이 작품은 해군 연구의 사무실에서 제공하는 자금 지원되었다. J. 폰타나 박사 associateship의 국가 연구위원회를 인정합니다.

1. 자기 조립 리간드 나노 입자 단층 다음과 같이 거시적, 알칸 티올 - 캡핑 된 금 나노 구체 단층 필름 생산하는 자기 조립 기법의 예시적인 예로서 : <ol><li> 물에 10 ~ 13 입자 / ㎖ (10 ~ 12 입자 / ㎖ 번호 밀도 시중에서 구입 가능) 15 nm의 금 나노를 집중한다. <ol><li> 초 원심 필터 (100 K 공칭 분자량 한계)로 희석 나노 구체 물 현탁액 15 ㎖를 놓습니다. </li><li> 단지 몇 ml의 필터 실에 남아까지 2 분 동안 4,500 XG에서 필터 / 바이알을 원심 분리기 나. </li></ol></li><li> 탈 이온 (DI) 물에 약 1 ㎖에 재현 탁 나노 구를 나노 입자 농도가 1013 입자 / ㎖가되도록. 현탁액을 한번 DI 물에 재현 탁 몇 시간 동안 안정하다. <ol><li> 수의 밀도를 확인하고 나노 입자의 하 확인집계되지했습니다. 베트 (1cm 경로 길이)에 서스펜션의 0.150 ML을 배치하여 원래의 농도에 10 분의 1 비율로 농축 된 나노 입자 현탁액을 희석하고,이에 탈 이온수의 1.35 ML을 추가합니다. </li><li> 분광계에 큐벳을 놓고 정지하고 원래 서스펜션의 흡수 스펙트럼을 측정한다. 집계가 발생하지 않은 보장하기 위해 반 최대 피크 위치와 전체 폭을 비교합니다. 두 샘플의 흡광도 피크의 크기는, 따라서, 농축 샘플은 10의 인수만큼 더 조밀 보장 대략 동일해야한다. </li></ol></li><li> 별도의 깨끗한 20 ㎖ 붕규산 유리 병에 테트라 하이드로 퓨란 (THF) 1 ㎖를 추가합니다. </li><li> THF에 티올 알칸 리간드 (1,6 - 헥산 5 ㎖를 1 - 도데 예를 들어, 5 ㎖)를 첨가하고 균일하게 혼합 용액을 흔들어. 충분한 리간드는 현탁 입자의 적어도 표면 전체 영역을 커버하기 위해 추가되어야한다. EXCESS 리간드 속도 및 반응의 효율을 증가시킨다. </li><li> 흄 후드에서 THF-리간드의 바이알에 금 나노 구를 함유하는 바이알의 내용물을 붓는다. </li><li> 빨리 뚜껑에 나사를 15 초 동안 적극적으로 병을 흔들어. </li><li> 뚜껑을 제거하고 흄 후드, 그림 1에서 아래로 병을 설정 (). 사용 된 리간드에 따라 금 나노 입자 필름의 도메인 빠르게 공기 - 액체 계면,도 1 (c)에 형성한다. 영화는 1 (d)를 그림, 유리 병의 측면을 번역하기 시작합니다. 거의 모든 나노 입자 현탁액에서 제거 티올 리간드로 출장, 1 시간, 그림 1 (E) 내에서 유리 병의 측면에 수송된다. </li></ol> 2. 이동식 기판에 단층 전송 <ol><li> 이동식 유리와 실리콘 웨이퍼 기판 상에 필름을 전송하려면 다음을 사용하여 X 25.4 mm 12.5 mm의 영역에 기판을 절단스크라이브 펜 / 휠. <ol><li> 유리 기판 : 깨끗한 이소 프로필 알코올 린스 다음에 아세톤 린스, 그리고 마지막으로 DI 물 린스를 사용. 2.2 절을 진행, 기판 건조하도록 허용합니다. </li><li> 실리콘 웨이퍼 기판 : 흄 후드에서 피라니아 용액 (: 산화제, 부식 3 파트 1 부를 30 % 과산화수소,주의에 농축 황산)을 제조 하였다. 20 ㎖ 붕규산 유리 병에 황산 15 ㎖를 놓습니다. 이 천천히 30 % 과산화수소 5 ㎖를 추가 할 수 있습니다. 유리 병 캡을하지 마십시오. 주의하십시오 혼합물은 매우 발열 성이다. 