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 erkänner Paul JL Webster för 3D-rendering av optiska data med Amira. Phil Muñoz och Benjamin Franta som feedback på manuset under hela dess utveckling. Den forskning som beskrivs i detta dokument stöddes av flygvapnet Office vetenskaplig forskning enligt anslag FA9550-09-1-0546 och FA9550-10-1-0402.

1. Förbereda Metall-jon dopade polymerfilm <ol><li> Mät 8 ml vatten i en bägare. </li><li> Lägg 206 mg PVP vatten. Blanda med magnetomrörare eller virvelblandare tills lösningen är klar. </li><li> Lägg 210 mg AgNO 3 till lösning. Blanda med magnetisk omrörare eller virvelblandare tills lösningen är klar. </li><li> Stryk glasskiva med lösning genom drop gjutning. </li><li> Placera glasskiva i en ugn inställd på 100 ° C. Baka prov under 30 min. </li><li> Ta prov från ugnen och låt svalna i 3...

<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>

Nyckeln till förfarandet är att erhålla en dopad dielektrisk matris som tillåter hög upplösning tillverkning, men försämrar inte snart efter beredning. En enkel blandning av PVP, AgNO 3 och H 2 O möjliggör skapandet av högupplösta silver nanostrukturer som är inbäddade i en stödmatris. Variation PVP till AgNOs 3 förhållandet kommer att ändra laserenergi som behövs för tillverkning, och potentiellt andra egenskaper såsom funktion upplösning. Ett lågt förhållande l...

a method to fabricate disconnected silver nanostructures in 3d

Standarden nanofabrikation Toolkit innehåller tekniker främst syftar till att skapa 2D mönster i dielektriska media. Skapa metall mönster på en submikron skala kräver en kombination av nanofabrikation verktyg och flera material processteg. Till exempel steg för att skapa plana metallkonstruktioner med ultraviolett fotolitografi och elektron-stråle litografi kan innefatta prov exponering, prov utveckling, metalldeponering och metall liftoff. Att skapa 3D metallkonstruktioner, sekvensen upprepas flera gånger. Komplexiteten och svårigheten att stapla och anpassa flera lager begränsar praktiska tillämpningar av 3D metall strukturering med vanliga nanofabrikation verktyg. Femtosecond-laser direkt skrivande har blivit en framträdande metod för 3D nanofabrikation. 1,2 femtosecond laser ofta används för att skapa 3D-mönster i polymerer och glas. 3-7 dock 3D metall direkt skriva är fortfarande en utmaning. Här, vibeskriver en metod för att tillverka silver nanostrukturer inbäddade i en polymermatris med en femtosecond laser centrerad vid 800 nm. Metoden möjliggör tillverkning av mönster inte genomförbar med användning av andra tekniker, såsom 3D uppsättningar av frånkopplade silver voxlar. 8 Frånkopplad 3D metall mönster är användbara för metamaterial där enhetsceller inte är i kontakt med varandra, 9 såsom kopplad metall prick 10, 11 eller kopplade metallstav 12,13 resonatorer. Potentiella tillämpningar är negativa index metamaterial, slängkappor osynlighet och perfekt linser. I femtosecond-laser direkt skrivning är laservåglängden väljs så att fotoner inte är linjärt absorberas i målmedium. När lasern pulsvaraktigheten komprimeras till femtosecond tidsskalan och strålningen är tätt fokuseras inuti målet, inducerar den extremt hög intensitet olinjär absorption. Flera fotoner absorberas samtidigtly orsaka elektroniska övergångar som leder till väsentlig ändring i fokus regionen. Med användning av detta tillvägagångssätt kan man bilda strukturer i huvuddelen av ett material snarare än på dess yta. De flesta arbetar på 3D direkt metall skrivande har fokuserat på att skapa självbärande metallkonstruktioner. 14-16 Metoden som beskrivs här ger sub-mikrometer silver strukturer som inte behöver vara självbärande, eftersom de är inbäddade i en matris. En dopad polymer matris framställs med användning av en blandning av silver-nitrat (AgNOs 3), polyvinylpyrrolidon (PVP) och vatten (H 2 O). Prover mönstras sedan genom bestrålning med en 11-MHz-femtosecond laser producerar 50-fs pulser. Under bestrålningen är fotoreduktion av silverjoner inducerade genom icke-linjär absorption, skapar ett aggregat av silvernanopartiklar i fokus regionen. Med hjälp av denna metod skapar vi silver mönster inbäddade i en dopad PVP matris. Lägga 3D översättning av sriklig utvidgar mönstring till tre dimensioner.

Den akusto-optisk modulator och neutrala filter densitet (figur 1) tillåter en att styra mängden energi deponeras i provet. Med användning av en exponering av 110 pulser per voxel och 3 nJ per puls, med scenen översätter vid 100 um / sek, de erhållna silver strukturerna är lätt synlig genom den in situ optiskt mikroskop. Lägre laser exponeringsnivåer (genom att minska pulsenergi och / eller puls nummer) leder till mindre silver funktioner,. Har vi observerade egenskaper så små som 3...

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 direkt skriva används ofta för att skapa tredimensionella (3D) mönster i polymerer och glas. Dock fortfarande mönstring metaller i 3D en utmaning. Vi beskriver ett förfarande för att tillverka silver nanostrukturer inbäddade inuti en polymer matris med en femtosecond laser centrerad vid 800 nm.

En metod att tillverka Frånkopplad 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

Högupplöst, hög hastighet, tredimensionell video Imaging med Digital Fringe Projection Tekniker

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

Skriva och låg temperatur 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

Resistiv Kontakta Fabrication Med hjälp av en fokuserad-ion Beam Teknik och elektrisk karakterisering för 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 of Light fångst Silver nanostrukturer i Hydromikro Silicon solceller genom Transfer Tryck

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 Metod för Highly sträck ledare med Silver Nanotrådar

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

Utmaningar i Reologisk karakterisering av högkoncentrerade Avstängningar - en fallstudie för screentryck Silver Pastor

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 och pålitlig metod att fabricera tvådimensionell 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

Spektrala och vinkel-lösta Magneto-optisk karakterisering av fotoniska 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

Makroreologi Karakterisering av Gill Raker slem i silverkarpen, Hypophthalmichthys molitrix

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