Name: colloidal synthesis of nanopatch antennas for applications in plasmonics and nanophotonics
Uploaded: 2016-05-28T15:00:00
Duration: 9 min 12 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics at JoVE.com

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

<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.

تم توليفها nanocubes الفضة كيميائيا باستخدام ظروف التفاعل مماثلة لالتوليفات ذكرت سابقا. 2،12،17-20 هذا التوليف يمكن تصنيع nanocubes مع أطوال الأضلاع تتراوح من 50 إلى 100 ​​نانومتر. على سبيل المثال، فإن الوقت التدفئة نموذجي من 2.5 ساعة يؤدي إلى nanocubes مع أطوال الأضلاع من ~ 75 نانومتر. زمن تركيب أطول و(&gt; 3 ساعة) يؤدي إلى النانوية أكبر، ولكن هذا قد يؤدي أيضا إلى أشكال مختلفة مثل nanocubes اقتطاع أو ثماني سطوح. تم طرد الحل النهائي وإعادة معلقة في الماء منزوع الأيونات، ويمكن تخزينها لمدة شهر واحد على الأقل في الثلاجة على 4 درجات مئوية دون أي تغييرات ملحوظة في أطياف تناثر الأصداء مأكل 12 حجم وشكل nanocubes حج من العملية الواردة في بروتوكول أعلاه هي حساسة جدا لتنظيف RBF، وكأب، وشريط التحريك وكذلك نوعية الحل EG. Nanopartiجسيمات ذات أشكال مختلفة مثل النانوية مدورة أو مستطيلة هي علامة على أن هناك احتمالا مشكلة مع واحد من هذه الخطوات في التوليف. لذا ينصح أن الخطوات 1.1.1-1.1.4 و1.2.1-1.2.2 تتمتع بأهمية كبيرة. في الشكل 4B الطيف تشتت جمعها من هوائي nanopatch واحد هو مبين الذي يسلك مأكل صدى قوي عند 650 نانومتر. يشير هذا صدى في الحبس وضع ممتاز في المنطقة الفجوة بين nanocube حج والاتحاد الافريقي الفيلم الذي أصبح ممكنا بفضل nanocubes ذات جودة عالية. بالإضافة إلى ذلك، للحصول على مثل هذا الطيف، هو مطلوب منها أيضا أن العينة نظيفة، وطبقات هل (طبقات PE) لها سمك موحد وأن الفيلم الاتحاد الافريقي الأساسية على نحو سلس. وأكد صدى مأكل قوي مزيدا من البيانات المقدمة في الشكل 4C حيث هوائيات nanopatch الفردية يمكن ملاحظتها في صورة حقل الظلام وفي الشكل 4D حيث مضان كبيرلوحظ تعزيز جزيئات Cy5 تقع في منطقة الثغرة. كما تجدر الإشارة إلى أن nanocubes حج أكسدة مع مرور الوقت على الرغم من طلاء حماية الأصناف النباتية عند تعرضها للهواء، وبالتالي فمن المستحسن أن القياسات البصرية ينبغي أن يقوم في اليوم يتم تحضير عينة أو في حدود 1 إلى 3 أيام. للحد من الأكسدة، فمن المستحسن أن يتم تخزين العينات الهوائي nanopatch في فراغ أو غاز النيتروجين. الطريقة المعروضة في هذه الورقة يمكن تصنيع nanocubes حج والهوائيات nanopatch plasmonic مع الأبعاد التي تسيطر عليها بشكل جيد باستخدام التوليف الغروية وعملية تراجع طلاء طبقة تلو طبقة. مقارنة مع تقنيات أخرى مثل البصرية أو الإلكترون الطباعة الحجرية شعاع، والتقنية المقدمة هنا تقدم احتمالات منخفضة التكلفة وعلى نطاق واسع الإنتاج في حين أن إنتاج توزيع حجم الضيق النانوية. الهوائيات nanopatch plasmonic الواردة في هذه الورقة عقد أيضا وعدا كبيرا للالمواد متناهية الصغر الجديدة حسب التصميم نستعرض خصائص فريدة من نوعها والتي قد لا تكون موجودة في نظرائهم العيانية. على وجه الخصوص، وقد أظهرت هذه nanoantennas مستويات قياسية تعزيز مضان من جزيئات الصبغة جزءا لا يتجزأ تتجاوز 30000 (12)؛ التحسينات معدل الانبعاثات العفوية من 1000. فائق السرعة انبعاث عفوي والعائد الكم عالية. 13،14 بالإضافة إلى ذلك، فقد تبين أن بواعث بالإضافة إلى هذه الهوائيات nanopatch معرض الانبعاثات اتجاهي للغاية وهو أمر حاسم للتطبيقات التي تتطلب اقتران إلى كشف خارجي أو الألياف وضع واحد. التطبيقات المستقبلية من الهوائيات النانوية التصحيح قد تتراوح بين فائق السرعة الأجهزة البصرية الالكترونية، مثل الثنائيات التي ينبعث منها ضوء، إلى الاستشعار البصرية كفاءة والأجهزة الضوئية عالية، الاستشعار عن بعد وتقنيات معالجة المعلومات الكم. 12-14

