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.

रजत nanocubes रासायनिक प्रतिक्रिया की स्थिति पहले से सूचना दी syntheses के लिए इसी तरह का उपयोग कर संश्लेषित कर रहे थे। 2,12,17-20 इस संश्लेषण की ओर से 50 से 100 एनएम को लेकर लंबाई के साथ nanocubes के निर्माण के लिए सक्षम बनाता है। उदाहरण के लिए, 2.5 घंटा की एक ठेठ हीटिंग समय ~ 75 एनएम के पक्ष लंबाई के साथ nanocubes में परिणाम होगा। एक लंबे समय तक संश्लेषण समय (&gt; 3 घंटा) बड़ा नैनोकणों को बढ़ावा मिलेगा, तथापि, यह भी इस तरह के छोटा nanocubes या octahedrons के रूप में अलग अलग आकार में हो सकता है। अंतिम समाधान centrifuged था और विआयनीकृत पानी में फिर से निलंबित, और plasmon अनुनाद के बिखरने स्पेक्ट्रा में कोई उल्लेखनीय परिवर्तन के बिना 4 डिग्री सेल्सियस पर एक फ्रिज में कम से कम एक महीने के लिए भंडारित किया जा सकता है। 12 आकार और ऊपर प्रोटोकॉल में प्रस्तुत की प्रक्रिया से एजी nanocubes के आकार RBF, अपनी टोपी और सरगर्मी बार की सफाई के साथ ही ईजी समाधान की गुणवत्ता के लिए बहुत संवेदनशील होते हैं। Nanopartiइस तरह के गोल या लम्बी नैनोकणों के रूप में विभिन्न आकार के साथ cles एक संकेत है वहाँ की संभावना संश्लेषण में इन कदमों में से एक के साथ एक मुद्दा है। इसलिए यह सलाह दी जाती है कि कदम 1.1.1-1.1.4 और 1.2.1-1.2.2 गंभीर रूप से महत्वपूर्ण हैं। एक भी nanopatch एंटीना से एकत्र बिखरने स्पेक्ट्रम 4 बी चित्र में दिखाया गया है जो 650 एनएम पर एक मजबूत plasmon अनुनाद दर्शाती है। इस तरह की एक गूंज एजी nanocube और Au फिल्म के लिए उच्च गुणवत्ता nanocubes द्वारा ही संभव बनाया बीच की खाई को क्षेत्र में एक उत्कृष्ट मोड कारावास इंगित करता है। इसके अतिरिक्त, इस तरह के एक स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, यह भी आवश्यक है कि नमूना साफ है, स्पेसर परतों (पीई परतों) एक समान मोटाई है और कहा कि अंतर्निहित Au फिल्म चिकनी है। मजबूत plasmon अनुनाद आगे चित्रा 4C में प्रस्तुत डाटा जहां व्यक्तिगत nanopatch एंटेना अंधेरे क्षेत्र छवि में और चित्रा 4 डी में देखा जा सकता द्वारा पुष्टि की है जहां बड़े प्रतिदीप्तिवृद्धि Cy5 अंतराल के क्षेत्र में स्थित अणुओं के लिए मनाया जाता है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि एजी nanocubes पीवीपी कोटिंग के बावजूद समय के साथ oxidize जब हवा के संपर्क में है और इस प्रकार यह सिफारिश की है कि ऑप्टिकल माप दिन नमूना तैयार किया जाता है पर या 1 से 3 दिनों के भीतर किया जाना चाहिए। ऑक्सीकरण को कम करने के लिए, यह सिफारिश की है कि nanopatch एंटीना नमूने निर्वात या नाइट्रोजन गैस में संग्रहित किया। इस पत्र में प्रस्तुत विधि कोलाइडयन संश्लेषण और एक परत दर परत डुबकी कोटिंग प्रक्रिया का उपयोग अच्छी तरह से नियंत्रित आयामों के साथ एजी nanocubes और plasmonic nanopatch एंटेना के निर्माण के लिए सक्षम बनाता है। जबकि नैनोकणों के एक संकीर्ण आकार के वितरण के उत्पादन जैसे ऑप्टिकल या इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी के रूप में अन्य तकनीकों के साथ तुलना में, यहाँ प्रस्तुत तकनीक कम लागत और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए क्षमता प्रदान करता है। plasmonic nanopatch इस अखबार में प्रस्तुत एंटेना के लिए भी महान वादा पकड़डिजाइन द्वारा नए nanomaterials अद्वितीय गुण है जो उनके macroscopic समकक्षों में मौजूद नहीं हो सकता का प्रदर्शन। विशेष रूप से, इन nanoantennas रिकॉर्ड उच्च एम्बेडेड डाई 30,000 से अधिक अणुओं के प्रतिदीप्ति वृद्धि से पता चला है, 1000 के 12 सहज उत्सर्जन की दर संवर्द्धन; ultrafast सहज उत्सर्जन और उच्च क्वांटम उपज। 13,14 इसके अतिरिक्त, यह दिखाया गया है कि इन nanopatch एंटेना प्रदर्शनी उच्च दिशात्मक उत्सर्जन जो जहां एक बाहरी डिटेक्टर या एकल मोड फाइबर के लिए युग्मन की आवश्यकता होती है अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है करने के लिए मिलकर उत्सर्जक। Nanoscale पैच एंटेना के भविष्य अनुप्रयोगों उच्च दक्षता और फोटोवोल्टिक photodetectors उपकरणों, संवेदन और क्वांटम सूचना प्रोसेसिंग प्रौद्योगिकियों के लिए, इस तरह के डायोड प्रकाश उत्सर्जक के रूप में ultrafast optoelectronic उपकरणों, से लेकर कर सकते हैं। 12-14