더 안전 정보 (19)에 대한 참조를 참조하십시오. </li><li> 조심스럽게, 30 분 동안 피라니아 용액에 실리콘 웨이퍼 기판을 물속에 가라 앉히다 제거, DI 물과 질소로 건조 씻어. </li><li> 선택적인 단계로서, 나노 입자 리간드 교환 및 자기 조립에 사용 바이알 유리 기판 또는 Si 상 모두 나노 입자를 강제 salinized 수licon 대신 유리 병의 벽의 웨이퍼 그렇지 않으면 2.2로 진행합니다. </li><li> 피라니아 솔루션 (주의 : 산화제, 부식)과 유리 병을 채우기, 2.1.2 절을 참조하십시오. </li><li> 유리 병은 30 분 동안 물에 담구. 30 분 후 DI 물을 유리 병을 씻어. </li><li> 아세톤, 모자, 헥사 메틸 디 실라 잔의 1 % V / V와 함께 유리 병을 채우십시오. </li><li> 밀봉 된 유리 병은 DI 물과 질소로 건조 씻어 후, 24 시간 동안 물에 담구. </li></ol></li><li> 이전 (1.6 절)을 흔들어에 유리 병에 기판을 삽입합니다. 뚜껑과 흔들림에 고정합니다. </li><li> 진탕 후 뚜껑을 제거하고, 핀셋을 이용하여, 유리 병 벽에 거의 수직 기판을 위치. </li><li> 기판 상에 코팅을 반응 혼합물에 피펫을 사용한다. 모든 유기 용매가 증발 또는 모든 나노 입자 현탁액에서 제거되었을 때 반응이 중지됩니다. </li></ol> 3. 단층 분석 <ol><li> 견적송신 및 필름의 반사 특성을 관찰함으로써 신속 단층 나노 소재의 패킹 효율성. 백색 광원 뒤에서 유리 기판에 단층을 조명. 백색 광원으로, 균일 한 컬러 필름 전송 및 반사, 그림 2에서 관찰 된 금과 같은 반사 고밀도 나노 입자 단층 막에 대한 관찰해야한다. </li><li> 단일 층에서 거시적 흡수 스펙트럼을 계량 분석 장치 (1.2.2 절 참조)를 사용하여, 그림 4. 깨끗한 유리 슬라이드와 흡수 스펙트럼을 정상화. 분광기의 빔 경로에, 유리 기판 상에, 단일 도막을 마운트하고 흡광도 스펙트럼을 수집한다. 참고 : 흡수 피크가 사용 된 리간드에 따라 크게 붉은 이동 수백 나노 미터해야한다. 흡광도 피크의 품질 계수는 묽은 현탁액의 값과 비교 될 수 있지만, 약간 B해야roadened (그림 4). 흡수 피크가 매우 광범위하거나 잘 정의되지 않은 경우 단층 필름은 추가 특성 섹션 3.3로 진행, 품질이 좋지 아마. </li><li> 도 3에 도시 된 바와 같이 (섹션 2.1.2 참조), 실리콘 웨이퍼 기판 상에 전사 단층의 주사 전자 현미경 (SEM)을 이용하여 나노 구의 나노 조직을 검사. 필름이 유리에있는 경우 기판은 필름의 한 구석에 도전성 테이프를 연결할 및 대전 방지 및 이미징을 허용하도록 SEM 대좌에 접지. </li></ol> 유기 수용성 나노 입자 4. 효율적인 단계 전송 기술 <ol><li> 반응 후, 유리 병의 바닥에 남아있는 용액을 가만히 따르다, 티올 - 리간드와 나노 입자를 기능화하기위한 효율적인 수단으로 기술을 사용하여 완료되면, 섹션 1.7 및 질소하에 바이알에 재료를 건조. </li><li> 유기 용매를 추가합니다 (예 :클로로포름, 거의 100 % 입자 상 이동 및 복구와 나노 입자를 다시 일시 중단 톨루엔). </li><li> 나노 입자는 유기 용매에 다시 정지에 집계되지 않은 수 있도록 섹션 1.2.1를 반복합니다. 흡광도 피크 일본어 현탁액에 대하여 기판 인 경우, 나노 입자,도 4를 재 분산 있도록 15 분 동안 샘플을 초음파 처리. </li></ol>

