Name: a method to fabricate disconnected silver nanostructures in 3d
Uploaded: 2012-11-27T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D at JoVE.com

Vi anerkender Paul JL Webster for 3D rendering af optiske data med Amira. Phil Muñoz og Benjamin Franta gav feedback på manuskriptet hele dets udvikling. Forskningen er beskrevet i dette papir blev støttet af Air Force Kontoret for Videnskabelig Forskning under tilskud FA9550-09-1-0546 og FA9550-10-1-0402.

1. Forberedelse Metal-ion Doteret polymerfilm <ol><li> Mål 8 ml vand i et bægerglas. </li><li> Tilsættes 206 mg af PVP i vand. Blandes med magnetomrører eller vortex-blander, indtil opløsningen er klar. </li><li> Tilsættes 210 mg af AgNO 3 til opløsningen. Blandes med magnetomrører eller vortex-blander, indtil opløsningen er klar. </li><li> Coat objektglas med løsning gennem drop støbning. </li><li> Sted objektglas i en ovn indstillet til 100 ° C. Bage prøven i 30 min. </li><li> Fjern prøven f...

<ol>
	<li>von Freymann, G., 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=Three-Dimensional+Nanostructures+for+Photonics.">Three-Dimensional Nanostructures for Photonics.</a> Advanced Functional Materials. 20, 1038-1052 (2010).</li><li>LaFratta, C. N., Fourkas, J. T., Baldacchini, T., Farrer, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiphoton+Fabrication.">Multiphoton Fabrication.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 6238-6258 (2007).</li><li>Gattass, R. R., Mazur, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femtosecond+laser+micromachining+in+transparent+materials.">Femtosecond laser micromachining in transparent materials.</a> Nat. Photon. 2, 219-225 (2008).</li><li>Li, L., Gattass, R. R., Gershgoren, E., Hwang, H., Fourkas, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Achieving+&#955;/20+Resolution+by+One-Color+Initiation+and+Deactivation+of+Polymerization.">Achieving &#955;/20 Resolution by One-Color Initiation and Deactivation of Polymerization.</a> Science. 324, 910-913 (2009).</li><li>Haske, W., 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=65+nm+feature+sizes+using+visible+wavelength+3-D+multiphoton+lithography.">65 nm feature sizes using visible wavelength 3-D multiphoton lithography.</a> Opt. Express. 15, 3426-3436 (2007).</li><li>Xing, J. F., 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=Improving+spatial+resolution+of+two-photon+microfabrication+by+using+photoinitiator+with+high+initiating+efficiency.">Improving spatial resolution of two-photon microfabrication by using photoinitiator with high initiating efficiency.</a> Appl. Phys. Lett. 90, 131106 (2007).</li><li>Tan, D., 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=Reduction+in+feature+size+of+two-photon+polymerization+using+SCR500.">Reduction in feature size of two-photon polymerization using SCR500.</a> Appl. Phys. Lett. 90, 071106 (2007).</li><li>Vora, K., Kang, S., Shukla, S., Mazur, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+disconnected+three-dimensional+silver+nanostructures+in+a+polymer+matrix.">Fabrication of disconnected three-dimensional silver nanostructures in a polymer matrix.</a> Appl. Phys. Lett. 100, 063120 (2012).</li><li>G&#252;ney, D. &. #. 2. 1. 4. ;., Koschny, T., Soukoulis, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-connected+three-dimensionally+isotropic+bulk+negative+index+photonic+metamaterial.">Intra-connected three-dimensionally isotropic bulk negative index photonic metamaterial.</a> Opt. Express. 18, 12348-12353 (2010).</li><li>Grigorenko, A. N., 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=Nanofabricated+media+with+negative+permeability+at+visible+frequencies.">Nanofabricated media with negative permeability at visible frequencies.</a> Nat. Photon. 438, 335-338 (2005).</li><li>Grigorenko, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+refractive+index+in+artificial+metamaterials.">Negative refractive index in artificial metamaterials.</a> Opt. Lett. 31, 2483-2485 (2006).</li><li>Shalaev, V. 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=Negative+index+of+refraction+in+optical+metamaterials.">Negative index of refraction in optical metamaterials.</a> Opt. Lett. 30, 3356-3358 (2005).</li><li>Ishikawa, A., Tanaka, T., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+excitation+of+magnetic+resonance+in+metamaterials+at+far-infrared+frequencies.">Magnetic excitation of magnetic resonance in metamaterials at far-infrared frequencies.</a> Appl. Phys. Lett. 91, 113118 (2007).</li><li>Tanaka, T., Ishikawa, A., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-photon-induced+reduction+of+metal+ions+for+fabricating+three-dimensional+electrically+conductive+metallic+microstructure.">Two-photon-induced reduction of metal ions for fabricating three-dimensional electrically conductive metallic microstructure.</a> Appl. Phys. Lett. 88, 081107 (2006).</li><li>Ishikawa, A., Tanaka, T., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+in+the+reduction+of+silver+ions+in+aqueous+solution+using+two-photon+sensitive+dye.">Improvement in the reduction of silver ions in aqueous solution using two-photon sensitive dye.</a> Appl. Phys. Lett. 89, 113102 (2006).</li><li>Cao, Y. -. Y., Takeyasu, N., Tanaka, T., Duan, X. -. M., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Metallic+Nanostructure+Fabrication+by+Surfactant-Assisted+Multiphoton-Induced+Reduction.">3D Metallic Nanostructure Fabrication by Surfactant-Assisted Multiphoton-Induced Reduction.</a> Small. 5, 1144-1148 (2009).</li></ol>

