מחקר זה בוצע ב הפסיפי הלאומי מעבדה (PNNL), אשר מופעל על ידי מכון אנדרטת Battelle עבור מחלקת האנרגיה (DOE) תחת חוזה מס דה-AC05-76RL01830. המחברים להכיר בהכרת תודה תמיכה של מחלקת המדינה של ארה ב באמצעות מפתח אימות נכסי הקרן (V קרן) תחת כל הסוכנויות הסכם SIAA15AVCVPO10.

1. הכנת חומר <ol><li>מניחים כמה פרוסות סיליקון 2 in נשאית קוורץ לניקוי ולטעון את פרוסות סיליקון לתוך פלזמה תצריב המערכת. משאבת ואקום החדר למטה עד שהוא מגיע mTorr לפחות 75. פעולה זו עשויה להימשך מספר דקות.</li>
	<li>ומתחילים בהזרמת גז 2 (30 sccm) O ולאפשר את הלחץ עד שהוא יתייצב. הגדר את הזמן איכול 15 דקות. ברגע הלחץ קאמרית התייצב ליזום פלזמה גלי רדיו (RF) 13.56 MHz 250 W. 
	הערה: שלב זה מנקה את פרוסות סיליקון של אורגני בכל מזהם, functionalizes פני השטח עם hydroxylated (-OH) moieties ובכך מבטיחה הידרופילי של.</li>
	<li>בזמן ההמתנה עבור ניקוי פלזמה צעד כדי לסיים, להסיר באופן מסחרי שנרכש nanospheres פוליסטירן (170 nm קוטר, 10% מוצקים, 0.5% נתרן גופרתי dodecyl) מהמקרר (4 ° C). לאפשר את המיכל לחמם לטמפרטורת החדר.</li>
	<li>בקצרה מערבולת (1דקות.) ו sonicate (kHz 35, 1 דקות) את nanospheres פוליסטירן כדי למזער את הצטברות nanosphere.</li>
	<li>לתוך בקבוקון זכוכית נקי, למדוד 1.0 מיליליטר 170 nm nanospheres פוליסטירן ולהוסיף 1.0 מ"ל של H 2 O לקבל השעיה colloidal 5% מוצקים.</li>
	<li>לאחר 15 דקות, לעצור את הזרימה של O 2, וונט תא ואקום, ולהסיר את מוצרי קונדיטוריה טרי נקי.</li>
</ol> 2. ספין-ציפוי של תבנית פוליסטירן Nanospheres <ol><li>טעינה סיליקון נקי וופלים מ etcher פלזמה. ואז לטעון רקיק 2 in על גבי הספין-coater. ודא שממורכזת כראוי o-ring ברורה של נפולת רגילה. ליזום את הואקום ולהבטיח כי כשהפחד מחובר היטב אל הבמה.</li>
	<li>להגדיר את הפרמטרים ספין של הספין-coater. פרמטרים אלה משתנים בהתאם לגודל nanosphere. פתרון של 5% 170 nm nanospheres, להגדיר את הספין-coater לתהליך שלב 1 עם זמן ספין של 1 דקות, במהירות של 3,000 סל ד והאצה של 2,000 סל"ד/s.</li>
	<li>באמצעות מזרק חד פעמיות, לסגת ~ 1 מ"ל של צמיגי מ המבחנה. להפריש את המבחנה. לקחת את מסנן מזרק 5 מיקרומטר ולמקם אותו בסוף המזרק. לדכא את המזרק עד droplet של השעיה מנקה את הטיפ. המסנן מסיר אגרגטים בלתי רצויות, חלקיקים זה יכול להפחית באופן משמעותי את איכות הסרט.</li>
	<li>להפקיד את ההשעיה מספיק ישירות על מרכז הנגדי של זה כ 2/3 של פני השטח מכוסה. לנסות למזער בועות כי אלה יכולים להשפיע באיכות הסרט. סגור את המכסה ספין-coater ' ולחץ על ' התחל '. במהלך תהליך זה, ייתכן שתהיה אפשרות לראות סרט דק אפקטים הפרעה על פני כשהפחד nanospheres בעצמם. זה ישתנה בהתאם לקוטר nanosphere.</li>
	<li>להסיר את וופל מצופה ספין לאחר כיבוי האבק. לנגב את הקערה ואת המכסה של הספין-coater להסיר את עודף nanospheres.</li>
</ol> 3. סרט לטיב הערכה והכנה איכול <ol><li>חזותית להעריך את האיכות של הסרט עצמית שהורכב על-ידי חיפוש פגמים בולטים כגון פסים או פתחים, יתכן שהניתוק נגרם על ידי חלקיקים במהלך תהליך ציפוי ספין-</li>
	<li>להעריך את איכות הסרט על-ידי הצבת כשהפחד תחת מיקרוסקופ אופטי. גבולות דגן כמה פגמים הם נורמליים. אם הנגדי יש שטחים נרחבים ללא ציפוי או multilayers ברור, יש צורך להתאים את הפרמטרים ספין כדי לקבל סרט אחיד. מיקרוסקופ אלקטרונים עשוי לשמש גם כדי להעריך את איכות הסרט.</li>
	<li>הפעל את מקור האור מיקרוסקופ מבטיחות על גבי המשטח הנגדי של סיליקון באמצעות מטרה X 20. להעריך את האיכות במספר מקומות ברחבי כשהפחד כדי להבטיח אחידות.</li>
	<li>איכות הסרט האחרון, גשו היא להשתמש מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה (SEM) כדי להמחיש את nanosphere הרכבה עצמית ננו. ניתן להעריך את מידת multilayers, חורים, תבואה גבולות/פגמים על פני חלקים קטנים של כשהפחד במהירות יחסית בעזרת טכניקה זו.</li>
	<li>פעם סרט מספיק התקבל, הצב כשהפחד לתנור (107 מעלות צלזיוס) למשך 2 דקות anneal את עצמי שהורכב nanospheres. זה מסייעת לעידוד הדבקה על המצע ותשואות משטח nanopatterned טוב יותר לאחר איכול.</li>
</ol> 4. תחריט מתכת התצהיר, אפיון אופטי <ol><li>טען כשהפחד annealed etcher פלזמה וליזום את המשאבה את תהליך.</li>
	<li>, ברגע תא ואקום מגיע mTorr לפחות 75, ומתחילים בהזרמת גז 2 (20 sccm) O ולחכות הלחץ לייצב. ליזום פלזמה RF (75 W) עבור 165 ס</li>
	<li>לאחר השלמת המעגל פלזמה RF, לעצור את הזרימה של O 2 ותנקה את התא.</li>
	<li>המצע הוא כעת חרוט ומוכן התצהיר מתכת. להעביר את הדגימה coater לרעוד. להוציא, להפקיד דקה (20 ננומטר) בשכבת זהב. שינוי זוויות התצהיר עשוי לשמש כדי לשנות את התכונות האופטיות של nanocups. במקרה זה, בדרך כלל המקרה המצע מתכת התצהיר בוצעה.</li>
	<li>אחרי העדות מתכת, המצע עשוי להיות מאופיין באמצעות ספקטרוסקופית אופטי. למקד את microspectrophotometer על פני המצע מתכת ומדידת ספקטרום השתקפות. עבור מערכים 170 nm חרוט nanosphere, LSPR היה-615 nm.</li>