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G. <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+nearly+touching+metallic+nanoparticles:+singular+response+in+the+limit+of+touching+dimers.">Plasmons in nearly touching metallic nanoparticles: singular response in the limit of touching dimers.</a> Optics Express. 14, 9988-9999 (2006).</li><li>Caragheorgheopol, A., Chechik, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanistic+aspects+of+ligand+exchange+in+Au+nanoparticles.">Mechanistic aspects of ligand exchange in Au nanoparticles.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 5029-5041 (2008).</li></ol>

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이 프로토콜은 상 이동, 상 분리 및 표면 장력 구배를 사용하여 거시적 나노 입자 - 리간드 단층 영화를 만들 수있는 하나의 &#39;하나의 냄비&#39;자기 조립 기술을 설명합니다. 이 기술의 장점은 하나의 저비용 프로세스에 세 개의 자기 조립 공정을 결합이다; 신속하고 효율적으로, 나노 입자를 전사 공기 - 유체 계면에서 단층으로 입자를 조립하고 템플릿이없는 기판 상에 단층 막을 수송성 단계적...

거시적 인 나노 입자 필름의 자기 조립은 요소 5의 형상과 구성에서 결정 자신의 고유 한 속성에 대해 큰 관심을 받고있다 및 광학 전자 및 화학 응용 프로그램 6-14의 넓은 범위로 이어질 수 있습니다. 자기 조립 등의 영화에 리간드로 덮인 금속 나노 입자는 고밀도, 단일 층으로 포장해야합니다. 그러나 몇몇 어셈블리 문제는 재료의 개발을 진행하는 해결해야. 첫째, 계면 활성제는 금속 나노 입자는 일반적으로 묽은 현탁액 (15)의 습식 화학 방법에 의해 합성 안정화. 응집을 방지하고 영화에서 나노 입자의 입자 간 간격을 제어하는​​ 나노 입자는 리간드 껍질로 덮인해야합니다. 나노 입자가 리간드로 작용 한 후 나노 입자는 일반적으로 상대적으로 희석 된 현탁액에 남아 있습니다. 기술은 그 다음이다 needed 거시적으로, 고밀도, 단층 막 (16, 17)에 나노 입자의 자기 조립. 쳉 등. (18) 상을 물 - 테트라 히드로 푸란 현탁액 티올 폴리스티렌을 사용하여 금 나노로드를 전송. 다음, 클로로포름에 현탁하고, 다시 방울 공기 - 물 계면에 배치 된 나노 막대는 단층 막을 형성 천천히 증발시켰다. Bigioni 등. 17 여분의 리간드와 빠른 용매 증발을 사용하여 도데 덮인 금 나노의 거시적 인 단일 층을 생성하지만, 나노 자기 조립하기 전에 이전 단계로했습니다. 단층 막이 형성되면 그들은 일반적으로 기판 상으로 반송 될 필요가있다. Mayya 등. 3 물 - 톨루엔 인터페이스에서 나노를 제한하고 표면 장력 구배를 사용하여 템플릿 무료 기판에 그들을 전송. 마찬가지로, 존슨 <eM&gt; 등. 다음 4 중단은 초과 리간드의 나노와 두 섞이지 않는 액체의 표면 장력 구배를 사용하여 유리 병의 벽을 나노 입자를 번역했다. 조립 기술은 더 효율적인 기술에 대한 필요성이 대규모 나노 막 제조의 개발에 도움이 필요한 각각의 문제점을 해결하기 위해 존재하지만. 여기에서 우리는도 1에 도시 한 &#39;한 냄비&#39;기술로 상술 세 자기 조립 문제를 결합한 간단하고 강력한 기술을 보여준다. 수혼 화성 유기 용매 (예 : 테트라 히드로 푸란, dimeythl 술폭 시드가)에 사용 첫번째로 신속하고 효율적으로 나노 입자 (예를 들어 금 나노 구, 나노로드 등)에 티오 리간드 (예 : 티오 알칸 티올 - 엔, 티오 페놀) 기능화. 혼합물을 거시적, 고밀도 monola으로 나노 입자의 자기 조립을 구동공기 - 유체 계면에서 YER 필름 상 분리를 사용. 마지막으로, 나노 입자의 단층 필름은 물 / 유기 용매 혼합물, 그림 2와 그림 3에서 표면 장력 구배를 사용하여 템플릿 무료 기판에 형성한다.

