de adquisición. 12,14 </li></ol></li></ol>

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B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+Waveguide+Modes+of+Film-Coupled+Metallic+Nanocubes.">Plasmonic Waveguide Modes of Film-Coupled Metallic Nanocubes.</a> Nano Lett. 13 (12), 5866-5872 (2013).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Nanocubos de plata se sintetizaron químicamente usando condiciones de reacción similares a las síntesis previamente comunicados. 2,12,17-20 Esta síntesis permite la fabricación de nanocubos con longitudes de los lados que van de 50 a 100 nm. Por ejemplo, un tiempo de calentamiento típico de 2,5 hr resultará en nanocubos con longitudes laterales de ~ 75 nm. Un tiempo de síntesis más larga (&gt; 3 h), dará lugar a las nanopartículas más grandes, sin embargo, esto puede también resultar en diferentes formas, tales como nanocubos o octaedros truncados. La solución final se centrifuga y se volvió a suspender en agua desionizada, y se puede conservar durante al menos un mes en un refrigerador a 4 ° C sin cambios notables en los espectros de dispersión de las resonancias de plasmones. 12 El tamaño y forma de los nanocubos Ag desde el proceso presentado en el protocolo anterior son muy sensibles a la limpieza de la RBF, su tapa y la barra de agitación, así como la calidad de la solución de EG. Nanoparticulos con diferentes formas, tales como nanopartículas redondeadas o alargadas es una señal de que es posible que haya un problema con uno de estos pasos en la síntesis. Por lo tanto, se aconseja que los pasos 1.1.1-1.1.4 y 1.2.1-1.2.2 son de importancia crítica. En la Figura 4b el espectro de dispersión de recogida de una sola antena nanopatch se muestra que presenta una resonancia de plasmón fuerte a 650 nm. una resonancia Tal indica una excelente confinamiento modo en la región de separación entre la nanocube Ag y Au película hecha posible por nanocubos de alta calidad. Además, para obtener un espectro tal, se requiere también que la muestra está limpio, las capas espaciadoras (capas PE) tienen un espesor uniforme y que el Au película subyacente es suave. La resonancia de plasmones fuerte se ve confirmado por los datos presentados en la Figura 4c, donde las antenas nanopatch individuales se pueden observar en la imagen de campo oscuro y en la Figura 4d, donde gran fluorescenciamejora se observa de moléculas Cy5 ubicadas en la región brecha. También hay que señalar que los nanocubos Ag oxidan con el tiempo a pesar de la capa PVP cuando se expone al aire y por lo tanto se recomienda que las mediciones ópticas se deben realizar en el día se prepara la muestra o dentro de 1 a 3 días. Para minimizar la oxidación, se recomienda que las muestras de antena nanopatch ser almacenados en vacío o gas de nitrógeno. El método presentado en este documento permite la fabricación de nanocubos Ag y antenas nanopatch plasmónicas con dimensiones bien controlados que utilizan la síntesis coloidal y un proceso de recubrimiento por inmersión, capa por capa. En comparación con otras técnicas como la litografía por haz de óptica o electrónica, la técnica presentada aquí ofrece el potencial para la producción de bajo coste y a gran escala, mientras que la producción de una estrecha distribución de tamaños de las nanopartículas. Las antenas nanopatch plasmónicas presentados en este documento también son muy prometedores paranuevos nanomateriales de diseño que presenta propiedades únicas que pueden no existir en sus homólogos macroscópicos. En particular, estos nanoantenas han demostrado la mejora de fluorescencia récord de moléculas de colorante incrustados superiores a 30.000; 12 mejoras de tasa de emisión espontánea de 1000; ultrarrápida emisión espontánea y alto rendimiento cuántico. 13,14 Además, se ha demostrado que los emisores acoplados a estas antenas nanopatch exposición emisión altamente direccional que es crítica para aplicaciones donde se requiere el acoplamiento a un detector externo o fibra de modo único. Las aplicaciones futuras de las antenas de parche nanoescala pueden variar desde dispositivos optoelectrónicos ultrarrápidos, tales como diodos emisores de luz, para fotodetectores de eficiencia y dispositivos fotovoltaicos de alta, detección y las tecnologías de procesamiento de información cuántica. 12-14

