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

Dikkat: bu işlemlerde kullanılan (örneğin, konsantre nitrik asit (15,698 M HNO 3) ve hidroklorik asit (6 M HCI) gibi) çeşitli kimyasal tehlikelidir. Uygun eldiven, koruyucu gözlük ve diğer güvenlik ekipmanları kullanılmalıdır. Kullanmadan önce tüm kimyasal malzemeler güvenlik bilgi formu (MSDS) bakınız. 1. Nanocube sentezi <ol><li> Reaktiflerin hazırlanması Not: etilen glikol (EG), susuz olmalıdır. su emilimini önlemek için kullanılmaz her EG Kabın kapağını kapatın. Gümüş trifloroasetat (AGC 2 F 3 O 2), bu nedenle AgC 2 F 3 O 2 çözeltisi, son aşamada hazırlanır ışığa karşı oldukça duyarlıdır. <ol><li> EG 13.5 ml NaSH, 1 mg çözülmesiyle 1.3 mM sodyum hidrosülfit hidrat (NASH) çözeltisi hazırlayın. </li><li> EG 5 ml PVP 0.1 g çözülerek, 20 mg / ml poli vinilpirolidon (PVP) çözeltisi hazırlayın. </li><li> 3 mM hy hazırlayınEG 4,9975 ml 6.0 M sıvı HCI solüsyonu 2.5 ul karıştırılarak drochloric çözeltisi. </li><li> EG 0.8 ml AGC 2 F 3 O 2 0.1 g çözülerek AgC 2 F 3 O 2 çözelti hazırlayın. </li></ol></li><li> Ekipman kurulumu <ol><li> Yuvarlak tabanlı bir şişe (RBF) ve konsantre sınıra (% 70, 15,698 M) nitrik asit HNO 3 temizleyin. HNO 3 ile RBF doldurun ve 30 dakika boyunca kapağını koydu. kapak asidi dokunur emin olun. </li><li> HNO 3 asidi sonra temiz deiyonize (Dİ) su ile tekrar RBF ve kapağı temizleyin. sonradan RBF ve kapağını kurulamak için temiz azot gazı kullanın. RTF ve kap temiz ve kuru olmalıdır. </li><li> 30 dakika HNO 3 içinde daldırarak Manyetik bir karıştırma çubuğu temizleyin. HNO 3 sonra DI su ile tekrar temizlemek ve temiz azot gazı ile kurulayın. </li><li> bir ısıtma banyosu hazırlayın. (Şekil 1A ile gösterilen) bir silikon akışkanın yerleştiriniyi kontrollü sıcaklık ile bir karıştırma ocak üstünde. Sıvı banyo sıcaklığını izlemek için harici bir termometre kullanın. 150 ° C sıcaklık ve 260 rpm karıştırma hızı ayarlayın. </li><li> Şekil 1B &#39;de gösterildiği gibi, bir kelepçe ile RBF monte edin. RBF içine (adım 1.2.3 hazırlanmış) manyetik karıştırma çubuğu yerleştirin. </li></ol></li><li> sentez prosedürü <ol><li> Isıtma banyosu içine RBF batırın (yaklaşık 10 mm derinlik sıvının içine, Şekil 1A-1B bakınız). </li><li> RBF içinde EG çözeltisi 10 ml yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. RBF kapağını koyun ve 20 dakika bekleyin. Bu adımın amacı, daha EG bu kez RBF temizlemektir. </li><li> 20 dakika sonra, kapağı çıkarın ve sonra ısıtma banyosu dışında RBF asansör, bir bertaraf kabına EG 10 ml dökün. Not: EG çözeltisi (150 ° C) sıcak ve (Şekil 1B) tüm kelepçe almak için tavsiye edilir. emin olun thmanyetik karıştırma barda düşmek değil (adım 1.2.5 bakınız). </li><li> geri ısıtma banyosu içine RBF koyun (adım 1.3.1 bakınız). </li><li> RBF içine EG 5 ml yerleştirin ve kapağını koymak için bir mikropipet kullanın. </li><li> 5 dakika bekleyin. </li><li> Kapalı RBF şapkası alın RBF içine (yukarıdaki adım 1.1.1 hazırlandığı gibi) NaSH 60 ul yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. geri kap koyun. </li><li> 2 dakika boyunca bekleyin. </li><li> Kapalı RBr şapkası al RBF içinde (yukarıdaki adım 1.1.3 gibi hazırlanan) HCI çözeltisi 500 ul yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. </li><li> Hemen önceki adımdan sonra, RBF içinde (yukarıdaki adım 1.1.2 gibi hazırlanan) PVP çözeltisi, 1.25 ml yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. geri kap koyun. </li><li> 2 dakika boyunca bekleyin. </li><li> Kapalı RBF şapkası al RBF içinde (yukarıdaki adım 1.1.4 gibi hazırlanan) AGC, 2 F 3 O 2 çözeltisi 400 ul yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. geri kap koyun. </li><li> 2 bekleyin.5 saat. Ag nanocubes bu adımı sırasında oluşturuyoruz. Eğer mümkünse, bu süre içinde, en az oda ışığı azaltır. </li><li> 2.5 saat sonra, ısıtıcı kapatın ama altındaki sıvı yanmayı önlemek için karıştırma üzerine bırakın. Isıtma banyosu üzerinde RBF yükseltmek için (Şekil 1B gösterilen) kelepçeyi kullanın. kapağını çıkarın. </li><li> daha hızlı serinlemek sağlayacak şekilde ısıtma banyosundan RBF çıkarın. Sonra ~ 20 dakika, RBF içinde 5 ml aseton ilave edin. sırayla Vortex bunu iyi çözüm karıştırmak için. Sonunda, çözelti hacmi 12 ml&#39;dir. Şekil 2A bakınız. </li><li> mikropipet kullanın ve sekiz küçük 1.5 ml&#39;lik plastik tüplere nihai çözüm aktarın. </li><li> 10 dakika süre ile 5150 x g hızında bu sekiz tüpler santrifüjleyin. Bunun bir sonucu olarak, bütün Ag nanocubes tüplerinin alt olacaktır. Her tüpün altındaki ~ bırakarak 100 ul En süpernatan bir mikropipet kullanın. </li><li> Bunların her birinin içine DI su 1 ml doldurmak(Aşama 1.3.17 elde edilmiş) borular. Vortex ve sonikasyon (5 dk) borular. Nanocubes Şimdi esas DI su içinde süspanse edilmektedir. </li><li> Santrifüj yine sekiz tüpler 5 dakika boyunca 5150 x g&#39;de adım 1.3.18 hazırlanan. Tüm Ag nanocubes tüplerin alt kısmında olacak. Her tüpün dibinde yaklaşık 100 ul bırakarak, üst süpernatant kaldırmak için bir mikropipet kullanın. </li><li> Aşama 1.3.19 elde edilen tüplerin her birine DI su 1 ml doldurun. Vortex ve ses dalgalarına maruz tüpler. Nanocubes hemen DI su içinde süspanse edilmektedir. Bu sentezden elde edilen son nanocube çözeltisi örnek olarak Şekil 2B&#39;de de gösterilmiştir. </li></ol></li></ol> 2. Altın Film Buharlaşma Not: bir elektron ışını evaporatör alınan temiz oda