<table><tbody><tr><td>1,6-hexanedithiol</td><td>Sigma</td><td>H12005-5G</td><td></td></tr><tr><td>1-dodecanethiol</td><td>Sigma</td><td>471364-100ML</td><td></td></tr><tr><td>20 ml liquid scintillation vials</td><td>Sigma</td><td>Z253081-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma</td><td>650501-1L</td><td></td></tr><tr><td>Amicon ultra-15 centrifugal filter</td><td>Millipore</td><td>100K</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Sorvall</td><td>RC5B</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5810R</td><td></td></tr><tr><td>Deionized water</td><td>In-house</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Glass slides</td><td>Sigma</td><td>CLS294875X25-72EA</td><td></td></tr><tr><td>15 nm gold nanospheres</td><td>Ted Pella, Inc</td><td>15703-1</td><td></td></tr><tr><td>Hexamethyldisilazane</td><td>Sigma</td><td>52619-50ML</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen peroxide (30%)</td><td>Sigma</td><td>216763-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Scanning electron microscope</td><td>Carl Zeiss</td><td>Model 55</td><td></td></tr><tr><td>Polished silicon wafer</td><td>Sun Edison</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>spectrometer</td><td>OceanOptics</td><td>USB4000-VIS-NIR</td><td></td></tr><tr><td>Sulfuric acid</td><td>Fisher</td><td>A300-212</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>Sigma</td><td>401757-100ML</td><td></td></tr></tbody></table>

a technique to functionalize and self-assemble macroscopic nanoparticle-ligand monolayer films onto template-free substrates

이 프로토콜은 리간드 - 코팅 된 나노 입자를 1, 2로 구성된 거시적 단층 필름을 생성하기 위해 자기 조립 기법을 설명한다. 간단하고 강력하고 확장 성있는 기술은 효율적으로 금 나노 입자 표면에 티올 그룹의 빠른 접목을 허용 혼화 물 / 유기 용매 혼합물에 티올 리간드와 금속 나노 입자를 functionalizes. 나노 입자의 소수성 리간드는 빠르게 위상 수계 현탁액으로부터 나노 입자를 분리하고 공기 - 액체 인터페이스에 국한. 이는 공기 - 유체 계면에서 단층 도메인을 형성하는 리간드 - 캡핑 된 나노 입자를 구동한다. 이 템플릿이없는 기판 상에 인터페이스에서 나노 입자의 반송을 가능으로 수혼 화성 유기 용매의 사용은 중요하다. 흐름은 표면 장력 구배 (3, 4)에 의해 중재 및 거시적, 고밀도, 단층 nanop을 연출기사 - 리간드 영화. 이러한 자기 조립 기법은 상이한 조성, 크기의 입자의 사용을 포함하고, 트레이닝 및 대폭적인 애플리케이션을위한 저비용, 거시적, 고밀도, 단층 나노 입자 필름을 생성하기 위해 효율적인 조립 방법을 초래할 수 일반화 될 수있다 .

도 1 (a) 혼합 후 바로 금 나노 구체, 티오 알칸 리간드, 테트라 히드로 푸란, 유리관에서 물의 현탁액을 나타낸다. 세 가지 주요 자기 조립 단계의 개략도, 상 전이, 상분리하고, 표면 장력 구배 매개 막 수송은도 1에 도시되어있다 (b) 유리 병의 측면 근처의 공기 - 유체 계면에서의 확대보기로. 리간드의 티올 그룹은 빠른 속도로 혼합 이온...