En los últimos años, la síntesis coloidal de nanopartículas y el montaje de estos en estructuras avanzadas han atraído gran interés tanto en la investigación y el desarrollo industrial. 1-4 síntesis coloidal de las nanopartículas tienen varias ventajas sobre las nanoestructuras fabricadas por litografía incluyendo la homogeneidad de tamaño superior, de bajo coste y de la posibilidad de gran escala, la producción paralelo. Nanopartículas de metal como la plata (Ag) y oro (Au) puede apoyar polaritones de plasmón de superficie localizada y tienen la capacidad para confinar la luz en un volumen mucho más pequeño que el límite de difracción. 1,3-5 La alta intensidad de campo resultante crea un mejorado locales densidad de estados que permiten la interacción luz-materia para adaptarse a nanoescala. Los esfuerzos recientes han demostrado procedimientos para sintetizar Ag y Au nanopartículas en una amplia gama de tamaños y formas, incluyendo triángulos, 4,6, 3,4 jaulas y varillas4,7,8 además de los nanocubos discutidos aquí. Nanoestructuras compuestas de varias nanocomponentes Ag o Au También se han fabricado propiedades Manifestación medida. 1,9-11 Aquí, se demuestra un procedimiento para sintetizar nanocubos Ag y lo más importante, para acoplar estos nanocubos Ag con un Au película subyacente con el fin de formar antenas nanopatch plasmónicas. La distancia entre nanocubos AG y la película de Au se puede controlar con ~ 1 nm de resolución mediante el uso de una serie de capas de polielectrolito espaciadoras. También demostramos cómo incorporar un medio activo, tal como un colorante orgánico, en las antenas nanopatch plasmónicas. Debido a los campos electromagnéticos fuertemente confinados en la región brecha entre los nanocubos y la película de Au, las antenas nanopatch se pueden utilizar para altamente mejorada de fluorescencia y la emisión espontánea de las moléculas de colorante embebidos. 12,13 Los métodos presentados en este documento se pueden generalizar a otros emisores, such como puntos coloidales de estado sólido cuántica 14 o de materiales semiconductores bidimensionales, 15 y la resonancia de plasmones se puede ajustar en un amplio intervalo espectral variando el tamaño de los nanocubos o la brecha.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol&#160;</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td>9300</td>
			<td>Must be anhydrous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydrosulfide hydrate&#160;&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>161527</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly vinylpyrrolidone&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>856568</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochroric acid BDH ARISTAR PLUS</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>7647-01-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver trifluoroacetate&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>482307</td>
			<td>Store in dark place</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>48358</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>7697-37-2</td>
			<td>&#160;concentrated (70%), for cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(allylamine) hydrochloride (PAH)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>283215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene sulfonate&#160; (PSS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>561223</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride&#160;</td>
			<td>Macron Inc.</td>
			<td>7647</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfo-Cyanine5 carboxylic acid (Cy5)</td>
			<td>Lumiprobe</td>
			<td>13390</td>
			<td>Fluorescent dye (molecular weight: 664.76 g/mol)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipments</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirring hotplate with temperature control</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>89000-338</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixers</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>10153-834</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge</td>
			<td>Thermoscientific</td>
			<td>Model 59A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone fluid&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>63148-62-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-scale</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>Model ML 104/03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron-beam metal evaporator&#160;</td>
			<td>CHA Industries</td>
			<td>E-beam evaporator</td>
			<td>Located inside a clean room</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pre-cleaned glass slides</td>
			<td>Schott North America, Inc.</td>
			<td>Nexterion Glass B&#160;</td>
			<td>Clean room pre-cleaned</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25-mL 24/40 round-bottle flask&#160;</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>60002-290</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stirring bar</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>58948-116</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipettes (1-10mL, 10&#8211;100 mL and 100&#8211;1000 mL)</td>
			<td>VWR International</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaning bath</td>
			<td>Branson Ultrasonic</td>
			<td>Model 1510R-DTH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopwatch</td>
			<td>VWR International</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf centrifugation tubes (1.5 mL)</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>22364111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(propylene) coning tubes (50 mL)</td>
			<td>VWR International</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Home built bright/darkfield microscope</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>75 W Xenon white light source, Nikon BF/DF 50x ELWD 
			0.55 NA, 8.2 mm WD objective, Nikon D90 digital camera, Acton 2300i spectrometer, Photometrics CoolSnap HQ&#160; charge coupled device (CCD) camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>He Ne laser (633 nm), 5 mW</td>
			<td>New Port Co.</td>
			<td>R-30990</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reflectance standard</td>
			<td>Lab Sphere</td>
			<td>Model SRS-99-010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser long pass filter 633 nm</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>LP02-633RU-25</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

colloidal synthesis of nanopatch antennas for applications in plasmonics and nanophotonics