हाल के वर्षों में, नैनोकणों के कोलाइडयन संश्लेषण और उन्नत संरचनाओं में इनमें से विधानसभा दोनों अनुसंधान और औद्योगिक विकास में महान हितों को आकर्षित किया है। 1-4 नैनोकणों के कोलाइडयन संश्लेषण बेहतर आकार एकरूपता, कम लागत और सहित पत्थर के छापे से छापने से गढ़े nanostructures पर कई फायदे हैं बड़े पैमाने पर, समानांतर उत्पादन की संभावना है। इस तरह चांदी (एजी) और सोने (एयू) स्थानीय सतह plasmon polaritons का समर्थन है और एक मात्रा विवर्तन सीमा से बहुत छोटे में प्रकाश सीमित करने की क्षमता हो सकती है के रूप में धातु नैनोकणों। 1,3-5 जिसके परिणामस्वरूप उच्च तीव्रता क्षेत्र एक स्थानीय बढ़ाया बनाता है प्रकाश मामले पर बातचीत को सक्षम करने राज्यों के घनत्व nanoscale पर अनुरूप किया जा सके। हाल के प्रयासों प्रक्रियाओं आकारों और आकार, त्रिकोण, 4,6 पिंजरों, 3,4 और छड़ सहित, की एक विस्तृत श्रृंखला में एजी और Au नैनोकणों के संश्लेषण के लिए प्रदर्शन किया हैNanocubes यहाँ पर चर्चा के अलावा 4,7,8। कई एजी या Au nanocomponents से बना nanostructures भी प्रदर्शन अनुरूप गुण निर्मित किया गया है। 1,9-11 यहाँ, हम आदेश plasmonic nanopatch एंटेना के लिए फार्म में एक अंतर्निहित Au फिल्म के साथ इन एजी nanocubes एजी nanocubes के संश्लेषण के लिए और अधिक महत्वपूर्ण बात, कुछ करने के लिए एक प्रक्रिया का प्रदर्शन। एजी nanocubes और Au फिल्म के बीच की दूरी polyelectrolyte स्पेसर परतों की एक श्रृंखला का उपयोग करके ~ 1 एनएम संकल्प के साथ नियंत्रित किया जा सकता है। हम यह भी कैसे, इस तरह के एक कार्बनिक डाई के रूप में एक सक्रिय मध्यम शामिल करने के लिए, plasmonic nanopatch एंटेना में प्रदर्शित करता है। Nanocubes और Au फिल्म के बीच की खाई को इस क्षेत्र में जोरदार सीमित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के कारण, nanopatch एंटेना अत्यधिक बढ़ाया प्रतिदीप्ति और एम्बेडेड डाई अणु की सहज उत्सर्जन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। 12,13 इस पत्र में प्रस्तुत तरीकों सामान्यीकरण नहीं किया जा सकता है अन्य emitters करने के लिए, सफलताकोलाइडयन ठोस राज्य क्वांटम डॉट्स 14 या दो आयामी अर्धचालक सामग्री, 15 और plasmon अनुनाद के रूप में ज nanocubes या अंतराल के आकार अलग से एक विस्तृत वर्णक्रमीय रेंज पर देखते जा सकता है।