slaytlar temizlenmiş üzerine bir yapışma tabakası gibi krom (Cr) hareket ederken, altın (Au), filmler biriktirilmesi için kullanıldı. buharlaştırma işlemi serbestçe buharlaşması molekülleri sağlayan bir vakum odası içinde gerçekleşirodası içinde ve daha sonra alt tabaka üzerinde süblimleşme. operasyon işlemdir: <ol><li> &quot;Otomatik Vent&quot; tuşuna basarak, odayı havalandırın. </li><li> Kubbenin açık oda kapısı ve yük yüzeyler. </li><li> Basıncı 5 × 10 -6 Torr altına kadar odacık aşağı pompalamak için kapağını kapatın ve &quot;Otomatik Pompası&quot; tuşuna basarak aşağı pompa, yaklaşık 1 saat sürer. </li><li> tarifi düzenleyin. Katman # 1: Cr, kalınlığı: 5 nm, çökelme hızı: 1 Å / sn; tabaka # 2: Au, kalınlığı: 50 nm, çökelme hızı: 2 Å / sn. </li><li> İstenilen vakum seviyesine ulaştıktan sonra, ilk metal birikim işlemi otomatik olarak &quot;Otomatik Çalıştır&quot; tuşuna basarak başlayacak. Not: birikimi sırasında, yüksek gerilim modülü açıldığında ve gerilim 10 kV. Silah rotasyon modülü açıldığında ve fikstür rotasyon 20 rpm. İlk katman tamamlandıktan sonra, sistem otomatik olarak ikinci metal cep konuma taşımak ve deposi başlayacakyon. </li><li> Tüm süreç tamamlandıktan sonra, basın &quot;Otomatik Vent&quot; odasına havalandırma ve örnek almaya. Not: Au filmin toplam kalınlığı 50 nm ve yüzey pürüzlülüğü 0.7 nm kare (RMS) ortalama tipik bir kök veren bir atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak ölçüldü. Hiçbir özel tedavi Au film biriktirme önce satın alınan cam yüzeylerde uygulandı. </li></ol> PE Katmanlar 3. Biriktirme <ol><li> Reaktiflerin hazırlanması <ol><li> sodyum klorid (NaCl) solüsyonu için, DI suyun 500 ml &#39;si ile NaCI toz, 29 g karıştırılır. </li><li> polistiren sülfonat (PSS) çözeltisi, daha sonra da, PSS stok çözeltisi 1.5 ml ilave DI suyun 500 ml &#39;si ile NaCI toz, 29 g karıştırılır. </li><li> poli (allilamin) hidroklorür (PAH) solüsyonu, daha sonra PAH 132 mg ilave DI suyun 500 ml &#39;si ile NaCI toz, 29 g karıştırılır. </li></ol></li><li> Katman-katman biriktirme Not:PSS biraz negatif yüklü ise PAH hafif pozitif olarak yüklenir. Yukarıda Bölüm 2 imal Au filmi biraz negatif yüklü olduğundan, bir PAH tabakası ilk yatırılır. PAH / PSS / PAH / PSS / PAH: Beş PE katmanları yatırmak için nasıl adımlar aşağıda detaylı olarak gösterecektir. <ol><li> İlk olarak, 5 dakika boyunca (adım 3.1.3 hazırlandı) PAH çözeltisi içine (yukarıdaki bölüm 2&#39;de imal), altın bir film daldırılmasıyla PAH katmanın. Bu yaklaşık 1 nm kalınlığında Au filmin üstünde bir PAH tabakası ile sonuçlanır. </li><li> 5 dakika sonra temiz DI suyla Au Film + 1 PAH tabaka yıkayın. </li><li> 1 dakika için (basamak 3.1.1 hazırlandı), bir NaCI çözeltisi içine Au Film + 1 PAH tabaka bırakın. </li><li> 5 dakika boyunca bir PSS çözüm haline (adım 3.2.3 sonra) Au filmi + 1 PAH katmanı daldırın. Bu PAH tabakanın üzerine yaklaşık 1 mil bir kalınlığa sahip olan bir tabaka PSS sonuçlanır. </li><li> 5 dakika sonra temiz DI suyla Au Film + 1 PAH tabakası + 1 PSS tabaka yıkayın. </li><li> Au fil daldırın1 dakika boyunca NaCI çözeltisi içine m + 1 PAH tabakası + 1 PSS katmanı. </li><li> 5 dakika boyunca PAH çözüm haline Au filmi + 1 PAH katmanı + 1 PSS katmanı daldırın. Bu PSS tabakanın üzerine yaklaşık 1 mil kalınlığında bir PAH tabakası ile sonuçlanır (yukarıdaki adım 3.2.4 hazırlandı). </li><li> 5 dakika sonra, Au filmi + 1 PAH temiz DI suyla 1 PSS + 1 PAH katmanları durulayın. </li><li> 1 dakika boyunca NaCl çözeltisi içine Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH katmanları daldırın. </li><li> 5 dakika boyunca PAH çözeltisi içine Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH katmanları daldırın. Bu (adım 3.2.7 Yukarıdaki hazırlandı) PAH tabakanın üzerine yaklaşık 1 mil bir kalınlığa sahip olan ikinci bir PSS tabakası ile sonuçlanır. </li><li> 5 dakika sonra, Au filmi + 1 PAH temiz DI suyla 1 PSS + 1 PAH + 1 PSS katmanları durulayın. </li><li> Daldırın Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH 1 dakika süreyle NaCl çözeltisi içine 1 PSS katmanları. </li><li> 5 dakika boyunca PAH çözüm haline Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH 1 PSS katmanları daldırın. Bu sonuç(Adım 3.2.10 Yukarıda hazırlanmış) PSS tabakanın üzerine yaklaşık 1 mil kalınlığında bir PAH tabakası s. </li><li> Son olarak, DI su ile Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH 1 PSS + 1 PAH durulayın ve temiz azot gazı kullanılarak örnek kurutun. Not: Beş PE katmanların toplam kalınlığı 65 ° sıklığı açılarında spektroskopik elipsometre kullanarak havadan ölçülmüştür, 70 ° ve 75 °, 5.0 ± 0.1 nm&#39;lik bir kalınlığa elde edildi. </li></ol></li></ol> Cy5 Boya Moleküllerin 4. Biriktirme <ol><li> çözücü olarak DI su ile 25 mcM Cy5 çözeltisi hazırlayın. </li><li> 10 dakika boyunca 25 uM Cy5 çözeltisinin 100 ul (yukarıdaki bölüm 3&#39;de tarif edildiği gibi, beş PE tabakalar bir dizi) numunenin yüzeyinin açığa çıkarılması. İlk damla Örnek yüzeyi üzerine Cy5 çözeltisi (aşama 4.1&#39;de elde edilmiş) 100 ul dökme ve daha sonra çözelti damlasının üstüne bir kapak kayma yerleştirin. Cy5 molekülleri t içine dahil edeceko tekdüze üst PE katmanları. </li><li> 10 dakika sonra, DI suyla örnek yıkayın ve temiz bir azot gazı ile kurutun. </li></ol> Nanopatch Antenler Form Nanocubes 5. Biriktirme (NPAS) <ol><li> Bireysel NPAS optik çalışma sağlamak için distile su ile 1/100 arasında bir faktör kadar, madde 1 de elde edilmiş nanocube çözeltisi ile seyreltilir. </li><li> Temiz bir kapak slip üzerine seyreltilmiş nanocube çözeltisi (adım 5.1 hazırlandı) 20 ul&#39;lik bir damla koymak için bir mikropipet kullanın. 