Se presenta un método para la síntesis coloidal de nanocubos plata y el uso de estos en combinación con una película de oro liso, para fabricar antenas de parche nanoescala plasmónicas. Esto incluye un procedimiento detallado para la fabricación de películas delgadas con un espesor bien controlado sobre las áreas macroscópicas utilizando deposición capa por capa de polímeros de polielectrolitos, a saber, poli (alilamina) de hidrocloruro (HAP) y sulfonato de poliestireno (PSS). Estas capas de polielectrolito spacer sirven como un hueco dieléctrico entre nanocubos de plata y una película de oro. Al controlar el tamaño de las nanocubos o el espesor de cámara, la resonancia de plasmón se puede ajustar desde aproximadamente 500 nm a 700 nm. A continuación, demostramos cómo incorporar moléculas colorantes orgánicos sulfo-cyanine5 ácido carboxílico (Cy5) en la región brecha de polímero dieléctrico de las antenas nanopatch. Por último, la fluorescencia de los colorantes Cy5 que muestran una mayor enormemente, haciendo coincidir el espectro de resonancia de plasmones con la energía de excitación y tque Cy5 pico de absorción. El método que aquí se presenta permite la fabricación de antenas nanopatch plasmónicas con dimensiones bien controladas que utilizan síntesis coloidal y un proceso de recubrimiento por inmersión capa por capa con el potencial de bajo costo y producción a gran escala. Estas antenas nanopatch son muy prometedores para aplicaciones prácticas, por ejemplo en la detección, dispositivos optoelectrónicos ultrarrápidos y de fotodetectores de alta eficiencia.