في السنوات الأخيرة، والتوليف الغروية الجسيمات النانوية وتجميع هذه في الهياكل متقدمة جذبت مصالح كبيرة سواء في مجال البحوث والتطورات الصناعية. 1-4 التوليف صمغي الجسيمات النانوية لديها العديد من المزايا النانو ملفقة lithographically بما في ذلك تجانس حجم متفوقة، وانخفاض التكلفة و إمكانية واسعة النطاق، إنتاج مواز. النانوية المعدنية مثل الفضة (حج) والذهب (الاتحاد الافريقي) يمكن أن تدعم البولاريتونات مأكل سطح محلي ولديها القدرة على حصر الضوء في حجم أصغر بكثير من الحد الحيود. 1،3-5 الناتجة شدة المجال عالية يخلق عززت المحلية كثافة الحالات تمكين التفاعلات الضوئية الأمر إلى أن تكون مصممة على مقياس النانو. وقد أثبتت الجهود التي بذلت مؤخرا إجراءات لتجميع حج والاتحاد الافريقي النانوية في مجموعة واسعة من الأحجام والأشكال، بما في ذلك مثلثات، 4،6 أقفاص، 3،4 وقضبان4،7،8 بالإضافة إلى nanocubes مناقشتها هنا. كما تم ملفقة النانو تتألف من عدة nanocomponents حج أو الاتحاد الافريقي التظاهر مصممة خصائص. 1،9-11 هنا، علينا أن نبرهن إجراء لتجميع nanocubes حج والأهم من ذلك، لزوجين هذه nanocubes حج مع فيلم الاتحاد الافريقي الكامنة من أجل تشكيل الهوائيات nanopatch plasmonic. المسافة بين nanocubes حج والفيلم الاتحاد الافريقي يمكن السيطرة عليها مع ~ (1) قرار نانومتر باستخدام سلسلة من طبقات متضاعف الكتروليتي الفاصل. ونحن لشرح كيفية دمج وسيلة نشطة، مثل صبغة العضوية، في الهوائيات nanopatch plasmonic. ويرجع ذلك إلى المجالات الكهرومغناطيسية تقتصر بقوة في المنطقة الفجوة بين nanocubes والفيلم الاتحاد الافريقي، الهوائيات nanopatch يمكن استخدامها لتعزيز عالية مضان وانبعاث عفوي للجزيئات الصبغة المضمنة. 12،13 الأساليب المقدمة في هذه الورقة يمكن تعميمها لبواعث أخرى، يمثح كما الغروية النقاط الحالة الصلبة الكم 14 أو مواد أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد و 15 و صدى مأكل يمكن ضبطها على المدى الطيفي واسعة من خلال تغيير حجم nanocubes أو الفجوة.

<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

نقدم طريقة لتخليق الغروية من nanocubes الفضة واستخدام هذه جنبا إلى جنب مع فيلم الذهب على نحو سلس، لافتعال الهوائيات النانوية التصحيح plasmonic. وهذا يشمل إجراءات مفصلة لتصنيع أغشية رقيقة بسمك تسيطر جيدا على المناطق التي ترى بالعين المجردة باستخدام طبقة تلو طبقة ترسب البوليمرات متضاعف الكتروليتي، وهي بولي (آليلامين) هيدروكلوريد (الهيئة العامة للإسكان) وسلفونات البوليسترين (PSS). هذه الطبقات متضاعف الكتروليتي هل بمثابة فجوة عازلة بين nanocubes الفضة والذهب فيلم. عن طريق التحكم في حجم nanocubes أو سمك الفجوة، صدى مأكل يمكن ضبطها من نحو 500 نانومتر إلى 700 نانومتر. المقبل، ونحن لشرح كيفية دمج العضوية-سلفو cyanine5 حمض الكربوكسيلية (Cy5) جزيئات الصبغة في المنطقة الفجوة البوليمر عازلة للهوائيات nanopatch. وأخيرا، وتبين لنا تتعزز بشكل كبير مضان من الأصباغ Cy5 عن طريق مطابقة طيفيا صدى مأكل مع طاقة الإثارة ورانه Cy5 ذروة الامتصاص. الطريقة المعروضة هنا يمكن تصنيع هوائيات nanopatch plasmonic مع الأبعاد التي تسيطر عليها بشكل جيد باستخدام التوليف الغروية وعملية تراجع طلاء طبقة تلو طبقة مع احتمال لانخفاض التكلفة والإنتاج على نطاق واسع. هذه الهوائيات nanopatch على وعود كبيرة للتطبيقات العملية، على سبيل المثال في الاستشعار عن بعد، الأجهزة البصرية الالكترونية فائق السرعة وأجهزة الاستشعار البصرية ذات الكفاءة العالية.