2 dakika için kapak astar ile temas içinde (Bölüm 4&#39;te hazırlandı) örnek yerleştirin. Burada sentez nanocubes negatif yüklü olduğu için Ag nanocubes Bu sonuçlar üst uç PAH tabakası üzerinde immobilize edilmesi ve en PAH tabakası pozitif olarak yüklenir. </li><li> 2 dakika sonra, temiz nitrojen gazı ile DI su ve kuru ile örnek durulayın. Not: 5.1 Adımları - 5.3 karanlık alan m kullanan tek NPAS optik çalışmalar için bir örnek hazırlamak için bir prosedür açıklanmaktadıricroscope (karanlık alan saçılma). yansıtma ölçümleri için bir numune hazırlamak için, benzer bir prosedür adım 5.1 olması hariç uygulandığında orijinal nanocube çözeltisi 1/10 yerine 1/100 bir faktörle seyreltilir. </li></ol> 6. Optik Ölçümler Not: Bir özel inşa optik parlaklığını / karanlık alan mikroskobu bu ölçümlerde kullanılır. NPAS uzun bir çalışma mesafesi / parlaklığını karanlık alan hedefi ile beyaz bir ışık kaynağı tarafından aydınlatılır. NPAS yansıyan / dağınık ışık aynı amaç ile toplanır. Bir iğne deliği diyafram (50 mikron çapında) tek bir nano antenlerde gelen sinyali seçmek için bir görüntü düzleminde kullanılır. Bir dijital fotoğraf makinesi renkli bir görüntü yakalamak için kullanılır. Spektrometre ve şarj akuplaj düzenli (CCD) kamera spektral verileri elde etmek için kullanılır. Floresan ölçümleri için, bir 633 mil sürekli dalga HeNe lazer uyarma için kullanılır ve sinyal spektral uzun geçiş filtresi ile filtre edildi. <ol&gt; <li> Tek NPAS Karanlık alan saçılma spektrumu <ol><li> Şekil 4C&#39;de görüldüğü gibi beyaz ışık aydınlatma altında, beyaz ışık aydınlatma altında Bölüm 5. hazırlanan örnek üzerinde tek NPAS tanımlamak, bireysel NPAS gibi parlak kırmızı veya pembe renkli noktalar görünür. </li><li> Bir çeviri aşamasında kullanılarak iğne deliği diyafram ile tek NPA hizalayın. NPA karanlık alan saçılma görüntü hala iğne deliği diyafram sonra gözlenen emin olun. </li><li> 1 sn entegrasyon süresi ile spektrometre ve CCD kamera kullanılarak NPA gelen dağınık ışık spektrumu kazanır. Boşluk alanı (50 um) NPA fiziksel boyutlarından çok daha büyük olduğu için (~ 75 mil) spektrumu NPA çevreleyen alandan sinyaline ek olarak NPA gelen dağınık ışık içerir. </li><li> herhangi NPAS olmadan bir alana örnek taşıyın ve bir 1 sn entegrasyon süresi ile başka spektrum kazanır. Bu spektrum gelen dağınık ışık temsilarka fon. </li><li> NPAS ile örnek çıkarın ve kurulum sertifikalı yansıma standart örneği yerleştirin. NPA sinyal normalleştirmek için bir 0.1 san entegrasyon süresi ile saçılan ışığın bir spektrum elde edin. </li><li> iğne deliği diyafram kapatın ve herhangi bir giriş sinyali olmadan 0.1 sn entegrasyon süresi ile bir spektrum kazanır. Bu spektrum CCD karanlık sayıları temsil eder. </li><li> aşağıdaki gibi bir NPA son saçılma spektrumu hesaplayın: <img alt="denklem 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876eq1.jpg" /> Ben NPA + arka plan, ben arka plan, beyaz ışık, karanlık CCD nerede adımlar 6.1.3 sırasıyla 6.1.4, 6.1.5 ve 6.1.6 ile ölçülen saçılma spektrumları vardır. </li><li> Saçılma rezonans tepe merkezini hesaplayarak NPA plazmon rezonans ayıklayın. 16 </li></ol></li><li> Tek N Cy5 moleküllerinin floresan geliştirmePAs <ol><li> Şekil 4C&#39;de görüldüğü gibi beyaz ışık aydınlatma altında, karanlık alanda Bölüm 5. hazırlanan örnekten tek NPAS tanımlamak, bireysel NPAS gibi parlak kırmızı veya pembe renkli noktalar görünür. </li><li> Bir çeviri aşamasında kullanılarak iğne deliği diyafram ile tek NPA hizalayın. NPA karanlık alan saçılma görüntü iğne deliği diyafram sonra yerleştirilen kamera tarafından algılanan emin olun. </li><li> beyaz ışık aydınlatma kapatın ve uyarım için kullanılan 633 nm sürekli dalga HeNe lazeri açın. </li><li> Sağ herhangi dağınık bir lazer ışığı engellemek için spektrometre girişinde önce optik yolunda bir 633 nm uzun geçiş lazer filtre yerleştirin. </li><li> 1 saniye entegrasyon süresini kullanarak Cy5 moleküllerden emisyon bir floresan spektrumu kazanır. diyafram alanı (50 mikron) NPA (~ 75 nm) fiziksel boyutundan daha büyük olduğu için bu spektrum wel olarak NPA gömülü hem moleküllerden emisyonu içeriyorNPA Çevre moleküller olarak l. </li><li> herhangi NPAS olmadan bir alana örnek taşıyın ve 1 sn entegrasyon süresi ile başka spektrum kazanır. Bu spektrum herhangi NPAS olmadan arka planda moleküllerden emisyon temsil eder. </li><li> Cy5 moleküller (a Au film ve Ag nanocubes olmayan) bir cam slayt üstüne PE tabakası ile dahil edilen, Bölüm 3 ve 4&#39;te prosedür takip edilerek bir kontrol numunesi olarak kullanılan bir ayrı numune hazırlayın. </li><li> 10 sn entegrasyon süresi kullanılarak önceki aşamada hazırlanmış olan kontrol numunesi üzerine uygulanan Cy5 moleküllerden emisyon bir floresan spektrumu elde edin. </li><li> Birim alan ve satın alma süreleri dikkate CCD karanlık sayıları, normalleşmeyi alarak adımlar 6.2.5, 6.2.6 ve 6.2.8 ölçülen floresan spektrumları kullanılarak floresan geliştirme faktörünü belirleyin. 12,14 </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Fan, J. A., 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=Self-Assembled+Plasmonic+Nanoparticle+Clusters.">Self-Assembled Plasmonic Nanoparticle Clusters.