<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

हम एक चिकनी सोने की फिल्म के साथ संयोजन में इन के उपयोग चांदी nanocubes की कोलाइडयन संश्लेषण और के लिए एक तरीका मौजूद है, plasmonic nanoscale पैच एंटेना बनाना। यह परत दर परत polyelectrolyte पॉलिमर, के बयान अर्थात् पाली (allylamine) हाइड्रोक्लोराइड (PAH) और polystyrene sulfonate (पीएसएस) का उपयोग स्थूल क्षेत्रों पर एक अच्छी तरह से नियंत्रित मोटाई के साथ पतली फिल्मों के निर्माण के लिए एक विस्तृत प्रक्रिया भी शामिल है। ये polyelectrolyte स्पेसर परतों चांदी nanocubes और एक सोने की फिल्म के बीच में एक अचालक अंतर के रूप में सेवा करते हैं। nanocubes या खाई मोटाई के आकार को नियंत्रित करके, plasmon अनुनाद 700 एनएम के लिए लगभग 500 समुद्री मील दूर से देखते जा सकता है। अगला, हम कैसे nanopatch एंटेना की अचालक बहुलक अंतराल के क्षेत्र में जैविक sulfo-cyanine5 कार्बोक्जिलिक एसिड (Cy5) डाई अणु को शामिल करने के लिए प्रदर्शित करता है। अंत में, हम बहुत प्रेतसंबंधी उत्तेजना ऊर्जा और टी के साथ plasmon अनुनाद मेल द्वारा Cy5 रंगों के प्रतिदीप्ति बढ़ाकर दिखानेवह अवशोषण शिखर Cy5। यहाँ प्रस्तुत विधि कोलाइडयन संश्लेषण और कम लागत और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए क्षमता के साथ एक परत दर परत डुबकी कोटिंग प्रक्रिया का उपयोग अच्छी तरह से नियंत्रित आयामों के साथ plasmonic nanopatch एंटेना के निर्माण के लिए सक्षम बनाता है। ये nanopatch एंटेना संवेदन, ultrafast optoelectronic उपकरणों में और उच्च दक्षता photodetectors के लिए उदाहरण के लिए, व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए महान वादा पकड़।