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

템플릿 무료 기판에 거시적 인 나노 입자 - 리간드 단층 영화를 기능화 및 자기 조립, 단순 강력하고 확장 성있는 기술은이 프로토콜에 설명되어 있습니다.

템플릿이없는 기판에 육안 나노 입자 - 리간드 단층 필름을 기능화 및 자기 조립 기술

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

a-technique-to-functionalize-self-assemble-macroscopic-nanoparticle

Research

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Chemistry

10.8K 조회수.  Naval Research Laboratory.  템플릿 무료 기판에 거시적 인 나노 입자 - 리간드 단층 영화를 기능화 및 자기 조립, 단순 강력하고 확장 성있는 기술은이 프로토콜에 설명되어 있습니다. 

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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).

Monolayer의 합성, 조립, 그리고 특성화는 단백질 Monolayer의 전기에 대한 골드 Nanoparticle 필름을 보호

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

연구

생체공학

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 적으로 정의 된 템플릿

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

화학

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

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This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in combination with their outstanding thermal and chemical stability, and low densities. However, their insoluble nature causes problems in their processing since usually applied techniques such as spin coating are not available. Especially for membrane applications, where the processing of CMP as thin films is desirable, the processing problems have hindered their commercial application.
Here we describe the interfacial synthesis of CMP thin films on functionalized substrates via molecular layer-by-layer (l-b-l) synthesis. This process allows the preparation of films with desired thickness and composition and even desired composition gradients.
The use of sacrificial supports allows the preparation of freestanding membranes by dissolution of the support after the synthesis. To handle such ultra-thin freestanding membranes the protection with sacrificial coatings showed great promise, to avoid rupture of the nanomembranes. To transfer the nanomembranes to the desired substrate, the coated membranes are upfloated at the air-liquid interface and then transferred via dip coating.

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

레이어로 레이어 합성 및 독립 구조로 서있는 공역 미세 다공성 고분자 Nanomembranes의 전송

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

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.

콜 로이드 리소 그래피를 사용 하 여 정기적 금 Nanocup 배열의 제작

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

공학

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.

큰 면적 기판 기반 Nanofabrication 출장 Dewetting 통해 제어 하 고 사용자 정의 금 나노 입자의

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

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support substrates. Accomplishing this transfer in a highly controlled, mechanized, and reproducible manner can eliminate the creation of macroscale defect structures (e.g., tears, cracks, and wrinkles) within the thin film that compromise device performance and the usable area per sample. Here, we describe a general protocol for the highly controlled and mechanized transfer of a polymeric thin film onto an arbitrary porous support substrate for eventual use as a water filtration membrane device. Specifically, we fabricate a block copolymer (BCP) thin film on top of a sacrificial, water-soluble poly(acrylic acid) (PAA) layer and silicon wafer substrate. We then utilize a custom-designed, 3D-printed transfer tool and drain chamber system to deposit, lift-off, and transfer the BCP thin film onto the center of a porous anodized aluminum oxide (AAO) support disc. The transferred BCP thin film is shown to be consistently placed onto the center of the support surface due to the guidance of the meniscus formed between the water and the 3D-printed plastic drain chamber. We also compare our mechanized transfer-processed thin films to those that have been transferred by hand with the use of tweezers. Optical inspection and image analysis of the transferred thin films from the mechanized process confirm that little-to-no macroscale inhomogeneities or plastic deformations are produced, as compared to the multitude of tears and wrinkles produced from manual transfer by hand. Our results suggest that the proposed strategy for thin film transfer can reduce defects when compared to other methods across many systems and applications.

We present a procedure for highly controlled and wrinkle-free transfer of block copolymer thin films onto porous support substrates using a 3D-printed drain chamber. The drain chamber design is of general relevance to all procedures involving transfer of macromolecular films onto porous substrates, which is normally done by hand in an irreproducible fashion.

결함이 최소화된 다공성 기판에 폴리머 필름 을 이송하는 절차

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...