Nøglen til processen er at opnå en doteret dielektrisk matrix, der tillader høj opløsning fabrikation, men ikke nedbrydes hurtigt efter fremstilling. En simpel blanding af PVP, AgNO 3 og H2O tillader skabelse af høj opløsning sølv nanostrukturer, der er indlejret i en bærematrix. Variation af PVP til AgNO 3 forholdet vil ændre laserenergien er nødvendig til fremstilling og potentielt andre egenskaber, såsom funktion opløsning. Et lavt forhold fører til hurtigere nedbrydning ...

a method to fabricate disconnected silver nanostructures in 3d

Den standard nanofabrikation toolkit omfatter teknikker primært sigter mod at skabe 2D mønstre i dielektriske medier. Oprettelse af metal mønstre på en submikron skala kræver en kombination af nanofabrikation værktøjer og flere væsentlige behandlingstrin. For eksempel skridt til at skabe plane metalkonstruktioner hjælp ultraviolet fotolitografi og elektron-stråle litografi kan omfatte prøve eksponering, prøve udvikling, metalafsætning og metal liftoff. At skabe 3D metalkonstruktioner, sekvensen gentages flere gange. Kompleksiteten og vanskeligheden ved stabling og tilpasse flere lag begrænser praktiske implementeringer af 3D metal strukturering ved hjælp af standard nanofabrikation værktøjer. Femtosekund-laser direkte skrivning har vist sig som en fremtrædende teknik til 3D nanofabrikation. 1,2 Femtosekund lasere bruges ofte til at skabe 3D-mønstre i polymerer og briller. 3-7 imidlertid 3D metal direkte skrivning fortsat en udfordring. Her har vibeskriver en fremgangsmåde til fremstilling af sølv nanostrukturer indlejret i en polymermatrix med et femtosekund laser centreret ved 800 nm. Fremgangsmåden muliggør fremstilling af mønstre ikke er muligt ved anvendelse af andre teknikker, såsom 3D arrays af adskilte sølv voxels. 8 afbrudt 3D metal mønstre er anvendelige til metamaterialer hvor enhedsceller ikke er i kontakt med hinanden, 9 såsom koblet metal dot 10, 11 eller koblede metalstang 12,13 resonatorer. Potentielle applikationer omfatter negative indeks metamaterialer, usynlighed kapper, og perfekte linser. I femtosekund-laser direkte-skrivning er laseren bølgelængde vælges således, at fotoner ikke lineært absorberes i målet medium. Når laseren impulsvarighed komprimeres til femtosekund tidsskala og strålingen er tæt fokuseret inde i målet, den ekstremt høje intensitet inducerer ulineær absorption. Flere fotoner absorberes samtidigtly til at forårsage elektroniske overgange, som medfører væsentlige ændringer som fokuserede region. Med denne fremgangsmåde kan man danne strukturer i massen af ​​et materiale, snarere end på overfladen. De fleste arbejder på 3D direkte metal skriftligt har fokuseret på at skabe selvbærende metalkonstruktioner. 14-16 Den her beskrevne metode giver sub-mikrometer sølv strukturer, der ikke behøver at være selvstændig støttes, fordi de er indlejret i en matrix. En doteret polymermatrix fremstilles under anvendelse af en blanding af sølvnitrat (AgNO 3), polyvinylpyrrolidon (PVP) og vand (H2O). Prøver bliver derefter mønstret ved bestråling med en 11-MHz femtosekund laser frembringer 50-fs pulser. Under bestråling, Fotoreduktion af sølvioner induceret gennem lineær absorption, hvilket skaber et aggregat af sølvnanopartikler i fokusregionen. Brug denne fremgangsmåde skaber vi sølv mønstre indlejret i en dopet PVP matrix. Tilføjelse 3D oversættelse af srigelig udvider mønsterdannelse til tre dimensioner.