यहाँ, हम plasmonic nanopatch एंटेना की विशेषताओं के प्रतिनिधि परिणाम, नमूना संरचना के SEM छवियों, nanopatch एंटेना के एक संग्रह का एक प्रतिबिंब स्पेक्ट्रम और एक भी nanopatch एंटीना से एक बिखरने स्पेक्ट्रम सहित दिखा। पीई परतों की संख्या है, साथ ही ढांकता हुआ सामग्री nanopatch एंटेना की plasmon अनुनाद की ऊर्जा यानी nanocubes के आकार, अचालक खाई क्षेत्र की मोटाई पर निर्भर करता है। ऊपर हम 75 एनएम के एक औसत लंबाई की ओर और थोड़ा गोल कोनों के साथ एजी nanocubes प्राप्त प्रस्तुत की प्रक्रिया में (वक्रता की त्रिज्या ~ 10 एनएम) 1-3 एनएम के एक अनुमान के अनुसार मोटाई के साथ एक पीवीपी परत में लेपित। 5 पीई परतों और फिल्म सोना, एक plasmon अनुनाद एक पूर्ण चौड़ाई-पर-आधा अधिकतम ~ 50 एनएम (FWHM) के साथ ~ 650 एनएम पर केंद्रित में इस परिणाम के साथ संयोजन में। बदले में यह टी के अवशोषण और उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य के साथ अच्छा वर्णक्रमीय ओवरलैप हैवह अणु जो क्रमश: 646 और 662 एनएम पर केंद्रित है, Cy5। चित्रा 3 ए nanocubes के एक उच्च एकाग्रता के साथ एक नमूने की एक SEM छवि को दर्शाता है। ये nanocubes 5 पीई परतों के साथ एक Au फिल्म के शीर्ष पर जमा थे। इस तरह के SEM छवियों nanocube संश्लेषण के समग्र गुणवत्ता को सत्यापित करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं; हालांकि, इन नमूनों आगे ऑप्टिकल मापन के लिए इस्तेमाल नहीं कर रहे हैं के रूप में nanocubes का घनत्व बहुत अधिक है। इसके अतिरिक्त, उच्च घनत्व के कारण, कुछ nanocubes सतह जो plasmonic nanopatch एंटीना संरचना के रूप में करने के लिए आवश्यक है पर झूठ नहीं है। चित्रा 3 बी nanocubes का एक नमूना की एक SEM छवि एक nanocube समाधान है जो 1/10 का एक पहलू से पतला कर दिया गया है का उपयोग कर निर्मित पता चलता है। यह नमूना माप जहां nanopatch एंटेना की टुकड़ी से श्वेत प्रकाश के परावर्तन निर्धारित करने के लिए मापा गया था के लिए इस्तेमाल किया जाता हैसमग्र plasmon अनुनाद। चित्रा -3 सी चलता nanocubes का एक नमूना की एक SEM छवि एक nanocube समाधान है जो 1/100 का एक पहलू से पतला कर दिया गया है का उपयोग कर गढ़े। यह नमूना एक व्यक्ति nanopatch एंटीना की माप बिखरने के लिए प्रयोग किया जाता है। पतला nanocube समाधान व्यक्तिगत nanopatch एंटेना का उपयोग सक्षम बनाता है एक छोटे पिनहोल का उपयोग करके एक छवि विमान में स्थानिक अलग होने के लिए। चित्रा -4 ए सफेद प्रकाश पृष्ठभूमि, चित्रा 3 बी। चित्रा 4 बी में SEM छवि में दिखाया गया है एक करने के लिए इसी तरह की एक नमूना से मापा साथ सामान्य बनाने के बाद, एक प्रतिबिंब स्पेक्ट्रम से पता चलता है एक एकल nanopatch नमूना में दिखाया गया है करने के लिए इसी तरह के एंटीना से एक बिखरने स्पेक्ट्रम से पता चलता है चित्रा -3 सी में SEM छवि। चित्रा 4C एक nanopatch एंटीना नमूने के एक अंधेरे क्षेत्र छवि (एक 1/10 द्वारा तैयार चलता0 पतला nanocube समाधान 5 पीई परतों के साथ एक सोने की फिल्म पर छितरी) एक Nikon D90 डिजिटल कैमरे द्वारा ली गई। मनाया चमकदार लाल डॉट्स व्यक्ति nanopatch एंटेना से श्वेत प्रकाश के प्रकीर्णन के कारण हैं। कुछ स्थानों जो गैर-घन आकार के साथ अलग अलग आकार या बड़ा नैनोकणों के साथ nanocubes का परिणाम है लाल रंग के अलावा अन्य के लिए है, मनाया जाता है। चित्रा 4D दो प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रा, एक और एक नियंत्रण Cy5 के पीई परतों की एक ही नंबर और घनत्व के साथ एक गिलास स्लाइड से मिलकर नमूना से अन्य (चित्रा -3 सी में दिखाया गया है एक के लिए एक नमूना समान से) एक एकल nanopatch एंटीना से मापा चलता डाई अणु। nanopatch एंटीना के लिए युग्मित Cy5 अणुओं से प्रतिदीप्ति तीव्रता गिलास स्लाइड पर की तुलना में ज्यादा मजबूत है। यह एक बढ़ाया उत्तेजना दर के साथ-साथ एक संशोधित विकिरण पैटर्न और डाई अणु की वृद्धि की मात्रा दक्षता का परिणाम है। 