Aquí, mostramos los resultados representativos de las características de las antenas nanopatch plasmónicas, incluidas las imágenes de SEM de la estructura de la muestra, un espectro de reflectividad de una colección de antenas nanopatch y un espectro de dispersión de una sola antena nanopatch. La energía de la resonancia de plasmón de las antenas nanopatch depende del tamaño de los nanocubos, el espesor de la región de hueco dieléctrico, es decir, el número de capas de PE, así como el material dieléctrico. En el procedimiento presentado anteriormente se obtuvo nanocubos Ag con una longitud de lado media de 75 nm y esquinas ligeramente redondeadas (radio de curvatura ~ 10 nm) recubierta en una capa de PVP con un espesor estimado de 1-3 nm. En combinación con las 5 capas de PE y película de oro, este resultado en una resonancia de plasmón de centrado a ~ 650 nm con una anchura en el medio de máxima completo (FWHM) de ~ 50 nm. Esto a su vez tiene un buen solapamiento espectral con la longitud de onda de absorción y emisión de tque Cy5 moléculas que se centra en 646 y 662 nm, respectivamente. La Figura 3A muestra una imagen SEM de una muestra con una alta concentración de nanocubos. Estos nanocubos fueron depositados en la parte superior de una película de Au con 5 capas de PE. Tales imágenes de SEM se utilizan para verificar la calidad global de la síntesis nanocube; sin embargo, estas muestras no se utilizan para mediciones ópticas adicionales como la densidad de los nanocubos es demasiado alto. Además, debido a la alta densidad, algunos nanocubos no se encuentran en la superficie, que es esencial para formar la estructura de antena nanopatch plasmónica. La Figura 3B muestra una imagen SEM de una muestra de nanocubos fabricado usando una solución nanocube que se ha diluido por un factor de 1/10. Esta muestra se utiliza para mediciones en las que se midió la reflectividad de la luz blanca de un conjunto de antenas para determinar la nanopatchresonancia de plasmón en general. La figura 3C muestra una imagen SEM de una muestra de nanocubos fabricado usando una solución nanocube que se ha diluido por un factor de 1/100. Esta muestra se utiliza para la dispersión de las mediciones de una antena nanopatch individual. El uso de la solución diluida nanocube habilita antenas individuales nanopatch sea espacialmente aislados en un plano de imagen mediante el uso de un pequeño orificio. La Figura 4A muestra un espectro de reflectividad, después de la normalización con el fondo de la luz blanca, medida a partir de una muestra similar a la que se muestra la imagen SEM en la Figura 3B. La figura 4B muestra un espectro de dispersión de una sola antena nanopatch similar al ejemplo que se muestra en el imagen SEM en la Figura 3C. La Figura 4C muestra una imagen de campo oscuro de una muestra de antena nanopatch (preparado por un décimo0 solución diluida nanocube dispersado sobre una película de oro con 5 capas PE) tomada con una cámara digital Nikon D90. Los puntos rojos brillantes observados se deben a la dispersión de la luz blanca de antenas individuales nanopatch. Unos puntos se observa que tienen colores distintos de rojo, que es el resultado de nanocubos con diferentes tamaños o nanopartículas más grandes con formas no cúbicos. Figura 4D muestra dos espectros de fluorescencia, una medida a partir de una sola antena nanopatch (de una muestra similar a la mostrada en la Figura 3C) y el otro a partir de una muestra de control que consiste en un portaobjetos de vidrio con el mismo número de capas de PE y la densidad de Cy5 moléculas de colorante. La intensidad de fluorescencia a partir de moléculas Cy5 acoplado a la antena nanopatch es mucho más fuerte que en el portaobjetos de vidrio. Esto da como resultado de una tasa de excitación mejorada, así como un patrón de radiación modificado y aumento de la eficiencia cuántica de las moléculas de colorante. 1<html> 2 Después de corregir la fluorescencia de fondo y la normalización por unidad de área dividiendo el área bajo la nanocube con el tamaño del punto de excitación, 12 se obtiene un factor de mejora de ~ 12.000 partir de los datos mostrados en la Figura 4D. Este factor mejora es menor en comparación con el valor ya se ha informado de 30.000 12 probablemente debido al uso de un Au en lugar de película de Ag, el aumento de las pérdidas no radiativa. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig1.jpg" /> Figura 1. Equipo de instalación para la síntesis nanocube Ag. (A) Una fotografía de la configuración del equipo que muestra el baño de calor en la parte superior de la placa de cocción revolviendo con control de temperatura. (B) A cerca de la matraz de fondo redondo (RBF) que contiene la solución nanocube durante la síntesis. La instalación se encuentra dentro de una campana de humos con ventilación de aire adecuada.TPS: //www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53876/53876fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig2.jpg" /> Figura 2. Imágenes de la solución nanocube. (A) Nanocube solución después de la síntesis de 2,5-hr y (B) después de la transferencia de tubos más pequeños y re-suspendido en agua desionizada. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53876/53876fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura .</a> <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" width="700" /> Figura 3. SEM caracterizaciones de nanocubos AG. (A) imagen SEM de una muestra nanocube concentrada, (B) un diluido (1/10)nanocube muestra, y (C) una muestra nanocube diluida (1/100). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" width="700" /> Figura 4. caracterizaciones ópticas de antenas nanopatch. (A) espectro de reflexión normalizado medido a partir de un conjunto de antenas nanopatch (solución nanocube no diluida). (B) Espectro de Dispersión de una sola antena nanopatch (1/100 solución diluida nanocube). Una imagen de campo oscuro de una muestra de la antena nanopatch (1/100 solución diluida nanocube) tomado bajo iluminación de luz blanca (C). Cada punto rojo brillante corresponde a una antena nanopatch plasmónica individual. (D) la fluorescencia de moléculas de tinte Cy5 incrustarded en una antena nanopatch (rojo línea continua) comparada con la de un portaobjetos de vidrio con una concentración idéntica de colorantes Cy5 (La línea de negro). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

Se presenta un protocolo para la síntesis coloidal de plata nanocubos y fabricación de antenas de parche nanoescala plasmónicas con sub-10 nm lagunas.