هنا، وتبين لنا نتائج ممثل من خصائص الهوائيات nanopatch plasmonic، بما في ذلك الصور ووزارة شؤون المرأة من هيكل عينة، مجموعة انعكاسية من مجموعة من الهوائيات nanopatch وطائفة ونثر من هوائي nanopatch واحد. طاقة الرنين مأكل من الهوائيات nanopatch يعتمد على حجم nanocubes، سمك المنطقة فجوة عازلة، أي عدد من الطبقات PE، فضلا عن مواد عازلة. في الإجراء الواردة أعلاه حصلنا nanocubes حج بمتوسط ​​طول الجانب من 75 نانومتر، وتدوير زوايا قليلا (نصف قطر انحناء ~ 10 نانومتر) مغلفة بطبقة حماية الأصناف النباتية مع سمك يقدر ب 1-3 نانومتر. في مزيج مع الطبقات PE 5 و فيلم الذهب، هذه النتيجة في صدى مأكل تركزت في ~ 650 نانومتر مع عرض كامل-في-نصف الحد الأقصى (FWHM) من ~ 50 نانومتر. وهذا بدوره قد تداخل الطيفية جيدة مع امتصاص وانبعاث الطول الموجي للرانه Cy5 الجزيئات التي تتركز في 646 و662 نانومتر، على التوالي. ويبين الشكل 3A صورة SEM من عينة مع تركيز عال من nanocubes. وقد تم إيداع هذه nanocubes على رأس فيلم الاتحاد الافريقي مع 5 طبقات PE. وتستخدم هذه الصور ووزارة شؤون المرأة للتحقق من الجودة الشاملة من التوليف nanocube. ومع ذلك، لا تستخدم هذه العينات لإجراء مزيد من القياسات البصرية وكثافة nanocubes مرتفعة جدا. بالإضافة إلى ذلك، نظرا لكثافة عالية، وبعض nanocubes لا تكذب على السطح وهو أمر ضروري لتشكيل هيكل هوائي nanopatch plasmonic. ويبين الشكل 3B صورة SEM لعينة من nanocubes ملفقة باستخدام محلول nanocube الذي تم تخفيفه بعامل 1/10. وتستخدم هذه العينة لقياس حيث تم قياس انعكاسية الضوء الأبيض من فرقة من الهوائيات nanopatch لتحديدالعام صدى مأكل. الشكل 3C يظهر صورة SEM لعينة من nanocubes ملفقة باستخدام محلول nanocube الذي تم تخفيفه بعامل 1/100. يستخدم هذا النموذج لنثر قياسات هوائي nanopatch الفردية. باستخدام الحل nanocube المخفف تمكن هوائيات nanopatch الفردية أن تكون معزولة مكانيا على طائرة الصورة باستخدام الثقب الصغير. ويبين الشكل 4A طائفة انعكاسية، بعد تطبيع مع ضوء الخلفية بيضاء، وتقاس من عينة مماثلة لتلك التي تظهر في الصورة SEM في الشكل 3B. الشكل 4B يظهر الطيف تناثر من هوائي nanopatch واحدة مماثلة لعينة المبينة في صورة SEM في الشكل 3C. ويبين الشكل 4C صورة الحقل المظلم من عينة هوائي nanopatch (من 1/10 أعدت0 المخفف حل nanocube فرقت على فيلم الذهب مع 5 PE طبقات) من خلال كاميرا رقمية نيكون D90 اتخاذها. ومن المقرر أن تبعثر الضوء الأبيض من الهوائيات nanopatch الفردية النقاط الحمراء الزاهية لوحظ. ولوحظت بقع قليلة لدينا ألوان أخرى من الأحمر، والتي هي نتيجة لnanocubes مع أحجام مختلفة أو النانوية أكبر مع الأشكال غير مكعب. ويبين الشكل 4D اثنين من الأطياف مضان، واحد تقاس من هوائي nanopatch واحد (من تشبه عينة لواحد هو مبين في الشكل 3C) والآخر من عينة مراقبة تتكون من شريحة زجاجية مع نفس العدد من طبقات البولي ايثيلين وكثافة Cy5 جزيئات الصبغة. كثافة مضان من جزيئات Cy5 بالإضافة إلى هوائي nanopatch هي أقوى بكثير من التركيز على شريحة زجاجية. وهذا ناتج عن معدل الإثارة تعزيز فضلا عن نمط الإشعاع تعديل وزيادة كفاءة الكم من جزيئات الصبغة. 1<html> 2 بعد تصحيح لمضان الخلفية وتطبيع في وحدة المساحة من خلال تقسيم المنطقة تحت nanocube مع حجم الإثارة نقطة و 12 نحصل على عامل تعزيز ~ 12،000 من البيانات هو مبين في الشكل 4D. هذا عامل تعزيز أصغر مقارنة مع قيمة المبلغ عنها سابقا من 30000 12 الأرجح بسبب استخدام الاتحاد الافريقي بدلا من فيلم حج، وزيادة الخسائر غير الإشعاعي. <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig1.jpg" /> الشكل الإعداد 1. معدات حج التوليف nanocube. (A) وصورة من ضبط معدات تبين حمام التدفئة على أعلى موقد اثارة مع التحكم في درجة الحرارة. (ب) وقرب من قارورة جولة القاع (RBF) التي تحتوي على حل nanocube خلال التوليف. يقع الإعداد داخل غطاء الدخان مع التهوية المناسبة.TPS: //www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig1large.jpg &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig2.jpg" /> الشكل 2. صور من الحل nanocube. (A) حل Nanocube بعد تركيب 2.5 ساعة و (ب) بعد نقلها إلى أنابيب أصغر وفي دي المتأينة المياه علقت من جديد. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم .</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" width="700" /> الشكل 3. الأوصاف ووزارة شؤون المرأة من nanocubes حج (أ) صورة SEM من عينة nanocube المركزة، (ب) المخفف (1/10)nanocube العينة، و (C) المخفف (1/100) nanocube العينة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" width="700" /> الشكل 4. التوصيفات البصرية الهوائيات nanopatch. (A) تطبيع الطيف انعكاس تقاس من فرقة من الهوائيات nanopatch (غير المخفف-حل nanocube). (ب) الطيف التشتت من هوائي nanopatch واحد (1/100 المخفف حل nanocube). (C) صورة الميدان المظلم من عينة هوائي nanopatch (1/100 المخفف حل nanocube) التي اتخذت تحت إضاءة الضوء الأبيض. كل نقطة حمراء زاهية يتوافق مع هوائي nanopatch plasmonic الفردية. (D) الإسفار من جزيئات الصبغة Cy5 تضميندائرة التنمية الاقتصادية في هوائي nanopatch (خط أحمر الصلبة) مقارنة بما كان عليه من شريحة زجاجية مع تركيز مماثل من الأصباغ Cy5 (متقطع الخط الأسود). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</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