</a> Science. 328 (5982), 1135-1138 (2010).</li><li>Zhang, Q., Li, W., Wen, L. -. P., Chen, J., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+Synthesis+of+Ag+Nanocubes+of+30+to+70+in+Edge+Length+with+CF3COOAg+as+a+Precursor.">Facile Synthesis of Ag Nanocubes of 30 to 70 in Edge Length with CF3COOAg as a Precursor.</a> Chem. Eur. J. 16 (33), 10234-10239 (2010).</li><li>Sun, Y., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape-Controlled+Synthesis+of+Gold+and+Silver+Nanoparticles.">Shape-Controlled Synthesis of Gold and Silver Nanoparticles.</a> Science. 298 (5601), 2176-2179 (2002).</li><li>Xia, Y., 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=Shape-Controlled+Synthesis+and+Surface+Plasmonic+Properties+of+Metallic+Nanostructures.">Shape-Controlled Synthesis and Surface Plasmonic Properties of Metallic Nanostructures.</a> MRS Bull. 30 (05), 338-348 (2005).</li><li>Ciraci, C., 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=Probing+the+Ultimate+Limits+of+Plasmonic+Enhancement.">Probing the Ultimate Limits of Plasmonic Enhancement.</a> Science. 337 (6098), 1072-1074 (2012).</li><li>Chandran, S. P., Chaudhary, M., Pasricha, R., Ahmad, A., Sastry, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Gold+Nanotriangles+and+Silver+Nanoparticles+Using+Aloevera+Plant+Extract.">Synthesis of Gold Nanotriangles and Silver Nanoparticles Using Aloevera Plant Extract.</a> Biotechnol. Prog. 22 (2), 577-583 (2006).</li><li>Perez-Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marz&#225;n, L. M., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods:+Synthesis,+characterization+and+applications.">Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications.</a> Coord. Chem. Rev. 249 (17-18), 1870-1901 (2005).</li><li>Nikoobakht, B., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+Growth+Mechanism+of+Gold+Nanorods+(NRs)+Using+Seed-Mediated+Growth+Method.">Preparation and Growth Mechanism of Gold Nanorods (NRs) Using Seed-Mediated Growth Method.</a> Chem. Mater. 15 (10), 1957-1962 (2003).</li><li>Rycenga, 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=Controlling+the+Synthesis+and+Assembly+of+Silver+Nanostructures+for+Plasmonic+Applications.">Controlling the Synthesis and Assembly of Silver Nanostructures for Plasmonic Applications.</a> Chem. Rev. 111 (6), 3669-3712 (2011).</li><li>Cortie, M. B., McDonagh, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Optical+Properties+of+Hybrid+and+Alloy+Plasmonic+Nanoparticles.">Synthesis and Optical Properties of Hybrid and Alloy Plasmonic Nanoparticles.</a> Chem. Rev. 111 (6), 3713-3735 (2011).</li><li>Halas, N. J., Lal, S., Chang, W. -. S., Link, S., Nordlander, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmons+in+Strongly+Coupled+Metallic+Nanostructures.">Plasmons in Strongly Coupled Metallic Nanostructures.</a> Chem. Rev. 111 (6), 3913-3961 (2011).</li><li>Rose, A., 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=Control+of+Radiative+Processes+Using+Tunable+Plasmonic+Nanopatch+Antennas.">Control of Radiative Processes Using Tunable Plasmonic Nanopatch Antennas.</a> Nano Lett. 14 (8), 4797-4802 (2014).</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=Probing+the+mechanisms+of+large+Purcell+enhancement+in+plasmonic+nanoantennas.">Probing the mechanisms of large Purcell enhancement in plasmonic nanoantennas.</a> Nature Photon. 8 (11), 835-840 (2014).</li><li>Hoang, T. 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=Ultrafast+spontaneous+emission+source+using+plasmonic+nanoantennas.">Ultrafast spontaneous emission source using plasmonic nanoantennas.</a> Nat. Commun. 6, (2015).</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=Leveraging+Nanocavity+Harmonics+for+Control+of+Optical+Processes+in+2D+Semiconductors.">Leveraging Nanocavity Harmonics for Control of Optical Processes in 2D Semiconductors.</a> Nano Lett. 15 (5), 3578-3584 (2015).</li><li>Mock, J. J., Hill, R. T., Tsai, Y. -. J., Chilkoti, A., Smith, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+Dynamically+Tunable+Localized+Surface+Plasmon+Resonances+of+Film-Coupled+Nanoparticles+by+Evanescent+Wave+Excitation.">Probing Dynamically Tunable Localized Surface Plasmon Resonances of Film-Coupled Nanoparticles by Evanescent Wave Excitation.</a> Nano Lett. 12 (4), 1757-1764 (2012).</li><li>Skrabalak, S. E., Au, L., Li, X., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+synthesis+of+Ag+nanocubes+and+Au+nanocages.">Facile synthesis of Ag nanocubes and Au nanocages.</a> Nat. Protocols. 2 (9), 2182-2190 (2007).</li><li>Im, S. H., Lee, Y. T., Wiley, B., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Scale+Synthesis+of+Silver+Nanocubes:+The+Role+of+HCl+in+Promoting+Cube+Perfection+and+Monodispersity.">Large-Scale Synthesis of Silver Nanocubes: The Role of HCl in Promoting Cube Perfection and Monodispersity.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 44 (14), 2154-2157 (2005).</li><li>Moreau, A., 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=Controlled-reflectance+surfaces+with+film-coupled+colloidal+nanoantennas.">Controlled-reflectance surfaces with film-coupled colloidal nanoantennas.</a> Nature. 492 (7427), 86-89 (2012).</li><li>Lassiter, J. 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.