Coloidal Síntesis de Nanopatch antenas para aplicaciones en Plasmonics y Nanofotónica

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

colloidal-synthesis-nanopatch-antennas-for-applications-plasmonics

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

11.0K vistas.  Duke University.  Se presenta un protocolo para la síntesis coloidal de plata nanocubos y fabricación de antenas de parche nanoescala plasmónicas con sub-10 nm lagunas. 

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Hyperpolarized Xenon for NMR and MRI Applications

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging (MRI) suffer from intrinsic low sensitivity because even strong external magnetic fields of ~10 T generate only a small detectable net-magnetization of the sample at room temperature 1. Hence, most NMR and MRI applications rely on the detection of molecules at relative high concentration (e.g., water for imaging of biological tissue) or require excessive acquisition times. This limits our ability to exploit the very useful molecular specificity of NMR signals for many biochemical and medical applications. However, novel approaches have emerged in the past few years: Manipulation of the detected spin species prior to detection inside the NMR/MRI magnet can dramatically increase the magnetization and therefore allows detection of molecules at much lower concentration 2.
Here, we present a method for polarization of a xenon gas mixture (2-5% Xe, 10% N2, He balance) in a compact setup with a ca. 16000-fold signal enhancement. Modern line-narrowed diode lasers allow efficient polarization 7 and immediate use of gas mixture even if the noble gas is not separated from the other components. The SEOP apparatus is explained and determination of the achieved spin polarization is demonstrated for performance control of the method.
The hyperpolarized gas can be used for void space imaging, including gas flow imaging or diffusion studies at the interfaces with other materials 8,9. Moreover, the Xe NMR signal is extremely sensitive to its molecular environment 6. This enables the option to use it as an NMR/MRI contrast agent when dissolved in aqueous solution with functionalized molecular hosts that temporarily trap the gas 10,11. Direct detection and high-sensitivity indirect detection of such constructs is demonstrated in both spectroscopic and imaging mode.

The production of hyperpolarized xenon by means of spin exchange optical pumping (SEOP) is described. This method yields a ~10000-fold enhancement of the nuclear spin polarization of Xe-129 and has applications in nuclear magnetic resonance spectroscopy and imaging. Examples of gas phase and solution state experiments are given.

Xenón hiperpolarizado para RMN y MRI Aplicaciones

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging (MRI) suffer from intrinsic low sensitivity because even strong external magnetic fields of ~10 ...

Investigación

Ingeniería

Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 &deg;C), flammable, and volatile organic electrolytes. These organic based electrolyte systems are viable at ambient temperatures, but require a cooling system to ensure that temperatures do not exceed 80 &deg;C. These cooling systems tend to increase battery costs and can malfunction which can lead to battery malfunction and explosions, thus endangering human life. Increases in petroleum prices lead to a huge demand for safe, electric hybrid vehicles that are more economically viable to operate as oil prices continue to rise. Existing organic based electrolytes used in lithium ion batteries are not applicable to high temperature automotive applications. A safer alternative to organic electrolytes is solid polymer electrolytes. This work will highlight the synthesis for a graft copolymer electrolyte (GCE) poly(oxyethylene) methacrylate (POEM) to a block with a lower glass transition temperature (Tg) poly(oxyethylene) acrylate (POEA). The conduction mechanism has been discussed and it has been demonstrated the relationship between polymer segmental motion and ionic conductivity indeed has a Vogel-Tammann-Fulcher (VTF) dependence. Batteries containing commercially available LP30 organic (LiPF6 in ethylene carbonate (EC):dimethyl carbonate (DMC) at a 1:1 ratio) and GCE were cycled at ambient temperature. It was found that at ambient temperature, the batteries containing GCE showed a greater overpotential when compared to LP30 electrolyte. However at temperatures greater than 60 &deg;C, the GCE cell exhibited much lower overpotential due to fast polymer electrolyte conductivity and nearly the full theoretical specific capacity of 170 mAh/g was accessed.

Lithium ion batteries employ flammable and volatile organic electrolytes that are suitable for ambient temperature applications. A safer alternative to organic electrolytes are solid polymer batteries. Solid polymer batteries operate safely at high temperatures (&gt;120 &deg;C), thus making them applicable to high temperature applications such as deep oil drilling and hybrid electric vehicles. This paper will discuss (a) the polymer synthesis, (b) the polymer conduction mechanism, and (c) provide temperature cycling for both solid polymer and organic electrolytes.

