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 erkjenner Paul JL Webster for 3D-gjengivelse av optiske data med Amira. Phil Muñoz og Benjamin Franta gitt tilbakemelding på manuskriptet hele sin utvikling. Forskningen er beskrevet i denne artikkelen ble støttet av Air Force Office of Scientific Research under tilskudd FA9550-09-1-0546 og FA9550-10-1-0402.

1. Forbereder Metal-ion dopet Polymer Film <ol><li> Mål 8 ml vann i et begerglass. </li><li> Legg 206 mg av PVP til vann. Bland ved hjelp av magnetisk rører eller virvelblander inntil oppløsningen er klar. </li><li> Legg 210 mg Agno 3 til løsning. Bland ved hjelp av magnetisk rører eller virvelblander inntil oppløsningen er klar. </li><li> Coat glass lysbilde med løsning gjennom dråpe casting. </li><li> Sted glass lysbilde i en ovn satt til 100 ° C. Bake prøven i 30 min. </li><li> Fjern prøven fr...

<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>

Nøkkelen til prosessen er å skaffe et dopet dielektrisk matrise som gir høy oppløsning fabrikasjon, men ikke nedbryter snart etter tilberedning. En enkel blanding av PVP, 3 Agno og H 2 O tillater etablering av høyoppløselige sølv nanostrukturer som er innebygd i en bærermasse. Varierende PVP til Agno 3 forholdet vil endre laser energien som trengs for fabrikasjon, og potensielt andre egenskaper som funksjon oppløsning. Et lavt forholdstall fører til raskere nedbrytning av den d...

a method to fabricate disconnected silver nanostructures in 3d

Standarden nanofabrication verktøykasse inneholder teknikker primært rettet mot å skape 2D mønstre i dielektriske medier. Opprette metall mønstre på en submicron skala krever en kombinasjon av nanofabrication verktøy og flere materiale behandlingen trinn. For eksempel fremgangsmåten for å lage planar metallkonstruksjoner med ultrafiolett fotolitografi og elektron-litografi kan inkludere prøve eksponering, sample utvikling, metall deponering, og metall oppskytning. Å lage 3D metallkonstruksjoner blir sekvensen gjentas flere ganger. Kompleksiteten og vanskeligheter med å stable og samkjøre flere lag begrenser praktiske implementasjoner av 3D metall strukturering ved hjelp av standard nanofabrication verktøy. Femtosecond-laser direkte skriving har dukket opp som en fremragende teknikk for 3D nanofabrication. 1,2 femtosecond lasere er ofte brukt til å lage 3D-mønstre i polymerer og briller. 3-7 Men 3D metall direkte skrive er fortsatt en utfordring. Her har vibeskrive en metode for å fremstille sølv nanostrukturer innebygd i en polymermatriks med en femtosecond laser sentrert ved 800 nm. Metoden muliggjør fabrikasjon av mønstrene ikke mulig ved hjelp av andre teknikker, for eksempel 3D-matriser av løsrevne sølv voksler. 8 frakoblet 3D metall mønstre er nyttige for metamaterials der enhetsceller ikke er i kontakt med hverandre, 9 eksempel kombinert metall dot 10, 11 eller kombinert metallstang 12,13 resonatorer. Potensielle bruksområder er negative indeks metamaterials, usynlighet kapper og perfekte linser. I femtosecond-laser direkte skriving, laser bølgelengde velges slik at fotoner ikke lineært absorberes i målmedium. Når laseren pulsvarigheten komprimeres til femtosecond tidsskalaen og stråling er tett fokusert inne målet, induserer den ekstremt høye intensitet lineær absorpsjon. Flere fotoner er absorbert samtidigly å forårsake elektroniske overganger som fører til materielle endringer i fokus regionen. Ved hjelp av denne tilnærmingen, kan man danne strukturer i hoveddelen av et materiale i stedet for på dens overflate. Mest arbeid på 3D direkte metall skriftlig har fokusert på å skape selvbærende metallkonstruksjoner. 14-16 Metoden er beskrevet her gir sub-mikrometer sølv strukturer som ikke trenger å være selv-støttet fordi de er innebygd i en matrise. Et dopet polymermatriksen er fremstilt ved hjelp av en blanding av sølvnitrat (Agno 3), polyvinylpyrrolidon (PVP) og vann (H2O). Prøvene er så mønstret ved bestråling med en 11-MHz femtosecond laser produserer 50-fs pulser. Under bestråling, er photoreduction av sølvioner indusert gjennom lineære absorpsjon, noe som skaper et aggregat av sølv nanopartikler i det sentrale området. Ved hjelp av denne tilnærmingen skaper vi sølv mønstre innebygd i en dopet PVP matrise. Legge 3D oversettelse av srikelig utvider mønstre til tre dimensjoner.

Den akusto-optisk modulator og nøytral tetthet filtre (Figur 1) tillater en å kontrollere mengden av energi deponert inn i prøven. Bruke en eksponering på 110 pulser pr voxel og 3 nJ per puls, med scenen oversette på 100 mikrometer / sek, den resulterende sølv strukturene er lett synlig gjennom in situ optisk mikroskop. Lavere laser eksponeringsnivåer (ved å redusere pulsenergien og / eller puls nummer) føre til mindre sølv egenskaper;. Vi har observert funksjoner så liten som 300 nm...

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

Femtosecond-laser direkte skriving er ofte brukt til å lage tredimensjonale (3D) mønstre i polymerer og briller. Men fortsatt mønster metaller i 3D en utfordring. Vi beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av sølv nanostrukturer innebygd i en polymermatriks med en femtosecond laser sentrert ved 800 nm.

En metode for å dikte Disconnected Silver 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

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

Skriving og Kulde Karakterisering av 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 hjelp av en Focused-ion Beam Teknikk 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

Integrering av Lys Overlappings sølv nanostrukturer i hydrogenert mikrokrystallinsk silisium 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 for Meget tøyelig Ledere med sølv Nanowires

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

Utfordringer i Reologi Karakterisering av høykonsentrerte utestengelse - A Case Study for silketrykk Silver Limer

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 pålitelig metode for å dikte todimensjonal tenkelig

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

Spectral og Angle-løst Magneto-Optical karakterisering av 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-reologi karakterisering av Gill Raker Mucus i Sølvkarpe, Hypophthalmichthys molitrix

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