Gümüş nanocubes kimyasal önce rapor sentezlere benzer reaksiyon koşulları kullanılarak sentezlenmiştir. 2,12,17-20 Bu sentez, 50 ila 100 nm arasında değişen bir yan uzunlukları nanocubes imalatım mümkün. Örneğin, 2.5 saat tipik bir ısıtma süresi ~ 75 nm&#39;lik bir yan uzunluğa sahip nanocubes neden olur. (&gt; 3 saat) daha büyük bir nano yol açacak daha uzun bir sentez süresi, ancak bu aynı zamanda, kesik nanocubes ya Oktahedronlar gibi farklı şekillerde neden olabilir. Nihai çözelti santrifüjlenmiş ve deiyonize su içinde yeniden süspansiyon haline ve plazmon rezonans saçılması spektrumlarında, herhangi bir değişiklik olmadan 4 ° C &#39;de bir buzdolabında, en az bir ay depolanabilir. 12 Yukarıdaki protokol sunulan işlem Ag nanocubes boyutu ve şekli RBF olarak, kapak ve bir karıştırma çubuğu temizleme ve EG çözeltisi kalitesine çok duyarlıdır. NanopartiBöyle yuvarlak veya uzun nanopartiküller gibi farklı şekillere sahip kartılması muhtemelen sentezindeki bu adımlardan biri ile ilgili bir sorun olduğunu belirten bir işarettir. Nedenle 1.1.1-1.1.4 ve 1.2.1-1.2.2 önem taşımaktadır adımları tavsiye edilir. Tek nanopatch anten toplanan saçılması spektrumu Şekil 4b&#39;de, 650 nm &#39;de güçlü bir plazmon rezonans sergileyen gösterilmiştir. Bu rezonans Ag nanocube ve yüksek kaliteli nanocubes ile mümkün Au film arasındaki boşluk bölgesi mükemmel bir mod hapsi gösterir. Ayrıca, bu tür bir spektrum elde etmek için, aynı zamanda Örnek temiz olması gereklidir, ara tabakalar (PE katmanı) üniform bir kalınlığa sahip ve temel Au filmin düzgün olduğundan emin olun. Güçlü plazmon rezonans daha bağımsız nanopatch antenleri karanlık alan görüntü Şekil 4d&#39;de gözlemlenebilir Şekil 4c&#39;de görülen verilerde onaylanmıştır yerde büyük bir floresansgeliştirme boşluk bölgede bulunan Cy5 moleküllerinin görülmektedir. Ayrıca, havaya maruz kalan ve nedenle, optik ölçümler örnek hazırlanır günde 1 ila 3 gün içinde gerçekleştirilmesi gerektiğini tavsiye edilir Ag nanocubes PVP kaplama olmasına rağmen, zaman içinde okside olduğunu belirtmek gerekir. oksitlenmelerini en aza indirmek için, nanopatch anten örnekleri, vakum ya da nitrojen gazı muhafaza edilmesi tavsiye edilir. Bu çalışmada sunulan yöntem kolloidal sentez ve katman-katman daldırma kaplama işlemi kullanarak iyi kontrol boyutlarla Ag nanocubes ve plasmonik nanopatch antenlerin imalatı sağlar. nanopartiküllerin Dar bir büyüklük dağılımına üretirken, optik ya da elektron ışını litografi gibi başka teknikler ile karşılaştırıldığında, burada sunulan teknik, düşük maliyet ve büyük ölçekli üretim için potansiyel sunmaktadır. Bu çalışmada sunulan plasmonik nanopatch antenler de büyük umut vaattasarımı ile yeni nanomalzemeler kendi makroskopik meslektaşları olmayabilir benzersiz özellikleri sergileyen. Özellikle, bu nano anten 30.000 aşan gömülü boya moleküllerinin rekor floresan geliştirme göstermiştir; 1000 12 spontan emisyon oranı geliştirmeleri; ultra hızlı spontan emisyon ve yüksek kuantum verimi. Ayrıca 13,14, bu kanıtlanmıştır harici bir dedektör veya tek modlu fiber bağlantı gerekli olduğu uygulamalar için kritik olan bu nanopatch antenler sergi çok yönlü emisyon bağlanmış yayıcılar. Nano ölçekli yama antenlerin gelecek uygulamaları, verimlilik fotoalıcılar ve fotovoltaik cihazların yüksek algılama ve kuantum bilgi işleme teknolojileri, bu tür ışık yayan diyotlar olarak çok hızlı optoelektronik cihazlar arasında değişebilir. 12-14