Los electrolitos copolímero de injerto de estado sólido para aplicaciones de batería de litio

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 ...

Synthesis and Operation of Fluorescent-core Microcavities for Refractometric Sensing

This paper discusses fluorescent core microcavity-based sensors that can operate in a microfluidic analysis setup. These structures are based on the formation of a fluorescent quantum-dot (QD) coating on the channel surface of a conventional microcapillary. Silicon QDs are especially attractive for this application, owing in part to their negligible toxicity compared to the II-VI and II-VI compound QDs, which are legislatively controlled substances in many countries. While the ensemble emission spectrum is broad and featureless, an Si-QD film on the channel wall of a capillary features a set of sharp, narrow peaks in the fluorescence spectrum, corresponding to the electromagnetic resonances for light trapped within the film. The peak wavelength of these resonances is sensitive to the external medium, thus permitting the device to function as a refractometric sensor in which the QDs never come into physical contact with the analyte. The experimental methods associated with the fabrication of the fluorescent-core microcapillaries are discussed in detail, as well as the analysis methods. Finally, a comparison is made between these structures and the more widely investigated liquid-core optical ring resonators, in terms of microfluidic sensing capabilities.

Fluorescent-core microcavity sensors employ a high-index quantum-dot coating in the channel of silica microcapillaries. Changes in the refractive index of fluids pumped into the capillary channel cause shifts in the microcavity fluorescence spectrum that can be used to analyze the channel medium.

Síntesis y funcionamiento de los núcleos fluorescentes microcavidades de Percepción refractométrico

This paper discusses  fluorescent core microcavity-based sensors that can operate in a microfluidic  analysis setup. These structures are based on the ...

Three-dimensional Particle Tracking Velocimetry for Turbulence Applications: Case of a Jet Flow

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic recording of image sequences. The basic components, features, constraints and optimization tips of a 3D-PTV topology consisting of a high-speed camera with a four-view splitter are described and discussed in this article. The technique is applied to the intermediate flow field (5 &#60;x/d &#60;25) of a circular jet at Re &#8776; 7,000. Lagrangian flow features and turbulence quantities in an Eulerian frame are estimated around ten diameters downstream of the jet origin and at various radial distances from the jet core. Lagrangian properties include trajectory, velocity and acceleration of selected particles as well as curvature of the flow path, which are obtained from the Frenet-Serret equation. Estimation of the 3D velocity and turbulence fields around the jet core axis at a cross-plane located at ten diameters downstream of the jet is compared with literature, and the power spectrum of the large-scale streamwise velocity motions is obtained at various radial distances from the jet core.

A three-dimensional particle tracking velocimetry (3D-PTV) system based on a high-speed camera with a four-view splitter is described here. The technique is applied to a jet flow from a circular pipe in the vicinity of ten diameters downstream at Reynolds number Re &#8776; 7,000.

Tridimensional de velocimetría de seguimiento de partículas para aplicaciones de turbulencia: Caso de un Flujo Jet

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic ...

Creating Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions in PDMS Microfluidic Chip via Self-Assembly Process of Colloidal Particles

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its transparency. Due to the softness of the PDMS material, however, it is challenging to use PDMS for building nanochannels. The channels tend to collapse easily during plasma bonding. In this paper, we present an evaporation-driven self-assembly method of silica colloidal nanoparticles to create nanofluidic junctions with sub-50 nm pores between two microchannels. The pore size as well as the surface charge of the nanofluidic junction is tunable simply by changing the colloidal silica bead size and surface functionalization outside of the assembled microfluidic device in a vial before the self-assembly process. Using the self-assembly of nanoparticles with a bead size of 300 nm, 500 nm, and 900 nm, it was possible to fabricate a porous membrane with a pore size of ~45 nm, ~75 nm and ~135 nm, respectively. Under electrical potential, this nanoporous membrane initiated ion concentration polarization (ICP) acting as a cation-selective membrane to concentrate DNA by ~1,700 times within 15 min. This non-lithographic nanofabrication process opens up a new opportunity to build a tunable nanofluidic junction for the study of nanoscale transport processes of ions and molecules inside a PDMS microfluidic chip.