	<li>סרט דביק רגיש ללחץ של שימוש, הנח בעדינות את הסרט עם המצע. זה ייתכן שיהיה צורך להסיר את כל הבועות אוויר שיצרו ב הממשק באמצעות פינצטה.</li>
	<li>לאחר הקלטת נמצאת בקשר עם המצע, הקלטת ייתכן מיד לקלף כדי להסיר את nanocups פני המצע. בעדינות קליפת חזרה את הקלטת, והתוצאה היא סרט קונפורמיים וגמישים של זהב nanocups.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Fang, Y., Sun, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoplasmonic+waveguides:+towards+applications+in+integrated+nanophotonic+circuits.">Nanoplasmonic waveguides: towards applications in integrated nanophotonic circuits.</a> Light Sci Appl. 4, e294 (2015).</li><li>Li, J. F., Anema, J. R., Wandlowski, T., Tian, Z. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+shell+isolated+and+graphene+shell+isolated+nanoparticle+enhanced+Raman+spectroscopies+and+their+applications.">Dielectric shell isolated and graphene shell isolated nanoparticle enhanced Raman spectroscopies and their applications.</a> Chemical Society Reviews. 44 (23), 8399-8409 (2015).</li><li>Wang, L., 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=Large+Area+Plasmonic+Color+Palettes+with+Expanded+Gamut+Using+Colloidal+Self-Assembly.">Large Area Plasmonic Color Palettes with Expanded Gamut Using Colloidal Self-Assembly.</a> ACS Photonics. , (2016).</li><li>Taylor, A. B., Michaux, P., Mohsin, A. S. M., Chon, J. W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron-beam+lithography+of+plasmonic+nanorod+arrays+for+multilayered+optical+storage.">Electron-beam lithography of plasmonic nanorod arrays for multilayered optical storage.</a> Optics Express. 22 (11), 13234-13243 (2014).</li><li>Endo, H., Mochizuki, Y., Tamura, M., Kawai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+Functionalization+of+Periodically+Aligned+Metallic+Nanocup+Arrays+Using+Colloidal+Lithography+with+a+Sinusoidally+Wrinkled+Substrate.">Fabrication and Functionalization of Periodically Aligned Metallic Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography with a Sinusoidally Wrinkled Substrate.</a> Langmuir. 29 (48), 15058-15064 (2013).</li><li>Wang, H., 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=Symmetry+breaking+in+individual+plasmonic+nanoparticles.">Symmetry breaking in individual plasmonic nanoparticles.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (29), 10856-10860 (2006).</li><li>Wollet, L., 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=Plasmon+hybridization+in+stacked+metallic+nanocups.">Plasmon hybridization in stacked metallic nanocups.</a> Optical Materials Express. 2 (10), 1384-1390 (2012).</li><li>Duempelmann, L., Casari, D., Luu-Dinh, A., Gallinet, B., Novotny, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Color+Rendering+Plasmonic+Aluminum+Substrates+with+Angular+Symmetry+Breaking.">Color Rendering Plasmonic Aluminum Substrates with Angular Symmetry Breaking.</a> ACS Nano. 9 (12), 12383-12391 (2015).</li><li>King, N. S., 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=Angle-+and+Spectral-Dependent+Light+Scattering+from+Plasmonic+Nanocups.">Angle- and Spectral-Dependent Light Scattering from Plasmonic Nanocups.</a> ACS Nano. 5 (9), 7254-7262 (2011).</li><li>Mirin, N. A., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-Bending+Nanoparticles.">Light-Bending Nanoparticles.</a> Nano Letters. 9 (3), 1255-1259 (2009).</li><li>Eggleston, M. S., Messer, K., Zhang, L., Yablonovitch, E., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+antenna+enhanced+spontaneous+emission.">Optical antenna enhanced spontaneous emission.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (6), 1704-1709 (2015).</li><li>Bora, M., 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+black+metals+in+resonant+nanocavities.">Plasmonic black metals in resonant nanocavities.</a> Applied Physics Letters. 102 (25), 251105 (2013).</li><li>Akselrod, G. M., 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=Efficient+Nanosecond+Photoluminescence+from+Infrared+PbS+Quantum+Dots+Coupled+to+Plasmonic+Nanoantennas.">Efficient Nanosecond Photoluminescence from Infrared PbS Quantum Dots Coupled to Plasmonic Nanoantennas.</a> ACS Photonics. , (2016).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