Preparation of Thermoresponsive Nanostructured Surfaces for Tissue Engineering

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the Langmuir-Schaefer method. Amphiphilic block copolymers composed of polystyrene and PIPAAm (St-IPAAms) were synthesized by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) radical polymerization. A chloroform solution of St-IPAAm molecules was gently dropped into a Langmuir-trough apparatus, and both barriers of the apparatus were moved horizontally to compress the film to regulate its density. Then, the St-IPAAm Langmuir film was horizontally transferred onto a hydrophobically modified glass substrate by a surface-fixed device. Atomic force microscopy images clearly revealed nanoscale sea-island structures on the surface. The strength, rate, and quality of cell adhesion and detachment on the prepared surface were modulated by changes in temperature across the lower critical solution temperature range of PIPAAm molecules. In addition, a two-dimensional cell structure (cell sheet) was successfully recovered on the optimized surfaces. These unique PIPAAm surfaces may be useful for controlling the strength of cell adhesion and detachment.

Nanoscaled sea-island surfaces composed of thermoresponsive block copolymers were fabricated by the Langmuir-Schaefer method for controlling spontaneous cell adhesion and detachment. Both the preparation of the surface and the adhesion and detachment of cells on the surface were visualized.

조직 공학 Thermoresponsive 나노 구조 표면의 제조

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the ...

Expanding Nanopatterned Substrates Using Stitch Technique for Nanotopographical Modulation of Cell Behavior

Substrate nanotopography has been shown to be a potent modulator of cell phenotype and function. To dissect nanotopography modulation of cell behavior, a large area of nanopatterned substrate is desirable so that enough cells can be cultured on the nanotopography for subsequent biochemical and molecular biology analyses. However, current nanofabrication techniques have limitations to generate highly defined nanopatterns over a large area. Herein, we present a method to expand nanopatterned substrates from a small, highly defined nanopattern to a large area using stitch technique. The method combines multiple techniques, involving soft lithography to replicate poly(dimethylsiloxane) (PDMS) molds from a well-defined mold, stitch technique to assemble multiple PDMS molds to a single large mold, and nanoimprinting to generate a master mold on polystyrene (PS) substrates. With the PS master mold, we produce PDMS working substrates and demonstrate nanotopographical modulation of cell spreading. This method provides a simple, affordable yet versatile avenue to generate well-defined nanopatterns over large areas, and is potentially extended to create micro-/nanoscale devices with hybrid components.

A protocol for producing a large area of nanopatterned substrate from small nanopatterned molds for study of nanotopographical modulation of cell behavior is presented.

셀 동작의 Nanotopographical 변조를위한 나노 패턴 기판 사용 스티치 기법을 확장

Substrate nanotopography has been shown to be a potent modulator of cell phenotype and function. To dissect nanotopography modulation of cell behavior, a ...

Ligand Nano-cluster Arrays in a Supported Lipid Bilayer

Currently there is considerable interest in creating ordered arrays of adhesive protein islands in a sea of passivated surface for cell biological studies. In the past years, it has become increasingly clear that living cells respond, not only to the biochemical nature of the molecules presented to them but also to the way these molecules are presented. Creating protein micro-patterns is therefore now standard in many biology laboratories; nano-patterns are also more accessible. However, in the context of cell-cell interactions, there is a need to pattern not only proteins but also lipid bilayers. Such dual proteo-lipidic patterning has so far not been easily accessible. We offer a facile technique to create protein nano-dots supported on glass and propose a method to backfill the inter-dot space with a supported lipid bilayer (SLB). From photo-bleaching of tracer fluorescent lipids included in the SLB, we demonstrate that the bilayer exhibits considerable in-plane fluidity. Functionalizing the protein dots with fluorescent groups allows us to image them and to show that they are ordered in a regular hexagonal lattice. The typical dot size is about 800 nm and the spacing demonstrated here is 2 microns. These substrates are expected to serve as useful platforms for cell adhesion, migration and mechano-sensing studies.

We present a protocol to functionalize glass with nanometric protein patches surrounded by a fluid lipid bilayer. These substrates are compatible with advanced optical microscopy and are expected to serve as platform for cell adhesion and migration studies.