1<html> 2 उत्तेजना स्थान आकार के साथ nanocube के तहत क्षेत्र को विभाजित करके पृष्ठभूमि प्रतिदीप्ति और प्रति इकाई क्षेत्र सामान्य के लिए सही करने के बाद, 12 हम ~ चित्रा 4D में दिखाया गया डेटा से 12,000 की एक वृद्धि कारक प्राप्त करते हैं। यह वृद्धि कारक छोटे एजी फिल्म के बजाय एक Au के उपयोग की वजह से 30,000 से 12 की संभावना की पहले से सूचना दी मूल्य, गैर विकिरणवाला घाटे में वृद्धि के साथ तुलना में है। <img alt="आकृति 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig1.jpg" /> चित्रा एजी nanocube संश्लेषण के लिए 1. उपकरण सेटअप। (ए) उपकरण तापमान नियंत्रण के साथ सरगर्मी hotplate के शीर्ष पर हीटिंग स्नान दिखा सेटअप की एक तस्वीर। (बी) के करीब दौर नीचे कुप्पी (RBF) संश्लेषण के दौरान nanocube समाधान युक्त के ऊपर एक। सेटअप उचित हवा वेंटिलेशन के साथ एक धूआं हुड के अंदर स्थित है।टीपीएस: //www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig1large.jpg &quot;लक्ष्य =&quot; _blank &quot;&gt; कृपया यहाँ यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए क्लिक करें। <img alt="चित्र 2" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig2.jpg" /> चित्रा 2. nanocube समाधान के चित्र। (ए) 2.5 घंटे की संश्लेषण और (बी) के छोटे ट्यूब और करने के लिए स्थानांतरण के बाद के बाद Nanocube समाधान फिर से निलंबित de-ionized पानी में। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig2large.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a> <img alt="चित्र तीन" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" width="700" /> चित्रा 3. SEM एजी nanocubes के अभिलक्षण। (ए) एक केंद्रित nanocube नमूना के SEM छवि, (बी) के एक पतला (1/10)nanocube नमूना है, और (सी) एक पतला (1/100) nanocube नमूना। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a> <img alt="चित्रा 4" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" width="700" /> चित्रा 4. nanopatch एंटेना के ऑप्टिकल अभिलक्षण। (ए) सामान्यीकृत प्रतिबिंब स्पेक्ट्रम nanopatch एंटेना (गैर-पतला nanocube समाधान) की टुकड़ी से मापा जाता है। (बी) के एक भी nanopatch एंटीना से छितराया स्पेक्ट्रम (1/100 पतला nanocube समाधान)। (सी) एक nanopatch एंटीना नमूना (1/100 पतला nanocube समाधान) सफेद रोशनी रोशनी के तहत लिया के एक अंधेरे मैदान छवि। प्रत्येक चमकदार लाल डॉट एक व्यक्ति plasmonic nanopatch एंटीना से मेल खाती है। Cy5 डाई अणु से (डी) प्रतिदीप्ति एम्बेडएक nanopatch एंटीना (लाल ठोस लाइन) कि Cy5 रंजक (धराशायी काला लाइन) के एक समान एकाग्रता के साथ एक गिलास स्लाइड से। की तुलना में ded <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" target="_blank">कृपया यहाँ यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए क्लिक करें।</a>

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Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

चांदी nanocubes और उप 10 एनएम अंतराल के साथ plasmonic nanoscale पैच एंटेना के निर्माण के कोलाइडयन संश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है।

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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 ...

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