Son yıllarda, kolloidal nanopartiküllerin sentezi ve gelişmiş yapılara Bunların montajı hem araştırma ve endüstriyel gelişmeler büyük ilgi çekmiştir. Nanopartiküller 1-4 Kolloidal sentezi üstün boyut homojenliği, düşük maliyet ve dahil lithographically fabrikasyon nano üzerinde çeşitli avantajları vardır büyük ölçekli, paralel üretim imkanı. Böyle lokalize yüzey plasmon Polaritonlar desteklemek ve kırınım sınırından daha küçük bir hacimde ışık sınırlandırmak yeteneğine sahip olabilir gümüş (Ag) ve altın (Au) gibi metal nanopartiküller. 1,3-5 ortaya çıkan yüksek alan şiddeti bir yerel geliştirilmiş oluşturur Işık-madde etkileşimi sağlayan durum yoğunluğu nano özel edilecek. Son çalışmalar üçgen, 4,6 kafesleri, 3,4 ve çubuklar da dahil olmak üzere boyut ve şekillerde, çok geniş bir aralıkta, Ag ve Au nano-tanecikleri sentezleme prosedürleri göstermiştirBurada ele alınan nanocubes ilave olarak 4,7,8. Birkaç Ag Au nanocomponents oluşan Nanoyapılar da tasviridir özel özellikleri imal edilmiştir. 1,9-11 Burada, plasmonik nanopatch antenleri oluşturmak üzere bir çift kadar, daha da önemlisi, altta yatan Au film ile, bu Ag nanocubes Ag nanocubes sentez ve bir prosedürü göstermektedir. Ag nanocubes Au filmi arasındaki mesafe polielektrolit boşluk katmanları bir dizi kullanarak ~ 1 nm çözünürlük ile kontrol edilebilir. Ayrıca plasmonik nanopatch antenler içine örneğin bir organik boya gibi, aktif bir ortam dahil gösterilmektedir. Nanocubes Au filmi arasındaki fark bölgede güçlü sınırlı elektromanyetik alanlara nedeniyle, nanopatch antenler gömülü boya moleküllerinin yüksek gelişmiş floresans ve spontan emisyonu için de kullanılabilir. Bu çalışmada sunulan 12,13 yöntemler jeneralize olabilir diğer yayımlayıcılarına, suckolloidal katı hal kuantum noktaları 14 ya da iki boyutlu bir yarı iletken malzeme, 15 ve plazmon rezonansı olarak H nanocubes veya boşluk büyüklüğü değiştirilerek geniş bir spektral aralıkta ayarlanabilir.