We propose a simple self-assembly technique of silica colloidal nanoparticles to create a nanofluidic junction between two microchannels in polydimethylsiloxane (PDMS). Using this technique, a nanoporous bead membrane with a pore size down to ~45 nm was built inside a microchannel and applied to electrokinetic preconcentration of DNA samples.

Creación de Sub-50 Nm nanofluídico uniones en PDMS microfluidos de chips VIA proceso de autoensamblaje de partículas coloidales

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

Metodología basada en el perfilador de dispersión de luz de barrido (SLPS) para evaluar cuantitativamente la dispersión de luz hacia delante y hacia atrás desde lentes intraoculares

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, interface precipitation, and mini-emulsion. In all methods, well-defined, micrometer-sized spheres are obtained from a self-assembling process in solution. The vapor diffusion method can result in spheres with the highest sphericity and surface smoothness, yet the types of the polymers able to form these spheres are limited. On the other hand, in the mini-emulsion method, microspheres can be made from various types of polymers, even from highly crystalline polymers with coplanar, &#960;-conjugated backbones. The photoluminescent (PL) properties from single isolated microspheres are unusual: the PL is confined inside the spheres, propagates at the circumference of the spheres via the total internal reflection at the polymer/air interface, and self-interferes to show sharp and periodic resonant PL lines. These resonating modes are so-called "whispering gallery modes" (WGMs). This work demonstrates how to measure WGM PL from single isolated spheres using the micro-photoluminescence (&#181;-PL) technique. In this technique, a focused laser beam irradiates a single microsphere, and the luminescence is detected by a spectrometer. A micromanipulation technique is then used to connect the microspheres one by one and to demonstrate the intersphere PL propagation and color conversion from coupled microspheres upon excitation at the perimeter of one sphere and detection of PL from the other microsphere. These techniques, &#181;-PL and micromanipulation, are useful for experiments on micro-optic application using polymer materials.

Protocols for the synthesis of microspheres from polymers, the manipulation of microspheres, and micro-photoluminescence measurements are presented.

Fabricación de microesferas de polímero para aplicaciones de resonador óptico y láser

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

Fabricación de matrices Nanocup oro periódicas usando litografía coloidal

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

Fabricación de superficies metálicas superhidrófobos para aplicaciones anti-hielo

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

A Modular Microfluidic Technology for Systematic Studies of Colloidal Semiconductor Nanocrystals

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light emitting diodes (LEDs) and photovoltaics (PVs). Among this material group, inorganic/organic perovskites have demonstrated significant improvement and potential towards high-efficiency, low-cost PV fabrication due to their high charge carrier mobilities and lifetimes. Despite the opportunities for perovskite QDs in large-scale PV and LED applications, the lack of fundamental and comprehensive understanding of their growth pathways has inhibited their adaptation within continuous nanomanufacturing strategies. Traditional flask-based screening approaches are generally expensive, labor-intensive, and imprecise for effectively characterizing the broad parameter space and synthesis variety relevant to colloidal QD reactions. In this work, a fully autonomous microfluidic platform is developed to systematically study the large parameter space associated with the colloidal synthesis of nanocrystals in a continuous flow format. Through the application of a novel translating three-port flow cell and modular reactor extension units, the system may rapidly collect fluorescence and absorption spectra across reactor lengths ranging 3 - 196 cm. The adjustable reactor length not only decouples the residence time from the velocity-dependent mass transfer, it also substantially improves the sampling rates and chemical consumption due to the characterization of 40 unique spectra within a single equilibrated system. Sample rates may reach up to 30,000 unique spectra per day, and the conditions cover 4 orders of magnitude in residence times ranging 100 ms - 17 min. Further applications of this system would substantially improve the rate and precision of the material discovery and screening in future studies. Detailed within this report are the system materials and assembly protocols with a general description of the automated sampling software and offline data processing.

Detailed herein are the operation and assembly protocols of a modular microfluidic screening platform for the systematic characterization of colloidal semiconductor nanocrystal syntheses. Through fully adjustable system arrangements, highly efficient spectra collection may be carried out across 4 orders of magnitude reaction time scales within a mass transfer-controlled sampling space.

Una tecnología de microfluidos Modular para estudios sistemáticos de nanocristales de Semiconductor coloidal

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light ...