פרוטוקול זה מדגים טכניקה נמוכים ויעיל עבור בדיית מערכים תקופתי של plasmonic nanocups זהב. טכניקה זו היא יתרון מיוחד כי זה מונע תהליכים מלמעלה-למטה טורי כגון ליתוגרפיה קרן אלקטרונים או יון ממוקדת קרן כרסום. הטכניקה הציג מראה nanospheres פולימריים זמינים מסחרית הניתנים להרכבה עצמית ובצורה ישירה לשרת בתור תבנית בגודל ננו עיבוד נוסף.
שינויים, פתרון בעיות:
אם איכות הסרט המסכן, ייתכן צורך לסנן מראש את הפתרון nanosphere. כאן, השתמשנו מסנן מזרק 5 מיקרומטר אבל זה עשוי להיות יתרון לשימוש סביבונים עד מיקרומטר 0.22, בהתאם לקוטר nanosphere. ניתן להתאים את תהליך חריטה להשיג את התגובה הרצויה אופטי. צריך להעריך איכות איכול באמצעות SEM כדי לוודא שאינה נוגעת, שמפוזרות nanospheres פולימריים. ברגע הפרמטרים איכול הוקמו עבור מערכת מסוימת, זה אפשרי reproducibly לייצור מוצרי קונדיטוריה מספר באצווה עם מגנטיים פלזמון דומה. התצהיר מתכת בזוויות שונות מנגינה של nanocup התכונות האופטיות אנאיזוטרופי.
שלבים קריטיים:
Nanospheres חייב להיות כראוי המאוחסנים ולהטפל כדי להשיג סרטים באיכות גבוהה. אפשר nanospheres את לחמם לטמפרטורת החדר, בקצרה מערבולת ואחריו sonication כדי להבטיח monodisperse nanospheres. המצע סיליקון חייב להיות פלזמה מנקים את שימוש באופן מיידי על מנת להבטיח משטח הידרופילית מאוד. בסופו של דבר, הסרט שהורכב עצמית צריך שניהם להיבדק לפי העין, וכן באמצעות מיקרוסקופ אופטי. פגמים מינימלי להתייחס, אחרת זה יהיה צורך להתאים לתנאים ספין.
מגבלות:
זוהי טכניקה להרחבה אך יש מספר מגבלות שחייב להישמר בראש. תהליך הרכבה עצמית היא מצוינת לייצר מערכים גדולים של nanospheres אבל זה מאתגר כדי לבדות nanostructures עם חיזקו תלת מימדי. Nanostructures מורכבים מיוצרים בצורה הטובה ביותר על ידי ליתוגרפיה קרן אלקטרונים או יון ממוקדת קרן כרסום. Nanostructures אלה, אולם, אל תגדיל. ובכן, יקרים מאוד לייצור.
בסך הכל, פרוטוקול זה מדגים כיצד לפברק סרטים nanoplasmonic. סרטים Nanoplasmonic יש מגוון רחב של יישומים בתחומים כגון חומרים לא-ליניאריות7, photovoltaics12האור emitting דיודות13.