<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

Bu plasmonik nano yama anten imal etmek için, kolloidal gümüş nanocubes sentezi ve pürüzsüz bir altın film ile kombinasyon halinde, bu kullanım için bir yöntem sunulmaktadır. Bu polielektrolit polimerlerin katman-, tabaka, yani poli (allilamin) hidroklorür (PAH) ve polistiren sülfonat (PSS) ile makroskopik alanlar üzerinde çok iyi kontrol edilen kalınlıkta ince filmlerin üretimi için ayrıntılı bir işlem içerir. Bu polielektrolit boşluk katmanları gümüş nanocubes ve altın filmi arasında bir dielektrik boşluk olarak hizmet vermektedir. nanocubes veya boşluk kalınlığı büyüklüğü kontrol edilerek, plazmon rezonans 700 nm ila yaklaşık 500 nm arasında ayarlanabilir. Sonra, nanopatch antenlerin dielektrik polimer boşluk bölgeye organik sülfo-cyanine5 karboksilik asit (Cy5) boya molekülleri birleştirmek için nasıl gösterilmektedir. Son olarak, biz büyük ölçüde spektral uyarma enerjisi ve t ile plazmon rezonans eşleştirerek Cy5 boyalarının floresan gelişmiş gösterisiO emme zirveye Cy5. Burada sunulan yöntem kolloidal sentezi ve düşük maliyetle ve büyük ölçekli üretim için potansiyele sahip bir katman-katman daldırmalı kaplama işlemi kullanılarak iyi kontrol boyutlarla plasmonik nanopatch antenlerin imalat sağlar. Bu nanopatch antenler algılama, ultra hızlı optoelektronik cihazlar ve yüksek verimli fotodedektörlerle örneğin, pratik uygulamalar için büyük umut tutun.