Den akustisk-optiske modulator og neutralfiltrene (figur 1) tillader en at kontrollere mængden af energi afsat i prøven. Ved eksponering i 110 pulser pr voxel og 3 nj per impuls, med scenen oversætte på 100 um / sek, de resulterende sølv strukturer er synlige gennem den in-situ optisk mikroskop. Lavere laser eksponeringsniveauer (ved at reducere impuls energi og / eller pulsantal) føre til mindre sølv funktioner. Vi har iagttaget funktioner så lille som 300 nm 8 Det er muligt...

Watch this Scientific Journal Video about A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D at JoVE.com

A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

Femtosekund-laser direkte skrivning bruges ofte til at oprette tre-dimensionelle (3D) mønstre i polymerer og briller. Men mønster metaller i 3D er fortsat en udfordring. Vi beskriver en fremgangsmåde til fremstilling af sølv nanostrukturer indlejret i en polymermatrix med et femtosekund laser centreret ved 800 nm.

En metode til at fabrikere Afbrudt Sølv Nanostrukturer i 3D

The standard nanofabrication toolkit includes  techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating  metal patterns on a ...

Research

JoVE Journal

Engineering

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Evaluering plasmoniske Transport i Strømbelastningsevne sølv nanotråde

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Skrivning og lav temperatur Karakterisering af Oxide nanostrukturer

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Ohmsk Kontakt Fabrication Ved hjælp af en Fokuseret-ion Beam Teknik og elektrisk karakterisering for Layer Semiconductor nanostrukturer

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

Integration af Light fældefangst Sølv Nanostrukturer i hydrogeneret Mikrokrystallinsk silicium solceller ved Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

A Fabrication Method for Highly Stretchable Conductors with Silver Nanowires

En Fabrication Metode til Highly Strækbare ledere med Silver nanotråde

Stretchable electronics are identified as a key technology for electronic applications in the next generation. One of the challenges in fabrication of ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã‚Â A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

Udfordringer i Rheologisk Karakterisering af stærkt koncentrerede Karantæner - et casestudie til silketryk Silver Indsætter

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

En Standard og pålidelig metode til at fremstille todimensionale nanoelektronik

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Spectral and Angle-Resolved Magneto-Optical Characterization of Photonic Nanostructures

Spektral og vinkel-løst Magneto-optisk karakterisering af fotoniske nanostrukturer

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by ...

Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

Makro-Rheology Karakterisering af Gill Raker Slim i Sølv Karper, Hypophthalmichthys molitrix

The silver carp, Hypophthalmichthys molitrix, is an invasive planktivorous filter feeder fish that infested the natural waterways of the upper Mississippi ...