הופעתה של פלזמוניקה בשיתוף עם nanofabrication משופר וטכניקות סינתזה הביאו אודות מגוון רחב של טכנולוגיות מרגש כמו עקיפה משנה מוגבלת circuity, זיהוי כימי משופרת, וחישה אופטי 1 ,2,3. ב פרוטוקול זה, נדגים טכניקה מדרגיים, בעלות נמוכה יחסית מסוגל בדיית nanopatterned סובסטרטים plasmonic באמצעות nanospheres פולימריים זמינים מסחרית צעד איכול ואחריו התצהיר מתכת. שלא כמו טכניקות אחרות עבור בדיית nanopatterned מצעים, כגון אלקטרון קרן ליתוגרפיה4, טכניקה זו במהירות וביעילות, וניתן לשנותם 300 מ"מ ופלים וצעד מעבר במינימום מאמץ והשימושים העברה כדי לייצר גמיש, סרטים קונפורמיים5.
מאז התקופה הרומית, היינו לדעת כי מתכות מסוימות כגון זהב וכסף יכולות להיות התכונות האופטיות מבריק כאשר הם מחולקים דק. היום, אנו מבינים כי חלקיקי מתכת האלה מוצג אפקט הנקרא "תהודה פלזמון משטח מקומי" (LSPR) כאשר מידות שלהם מתקרב של ננו. LSPR הוא אנלוגי לאופרטור גל עומד שבו מאוגדים בחולשה אלקטרונים הנמצאים המתכת נעים באופן עקבי ומאוחד כאשר האור של תדרים מסוימים משמיד את חלקיקי מתכת. Nanostructures אניסוטרופי הם מעניינים במיוחד כי מגנטיים אופטי ייחודי יכולים להופיע כתוצאה סימטריה שבירת6,7,8.
התאורה של מבנים פרוסת (nanocup) עם אור יכול לרגש דיפול חשמלי או מצבי פלזמון דיפול מגנטי, תלוי בגורמים כגון הזווית התצהיר של המתכת, הכיוון של המצע ביחס לאור התקרית, ו קיטוב של התקרית אור9. לעתים קרובות היה נחשב Nanocups מקביל תלת מימדי פיצול-טבעת ומהודים, שבו תדר תהודה ניתן לקרב את ערכיהן גם LC-מתנד10,11. תדירות תהודה בגודל של nanospheres פולימרים המשמש כאן (170 nm), כמות זהב הפקיד (20 ננומטר), שיעורי איכול נכנעים תדירויות תהודה פורש את גלוי, בקרבת מקום ל- IR.
ניתן למדוד את מאפייני אופטי nanocups זהב שידור או השתקפות, בהתאם המצע המשמש לציפוי-ספין. בפרוטוקול שהוצגו, בחרנו להשתמש 2 in סיליקון כמו המצע ולבצע מדידות השתקפות לאחר התצהיר מתכת. המדידות בוצעו באמצעות מיקרוסקופ מצמידים ספקטרומטר ואנליזת עם מקור אור הלוגן. גם היו לנו הצלחה באמצעות זכוכית מצעים, המאפשר שידור והשתקפות מדידות מיד לאחר העדות מתכת. יתר על כן, טכניקה זו בקלות וניתן לשנותם ואינו מוגבל ל- 2 in ופלים. בשל הזמינות רחב מסחרי של nanospheres פולימרים monodisperse באיכות גבוהה, זה פשוט לכוון את התכונות האופטיות של מבנים אלה על-ידי הפעלת פשוט nanospheres בגודל שונה.
בפרוטוקול זה, טכניקה כדי לבדות אניסוטרופי זהב פרוסת (או nanocup) nanostructures באמצעות שיטה הנקראת ליתוגרפיה colloidal הוא הפגין. ליתוגרפיה colloidal משתמש הרכבה עצמית של מאוד nanosphere פולימריים monodisperse במהירות דפוס מצע זה יכול להיות מעובד יותר לתוך מצע plasmonic לאחר לרעוד. להוציא ציפוי שכבה דקה של זהב. באופן דומה, זה ניתן לכוונן את חיזקו המצע על-ידי הטיית המצע מדגם במהלך התצהיר מתכת. המבנים וכתוצאה מכך הם רגישים קיטוב בגלל. בנוגע למקורו ננו-מבנה בנוי. . הנה, נדגים אחד מסוים במקרה ולבצע ההמראה כדי להעביר את המבנים סרט שקוף, גמיש ואפיון אופטי.

<table><tbody><tr><td>Polystyrene microspheres</td><td>Bangs Laboratories, Inc.</td><td>PS02N</td><td>170 nm &amp;ndash; 580 nm diameter</td></tr><tr><td>Silicon wafers</td><td>El-CAT, Inc.</td><td>3489</td><td>300 mm thick, one side polished [100]</td></tr><tr><td>Adhesive tape</td><td>3M</td><td>Scotch 600</td><td></td></tr><tr><td>Spin coater</td><td>Laurell</td><td>WS-650-23B</td><td></td></tr><tr><td>Plasma etcher</td><td>Nordson March&amp;nbsp;</td><td>AP-600</td><td></td></tr><tr><td>Microspectrophotometer</td><td>CRAIC</td><td>380-PV</td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>VWR</td><td>97043-932</td><td></td></tr><tr><td>Scintillation vials</td><td>Wheaton</td><td>986734</td><td></td></tr><tr><td>5 um syringe filter</td><td>Millex</td><td>SLSV025LS</td><td></td></tr><tr><td>Oxygen gas</td><td>Oxarc</td><td>PO249&amp;nbsp;</td><td>Industrial Grade 99.5% purity</td></tr><tr><td>Vaccum pump</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>Edwards 28</td><td></td></tr><tr><td>Disposable syringes</td><td>Air Tite Products Co.</td><td>14-817-25</td><td>1 mL capacity</td></tr><tr><td>Water</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>W4502</td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithography

בתוך בשנים האחרונות בתחום פלזמוניקה התפוצץ כמו החוקרים הדגימו יישומים מרגש הקשורים כימית, אופטי חישה בשילוב עם טכניקות חדשות nanofabrication. פלזמון הוא קוונטום של תנודה צפיפות מטען והקים ננו מתכות כגון זהב וכסף מאפיינים אופטיים ייחודיים. בפרט, חלקיקי זהב וכסף התערוכה תנודות צפיפות מטען מגנטיים קולקטיבית פלזמון משטח מקומי על פני השטח של ה-ננו-חלקיק-in מקשת הצבעים הנראים לעין. כאן, אנו מתמקדים הזיוף של מערכים תקופתי של אניסוטרופי nanostructures plasmonic. מבנים אלה פרוסת (או nanocup) יכולים להפגין נוספים ייחודיים אור מעוקלת, קיטוב תלוית התכונות האופטיות הזה nanostructures איזוטרופיות פשוט לא יכול. החוקרים הם מעוניין הזיוף של מערכים תקופתי של nanocups עבור מגוון רחב של יישומים, כגון התקנים אופטיים נמוכים, ראמאן משופרת השטח פיזור, ולשנות אינדיקציה. אנו מציגים טכניקה מדרגי בהתאם ליתוגרפיה colloidal שבהם זה ניתן בקלות ליצור מערכים תקופתית גדולה של nanocups באמצעות ציפוי ספין והתכנסו עצמית nanospheres פולימריים זמינים מסחרית. מיקרוסקופ אלקטרונים וספקטרוסקופיה אופטי של גלוי-סגול (ליד-IR) בוצע כדי לאשר nanocup מוצלח פבריקציה נוספת. נסיים עם הפגנה של העברת nanocups לסרט דבק גמיש, קונפורמית.

Nanocups זהב הוכנו תוך שימוש 170 nm nanospheres קוטר פוליסטירן. לאחר חישול למשך 2 דקות ב 107 ° C ו תחריט עם 75 וואט, פלזמה2 sccm O 20 עבור 165 s, הסרט שנוצר התאפיינה באמצעות SEM (איור 1). כדי להעריך את האיכות של הסרט ספין-casted, להיות אופטי מיקרוסקופיה-בנוסף על בדיקה חזותית-מאי פעם (איור 2). סרטים באיכות גבוהה צריך להיות בעיקרו מפגמים. דגן גבולות הם נצפו בדרך כלל אפילו בסרטים באיכות גבוהה, אך עם תשומת-לב רבה לפרטים, זה אפשרי לחסל כמעט את נקודת פגמים. בתצהיר של 20 ננומטר זהב באמצעות ציפוי לרעוד. להוציא הביא סרט plasmonically-פעיל, התאפיינה באמצעות ספקטרוסקופיה אופטי (איור 3). הסרט plasmonic הועבר מן המצע סיליקון נוקשה סרט גמיש באמצעות סרט דביק זמין נפוץ. הקלטת היה להציב בקשר עם הסרט plasmonically-פעיל ולא לדבוק הסרט עבור 1 דקות. הקלטת. ואז הוסרה בעדינות מן המצע, והתוצאה היא העברה של nanocups זהב הסרט (איור 4).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56204/56204fig1.jpg"> 
איור 1 : נציג סריקת אלקטרונים micrographs של nanostructures עצמית שהורכב מפוברק באמצעות ליתוגרפיה colloidal. () טפט שהורכב עצמית של מערך אופייני של nanospheres פוליסטירן לפני צריבה, (b) מעת לעת במרווחים nanospheres פוליסטירן לאחר חישול ו תחריט (75 וואט, sccm O 202 עבור 165 s), ו- (ג) מעת לעת במרווחים nanocups זהב עם 20 ננומטר זהב (Au) הופקד על שיעור רגיל ביחס המצע. סרגל קנה מידה: 100 ננומטר. הגדלה: kX 100. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56204/56204fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56204/56204fig2.jpg"> 
איור 2 : מיקרוסקופ אופטי של סרטים עצמית התאספו כדי להעריך את איכות. () סרט עם כיסוי טוב חד שכבתי, פגמים מינימלי. גבולות גרגרים שנצפו עם מינימלי פגמים וחורים. (b) הסרט המורכב חד שכבתי ואזורים multilayer. (ג) סרט עם פגמים עיקריים וכיסוי חד שכבתי לא שלם. סרגל קנה מידה: 20 מיקרומטר. הגדלה: 20 X. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56204/56204fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56204/56204fig3.jpg"> 
איור 3 : השתקפות אופטית אפיון של המערך מפוברק nanocup זהב- ספקטרום אופטי השתקפות מראה של תהודה plasmonic חזקה ב ~ 615 ננומטר. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56204/56204fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56204/56204fig4.jpg"> 
איור 4 : הסרט גמישה, שקוף המתקבלת לאחר פילינג nanocups זהב של וופל ההקרבה צורן (Si). () תיאור סכמטי של תהליך ההמראה. (b) תמונה אופטי של הסרט קלופים. (ג) צילום ממוקד אחרי הסרט להפגין שקיפות. (ד) נציג תמסורת אופטית ספקטרום של סרט לאחר ההמראה. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56204/56204fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography at JoVE.com

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

אנחנו מדגימים הזיוף של מערכים nanocup זהב תקופתיים באמצעות טכניקות ליטוגרפית colloidal ולדון את החשיבות של סרטים nanoplasmonic.

ייצור של מערכים Nanocup זהב תקופתיים באמצעות Colloidal ליתוגרפיה

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

fabrication-periodic-gold-nanocup-arrays-using-colloidal

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.1K Views.  Energy and Environment Directorate. אנחנו מדגימים הזיוף של מערכים nanocup זהב תקופתיים באמצעות טכניקות ליטוגרפית colloidal ולדון את החשיבות של סרטים nanoplasmonic.