Burada, örnek yapı SEM görüntüleri, nanopatch antenler koleksiyonu bir yansıtma spektrumu ve tek nanopatch antenden dağılma spektrumu içeren plasmonik nanopatch antenlerin özellikleri Örnek sonuçları göstermektedir. Nanopatch antenlerin plazmon rezonansı enerji yani nanocubes büyüklüğü, dielektrik boşluk bölgesi kalınlığına bağlıdır PE tabakalarının sayısı, hem de dielektrik malzeme. Biz 75 nm ortalama kenar uzunluğu ve hafif yuvarlak köşeli Ag nanocubes elde Yukarıda belirtilen prosedürde (eğrilik yarıçapı ile 10 mil) 1-3 nm yaklaşık kalınlıkta bir PVP tabaka ile kaplı. 5 PE katmanları ve altın filmi, tam genişlikte-at-yarı maksimum 50 nm ~ içinde (FWHM) ile ~ 650 nm merkezli bir plazmon rezonans bu sonuçla birlikte. bu da bu T absorpsiyon ve emisyon dalga boyu ile iyi spektral örtüşme vardırO sırasıyla 646 ve 662 nm dalga boyunda merkezli molekülleri Cy5. Şekil 3A nanocubes yüksek konsantrasyonlu bir numuneden bir SEM görüntüsünü gösterir. Bu nanocubes 5 PE tabakaya sahip bir Au filmin üzerine çökelmiştir. Böyle SEM görüntüleri nanocube sentezinin genel kalitesini doğrulamak için kullanılır; nanocubes yoğunluğu çok yüksek olduğu için, ancak, bu örnekler daha başka optik ölçümler için kullanılmamaktadır. Buna ek olarak, yüksek yoğunluklu nedeniyle bazı nanocubes plasmonik nanopatch anten yapısının oluşturulması için gerekli olan bir yüzey üzerinde yer yoktur. Şekil 3B nanocubes bir numunesinin bir SEM görüntüsü 1/10 kat seyreltildikten bir nanocube çözeltisi kullanılarak imal gösterir. Bu örnek nanopatch antenlerin bir topluluk beyaz ışık yansıtma belirlemek için ölçülmüştür ölçümler için kullanılangenel plazmon rezonans. Şekil 3C nanocubes bir numunesinin bir SEM görüntüsü 1/100 kat seyreltildikten bir nanocube çözeltisi kullanılarak imal gösterir. Bu örnek, bağımsız bir nanopatch anten ölçümleri saçılım kullanılır. Bireysel nanopatch antenleri seyreltilmiş nanocube çözümü sağlayan kullanarak küçük bir iğne deliği kullanarak bir görüntü düzleminde mekansal izole olmak. Şekil 4A, Şekil 3B. Şekil 4B&#39;de SEM görüntüsünde gösterilene benzer bir numuneden ölçülen beyaz ışık arka plan ile normalizasyondan sonra, bir yansıtma spektrumunu göstermektedir gösterilen örneğe benzer tek nanopatch antenden dağılma spektrumunu; Şekil 3C SEM görüntüsü. Şekil 4C bir 1/10 tarafından hazırlanan nanopatch anten numunesinin bir karanlık alan görüntüsü (gösterirNikon D90 dijital kamera ile çekilen 5 PE katmanları ile bir altın film üzerine dağınık 0 seyreltilmiş nanocube çözeltisi). gözlenen parlak kırmızı noktalar tek tek nanopatch antenlerden beyaz ışık saçılması kaynaklanmaktadır. Birkaç noktalar olmayan kübik şekillerle farklı boyutlarda veya daha büyük nanopartiküller ile nanocubes bir sonucu olan, kırmızı dışındaki renkler var gözlenmektedir. Şekil 4D, iki floresan spektrumu ve Cy5 aynı PE tabakalarının sayısı ve yoğunluğu ile bir cam lam oluşan bir kontrol örneği, diğer (Şekil 3C&#39;de gösterilen bir numune içindeki gelen) tek bir nanopatch anten ölçülen bir gösterir boya molekülleri olabilir. nanopatch antene bağlanmış Cy5 moleküllerden floresan yoğunluğu cam slayt çok daha güçlüdür. Bu, gelişmiş bir uyarım hızı hem de boya molekülleri modifiye yayılma modelinin ve artan kuantum verimi kaynaklanır. 1<html> 2 uyarma spot büyüklüğü ile nanocube altındaki alanı bölerek birim alana düşen eşiğe ve normalleştirme için düzelttikten sonra, 12 biz Şekil 4D gösterilen verilerden ~ 12.000 bir donanım faktörünü elde. Bu geliştirme faktörü olmayan ışıma kayıpları artmaktadır nedeniyle yerine Ag film Au kullanımı 30.000 12 olasılıkla daha önce bildirilen değeri ile karşılaştırıldığında daha küçüktür. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig1.jpg" /> Ag nanocube sentezi için Şekil 1. Ekipman kurulumu. (A) sıcaklık kontrolü ile karıştırılır ocak üstündeki ısıtma banyosu gösteren ekipman kurulumu bir fotoğraf. Yakın sentez sırasında nanocube çözeltisi içeren yuvarlak dipli bir şişeye (RTF) kadar (B). Kurulum uygun havalandırmaya sahip davlumbaz içinde yer almaktadır.tps: //www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53876/53876fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig2.jpg" /> Nanocube çözümün Şekil 2. Resimler. (A) daha küçük tüplere ve transfer edildikten sonra 2,5 saatlik sentezi ve (B) sonrasında Nanocube çözümü yeniden askıya de-iyonize su içinde. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53876/53876fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için tıklayınız .</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" width="700" /> Ag nanocubes Şekil 3. SEM karakterizasyonları. (A), konsantre nanocube numunenin SEM görüntüsü, (B), seyreltilmiş (1/10)nanocube örnek, ve (C) seyreltilmiş (1/100) nanocube örneği. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" width="700" /> Şekil nanopatch antenlerin 4. Optik karakterizasyonları. Nanopatch antenleri (non-seyreltilmiş nanocube çözeltisi) bir topluluk ölçülen (A) Normalize yansıma spektrumu. Tek nanopatch anten (B) Saçılma tayfı (1/100 seyreltilmiş nanocube çözeltisi). (C) beyaz ışık aydınlatma altında alınan bir nanopatch anten numunesinin (1/100 seyreltilmiş nanocube çözeltisi) bir karanlık alan görüntüsü. Her parlak kırmızı nokta bireysel plasmonik nanopatch anten karşılık gelir. Cy5 boyası moleküllerden (D) Floresan embedBu Cy5 boyalar (kesikli siyah çizgi) özdeş bir konsantrasyon ile bir cam slayt. karşılaştırıldığında nanopatch anten (kırmızı düz çizgi) ded <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics at JoVE.com

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

Gümüş nanocubes ve alt 10 nm boşlukları ile plasmonik nano yama antenlerin imalat kolloidal sentezi için bir protokol sunulmuştur.

Plazmonik ve Nanofotonik for Applications Nanopatch Antenlerin Kolloidal Sentezi

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 Görüntüleme.  Duke University.  Gümüş nanocubes ve alt 10 nm boşlukları ile plasmonik nano yama antenlerin imalat kolloidal sentezi için bir protokol sunulmuştur. 

Video: Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

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.

NMR ve MRG Uygulamaları için Hyperpolarized Xenon

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

Mühendislik

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.

Lityum Pil Uygulamaları için solid-state Greft Kopolimer Elektrolit

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.

Refraktometrik Algılama Floresan çekirdekli mikro kavitasyonlar sentezi ve İşletilmesi

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.

Türbülans Uygulamaları için üç boyutlu Parçacık Takip Akımları: Jet Akış Örneği

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.

Kolloidal Parçacıkların Öz-Montaj Süreci yoluyla PDMS mikroakışkan Chip Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions oluşturma

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.

Işık saçılma Profiler (SLPS) Tabanlı Metodoloji İntraoküler Lenslerden İleri ve Geri Işık Saçılımını Kantitatif Olarak Değerlendirmek İçin Tarama

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.

Optik Rezonatör ve Lazer Uygulamalarında Polimer Mikrokürelerin Üretimi

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.

Kolloidal litografi kullanarak periyodik altın Nanocup dizilerin imalatı

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.

Superhydrophobic Metal yüzeyler imalatı anti-buzlanma uygulamalar için

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.

Kolloidal yarı iletken Nanocrystals sistematik çalışmalar için modüler bir mikrosıvısal teknolojisi

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