ويرد بروتوكول لتركيب الغروية من nanocubes الفضة وتصنيع هوائيات النانو التصحيح plasmonic مع الفرعي 10 نانومتر الثغرات.

الغروية توليف Nanopatch هوائيات للتطبيقات في Plasmonics وبصريات النانو

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 ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Hyperpolarized Xenon for NMR and MRI Applications

Hyperpolarized زينون لNMR وتطبيقات التصوير بالرنين المغناطيسي

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

Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications

الحالة الصلبة الشوارد كوبوليمر الكسب غير المشروع ليثيوم تطبيقات البطارية

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

تجميع وتشغيل نيون الأساسية للاستشعار عن Microcavities Refractometric

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

ثلاثي الأبعاد السرعة بواسطة الجسيمات تتبع للتطبيقات الاضطراب: حالة من تدفق جت

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

إنشاء 50 نيوتن متر الفرعية علم الموائع النانوي المفارق في PDMS ميكروفلويديك رقاقة عن طريق عملية التجميع الذاتي من الغروية الجسيمات

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

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

المسح الضوئي لانتثار الضوء المنشئ (سلبس) المنهجية لتقييم كميا إلى الأمام والخلف نثر الضوء من العدسات داخل العين

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

تصنيع المجهرية البوليمر لمرنان البصرية وتطبيقات الليزر

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

تصنيع صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام الطباعة الحجرية غرواني

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

تصنيع سوبيرهيدروفوبيك الأسطح المعدنية لتطبيقات مضادة للتجمد

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

وحدات تقنية موائع جزيئية لدراسات منهجية الغروية أشباه الموصلات نانوكريستالس

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