Video: Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and scalable technique efficiently functionalizes metallic nanoparticles with thiol-ligands in a miscible water/organic solvent mixture allowing for rapid grafting of thiol groups onto the gold nanoparticle surface. The hydrophobic ligands on the nanoparticles then quickly phase separate the nanoparticles from the aqueous based suspension and confine them to the air-fluid interface. This drives the ligand-capped nanoparticles to form monolayer domains at the air-fluid interface.&#160; The use of water-miscible organic solvents is important as it enables the transport of the nanoparticles from the interface onto template-free substrates.&#160; The flow is mediated by a surface tension gradient3,4 and creates macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle-ligand films.&#160; This self-assembly technique may be generalized to include the use of particles of different compositions, size, and shape and may lead to an efficient assembly method to produce low-cost, macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle films for wide-spread applications.

A simple, robust and scalable technique to functionalize and self-assemble macroscopic nanoparticle-ligand monolayer films onto template-free substrates is described in this protocol.

טכניקה לfunctionalize ועצמי להרכיב מקרוסקופית Nanoparticle ליגנד חד שכבתי סרטים על גבי מצעים נטולי תבנית

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and ...

Chemistry

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently incorporated into film assemblies that serve as adsorption platforms for protein monolayer electrochemistry (PME). PME is utilized as the model system for studying electrochemical properties of redox proteins by confining them to an adsorption platform at a modified electrode, which also serves as a redox partner for electron transfer (ET) reactions. Studies have shown that gold nanoparticle film assemblies of this nature provide for a more homogeneous protein adsorption environment and promote ET without distance dependence compared to the more traditional systems modified with alkanethiol self-assembled monolayers (SAM).1-3 In this paper, MPCs functionalized with hexanethiolate ligands are synthesized using a modified Brust reaction4 and characterized with ultraviolet visible (UV-Vis) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and proton (1H) nuclear magnetic resonance (NMR). MPC films are assembled on SAM modified gold electrode interfaces by using a "dip cycle" method of alternating MPC layers and dithiol linking molecules. Film growth at gold electrode is tracked electrochemically by measuring changes to the double layer charging current of the system. Analogous films assembled on silane modified glass slides allow for optical monitoring of film growth and cross-sectional TEM analysis provides an estimated film thickness. During film assembly, manipulation of the MPC ligand protection as well as the interparticle linkage mechanism allow for networked films, that are readily adaptable, to interface with redox protein having different adsorption mechanism. For example, Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) can be adsorbed hydrophobically to dithiol-linked films of hexanethiolate MPCs and cytochrome c (cyt c) can be immobilized electrostatically at a carboxylic acid modified MPC interfacial layer. In this report, we focus on the film protocol for the AZ system exclusively. Investigations involving the adsorption of proteins on MPC modified synthetic platforms could further the understanding of interactions between biomolecules and man-made materials, and consequently aid the development of biosensor schemes, ET modeling systems, and synthetic biocompatible materials.5-8

Alkanethiolate stabilized gold colloids known as monolayer protected clusters (MPCs) are synthesized, characterized, and assembled into thin films as an adsorption interface for protein monolayer electrochemistry of simple redox protein like Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) and cytochrome c (cyt c).

סינתזה, הרכבה, אפיון monolayer מוגן סרטים Nanoparticle זהב עבור אלקטרוכימיה monolayer חלבון

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Bioengineering

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

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 nanoscale patch antennas. This includes a detailed procedure for the fabrication of thin films with a well-controlled thickness over macroscopic areas using layer-by-layer deposition of polyelectrolyte polymers, namely poly(allylamine) hydrochloride (PAH) and polystyrene sulfonate (PSS). These polyelectrolyte spacer layers serve as a dielectric gap in between silver nanocubes and a gold film. By controlling the size of the nanocubes or the gap thickness, the plasmon resonance can be tuned from about 500 nm to 700 nm. Next, we demonstrate how to incorporate organic sulfo-cyanine5 carboxylic acid (Cy5) dye molecules into the dielectric polymer gap region of the nanopatch antennas. Finally, we show greatly enhanced fluorescence of the Cy5 dyes by spectrally matching the plasmon resonance with the excitation energy and the Cy5 absorption peak. The method presented here enables the fabrication of plasmonic nanopatch antennas with well-controlled dimensions utilizing colloidal synthesis and a layer-by-layer dip-coating process with the potential for low cost and large-scale production. These nanopatch antennas hold great promise for practical applications, for example in sensing, ultrafast optoelectronic devices and for high-efficiency photodetectors.

A protocol for the colloidal synthesis of silver nanocubes and fabrication of plasmonic nanoscale patch antennas with sub-10 nm gaps is presented.

סינתזה קולואיד של אנטנות Nanopatch עבור יישומים plasmonics ו Nanophotonics

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 ...

Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies

Nanostructured materials with feature sizes in tens of nanometers have enhanced the performance of several technologies, including fuel cells, biosensors, biomedical device coatings, and drug delivery tools. Nanoporous gold (np-Au), produced by a nano-scale self-assembly process, is a relatively new material that exhibits large effective surface area, high electrical conductivity, and catalytic activity. These properties have made np-Au an attractive material to scientific community. Most studies on np-Au employ macro-scale specimens and focus on fundamental science of the material and its catalytic and sensor applications. The macro-scale specimens limit np-Au's potential in miniaturized systems, including biomedical devices. In order to address these issues, we initially describe two different methods to micropattern np-Au thin films on rigid substrates. The first method employs manually-produced stencil masks for creating millimeter-scale np-Au patterns, while the second method uses lift-off photolithography to pattern sub-millimeter-scale patterns. As the np-Au thin films are obtained by sputter-deposition process, they are compatible with conventional microfabrication techniques, thereby amenable to facile integration into microsystems. These systems include electrically-addressable biosensor platforms that benefit from high effective surface area, electrical conductivity, and gold-thiol-based surface bioconjugation. We describe cell culture, immunostaining, and image processing techniques to quantify np-Au's interaction with mammalian cells, which is an important performance parameter for some biosensors. We expect that the techniques illustrated here will assist the integration of np-Au in platforms at various length-scales and in numerous applications, including biosensors, energy storage systems, and catalysts.

We report on techniques to micropattern nanoporous gold thin films via stencil printing and photolithography, as well as methods to culture cells on the microfabricated patterns. In addition, we describe image analysis methods to characterize morphology of the material and the cultured cells using scanning electron and fluorescence microscopy techniques.

Microfabrication של דפוסי זהב Nanoporous לסלולרי מהותי מחקרי אינטראקציה

Nanostructured materials with feature sizes in tens of nanometers have enhanced the performance of several technologies, including fuel cells, biosensors, ...

Large Area Substrate-Based Nanofabrication of Controllable and Customizable Gold Nanoparticles Via Capped Dewetting

Recent scientific advances in the utilization of metallic nanoparticle for enhanced energy conversion efficiency, improved optical device performance, and high-density data storage have demonstrated the potential benefit of their use in industrial applications. These applications require precise control over nanoparticle size, spacing, and sometimes shape. These requirements have resulted in the use of time and cost intensive processing steps to produce nanoparticles, thus making the transition to industrial application unrealistic. This protocol will resolve this issue by providing a scalable and affordable method for the large-area production of nanoparticle films with improved nanoparticle control compared to the current techniques. In this article, the process will be demonstrated with gold, but other metals can also be used.

This protocol details a novel nano-manufacturing technique that can be used to make controllable and customizable nanoparticle films over large areas based on the self-assembly of dewetting of capped metal films.

שטח גדול Nanofabrication מבוססת על המצע של חלקיקי זהב לשליטה, להתאמה אישית באמצעות Dewetting רצ'ט

Recent scientific advances in the utilization of metallic nanoparticle for enhanced energy conversion efficiency, improved optical device performance, and ...

A Femtoliter Droplet Array for Massively Parallel Protein Synthesis from Single DNA Molecules

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and chemical research. To meet the demand for high-performance microreactors, we developed a femtoliter droplet array (FemDA) device and exemplified its application in massively parallel cell-free protein synthesis (CFPS) reactions. Over one million uniform droplets were readily generated within a finger-sized area using a two-step oil-sealing protocol. Every droplet was anchored in a femtoliter microchamber composed of a hydrophilic bottom and a hydrophobic sidewall. The hybrid hydrophilic-in-hydrophobic structure and the dedicated sealing oils and surfactants are crucial for stably retaining the femtoliter aqueous solution in the femtoliter space without evaporation loss. The femtoliter configuration and the simple structure of the FemDA device allowed minimal reagent consumption. The uniform dimension of the droplet reactors made large-scale quantitative and time-course measurements convincing and reliable. The FemDA technology correlated the protein yield of the CFPS reaction with the number of DNA molecules in each droplet. We streamlined the procedures about the microfabrication of the device, the formation of the femtoliter droplets, and the acquisition and analysis of the microscopic image data. The detailed protocol with the optimized low running cost makes the FemDA technology accessible to everyone who has standard cleanroom facilities and a conventional fluorescence microscope in their own place.

The overall goal of the protocol is to prepare over one million ordered, uniform, stable, and biocompatible femtoliter droplets on a 1 cm2 planar substrate that can be used for cell-free protein synthesis.

מערך מערכת Droplet ליטר ליצירת חלבון מקבילי בנפט ממולקולות דנ א יחיד

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and ...

Gold Nanoparticle Synthesis

Gold nanoparticles (Au nanoparticles) that are ~12 nm in diameter were synthesized by rapidly injecting a solution of 150 mg (0.15 mmol) of tetrachloroauric acid in 3.0 g (3.7 mmol, 3.6 mL) of oleylamine (technical grade) and 3.0 mL of toluene into a boiling solution of 5.1 g (6.4 mmol, 8.7 mL) of oleylamine in 147 mL of toluene. While boiling and mixing the reaction solution for 2 hours, the color of the reaction mixture changed from clear, to light yellow, to light pink, and then slowly to dark red. The heat was then turned off, and the solution was allowed to gradually cool down to room temperature for 1 hour. The gold nanoparticles were then collected and separated from the solution using a centrifuge and washed three times; by vortexing and dispersing the gold nanoparticles in 10 mL portions of toluene, and then precipitating the gold nanoparticles by adding 40 mL portions of methanol and spinning them in a centrifuge. The solution was then decanted to remove any remaining byproducts and unreacted starting materials. Drying the gold nanoparticles in a vacuum environment produced a solid black pellet; which could be stored for long periods of time (up to one year) for later use, and then redissolved in organic solvents such as toluene.

A protocol for synthesizing ~12 nm diameter gold nanoparticles (Au nanoparticles) in an organic solvent is presented. The gold nanoparticles are capped with oleylamine ligands to prevent agglomeration. The gold nanoparticles are soluble in organic solvents such as toluene.

סינתזת חלקיקי זהב

Gold nanoparticles (Au nanoparticles) that are ~12 nm in diameter were synthesized by rapidly injecting a solution of 150 mg (0.15 mmol) of ...

Versatile Technique to Produce a Hierarchical Design in Nanoporous Gold

The potential to generate variable pore sizes, simplistic surface modification, and a breadth of commercial uses in the fields of biosensors, actuators, drug loading and release, and the development of catalysts have unquestionably accelerated the usage of nanoporous gold (NPG)-based nanomaterials in research and development. This article describes the process of the generation of hierarchical bimodal nanoporous gold (hb-NPG) by employing a step-wise procedure involving electrochemical alloying, chemical dealloying techniques, and annealing to create both macro- and mesopores. This is done to improve the utility of NPG by creating a bicontinuous solid/void morphology. The area available for surface modification is enhanced by smaller pores, while molecular transport benefits from the network of larger pores. The bimodal architecture, which is the result of a series of fabrication steps, is visualized using scanning electron microscopy (SEM) as a network of pores that are less than 100 nm in size and connected by ligaments to larger pores that are several hundred nanometers in size. The electrochemically active surface area of the hb-NPG is assessed using cyclic voltammetry (CV), with a focus on the critical roles that both dealloying and annealing play in creating the necessary structure. The adsorption of different proteins is measured by solution depletion technique, revealing the better performance of hb-NPG in terms of protein loading. By changing the surface area to volume ratio, the created hb-NPG electrode offers tremendous potential for biosensor development. The manuscript discusses a scalable method to create hb-NPG surface structures, as they offer a large surface area for the immobilization of small molecules and improved transport pathways for faster reactions.

Nanoporous gold with a hierarchical and bimodal pore size distribution can be produced by combining electrochemical and chemical dealloying. The composition of the alloy can be monitored via EDS-SEM examination as the dealloying process advances. The material's loading capacity can be determined by studying protein adsorption onto the material.

טכניקה רב-תכליתית לייצור עיצוב היררכי בזהב ננו-נקבובי

The potential to generate variable pore sizes, simplistic surface modification, and a breadth of commercial uses in the fields of biosensors, actuators, ...

Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of nanometer-scale features. Historically, a major drawback of scanning probe lithography has been the intrinsically low throughput of single probe systems. This has been tackled by the use of arrays of multiple probes to enable increased nanolithography throughput. In order to implement such parallelized nanolithography, the accurate alignment of probe arrays with the substrate surface is vital, so that all probes make contact with the surface simultaneously when lithographic patterning begins. This protocol describes the utilization of polymer pen lithography to produce nanometer-scale features over centimeter-sized areas, facilitated by the use of an algorithm for the rapid, accurate, and automated alignment of probe arrays. Here, nanolithography of thiols on gold substrates demonstrates the generation of features with high uniformity. These patterns are then functionalized with fibronectin for use in the context of surface-directed cell morphology studies.

Here we present a protocol for wide-area scanning probe nanolithography enabled by the iterative alignment of probe arrays, as well as the utilization of lithographic patterns for cell-surface interaction studies.

ננוליתוגרפיה בדיקה סריקת שטח גדול בהנחייתם של יישור אוטומטי ויישומו המצע פבריקציה נוספת ללימודי תרבות תא

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of ...

Fabrication of Gradient Nanopattern by Thermal Nanoimprinting Technique and Screening of the Response of Human Endothelial Colony-forming Cells

Nanotopography can be found in various extracellular matrices (ECMs) around the body and is known to have important regulatory actions upon cellular reactions. However, it is difficult to determine the relation between the size of a nanostructure and the responses of cells owing to the lack of proper screening tools. Here, we show the development of reproducible and cost-effective gradient nanopattern plates for the manipulation of cellular responses. Using anodic aluminum oxide (AAO) as a master mold, gradient nanopattern plates with nanopillars of increasing diameter ranges [120-200&#8239;nm (GP 120/200), 200-280&#8239;nm (GP 200/280), and 280-360&#8239;nm (GP 280/360)] were fabricated by a thermal imprinting technique. These gradient nanopattern plates were designed to mimic the various sizes of nanotopography in the ECM and were used to screen the responses of human endothelial colony-forming cells (hECFCs). In this protocol, we describe the step-by-step procedure of fabricating gradient nanopattern plates for cell engineering, techniques of cultivating hECFCs from human peripheral blood, and culturing hECFCs on nanopattern plates.

Here, we present a protocol for the fabrication of gradient nanopattern plates via thermal nanoimprinting and the method of screening responses of human endothelial progenitor cells to the nanostructures. By using the described technology, it is possible to produce a scaffold that can manipulate cell behavior by physical stimuli.

ייצור של מעבר צבע Nanopattern על ידי טכניקת Nanoimprinting תרמית והקרנת התגובה של תאים אנושיים המושבה יוצרי אנדותל

Nanotopography can be found in various extracellular matrices (ECMs) around the body and is known to have important regulatory actions upon cellular ...