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.

Серебро нанокубиков были химически синтезированы с использованием условий реакции , аналогичные ранее сообщенных синтезов. 2,12,17-20 Этот синтез позволяет изготавливать нанокубиков с длиной стороны от 50 до 100 нм. Например, типичное время нагревания 2,5 ч будет приводить к нанокубиков с боковыми длиной ~ 75 нм. Большее время синтеза (&gt; 3 ч) приведет к более крупные наночастицы, однако, это может также привести в различные формы, такие как усеченные нанокубиков или октаэдров. Конечный раствор центрифугируют и повторно суспендируют в деионизированной воде, и могут храниться в течение не менее одного месяца в холодильнике при температуре 4 ° С без каких - либо заметных изменений в спектрах рассеяния плазмонного резонанса. 12 Размер и форма нанокубиков Ag от процесса, представленного в приведенном выше протоколе, очень чувствительны к очистке RBF, его крышкой и стержнем дл перемешивани, а также от качества раствора ЭГ. NanopartiCles с различными формами, такими как округлые или удлиненные наночастиц является признаком того, что, скорее всего, проблема с одним из этих шагов в синтезе. Поэтому рекомендуется, что шаги 1.1.1-1.1.4 и 1.2.1-1.2.2 являются критически важными. На рисунке 4б спектра рассеяния , собранной из одной Nanopatch антенны показана которая обнаруживает сильный плазмонного резонанса при 650 нм. Такой резонанс указывает на превосходное удержание режима в области щели между nanocube Ag и Au пленки стало возможным благодаря высококачественной нанокубиков. Кроме того, для получения такого спектра, требуется также, что образец чистый, разделительные слои (слои) PE имеют равномерную толщину и что лежащий в основе Au-пленка является гладкой. Сильный плазмонного резонанса дополнительно подтверждается данными , представленными на рисунке 4с , где отдельные Nanopatch антенны можно наблюдать в поле изображения темной и на рисунке 4d , где большой флуоресценцииусиление наблюдается молекул Cy5, расположенных в области щели. Следует также отметить, что нанокубиков Ag окисляться с течением времени, несмотря на PVP покрытие при контакте с воздухом и, таким образом, рекомендуется, чтобы оптические измерения должны быть выполнены в день Образец готовят или в пределах от 1 до 3 дней. Для того, чтобы свести к минимуму окисление, рекомендуется, чтобы образцы Nanopatch антенны храниться в вакууме или в газообразном азоте. Метод, представленный в данной работе, позволяет изготавливать Ag нанокубиков и плазмонных Nanopatch антенн с хорошо контролируемыми размерами с использованием коллоидного синтеза и процесс окунанием покрытия слой за слоем. По сравнению с другими методами, такими как оптической или электронной лучевой литографии, метод, представленный здесь предлагает потенциал низкой стоимости и крупномасштабного производства, производя узкое распределение по размеру наночастиц. Плазмонное Nanopatch антенны, представленные в этой статье, также весьма перспективны дляновые наноматериалы по дизайну экспонирования уникальными свойствами, которые не могут существовать в их макроскопические аналоги. В частности, эти nanoantennas показали рекордную усиление флуоресценции внедренных молекул красителя до 30000; 12 спонтанных улучшений показатель выбросов 1000; сверхбыстрой спонтанное излучение и высокий квантовый выход. 13,14 Кроме того, было показано , что эмиттеры , соединенные с этими Nanopatch антенн обладают узконаправленным излучения , который является критическим для применений , где требуется связь с внешним детектором или одномодового волокна. Будущие приложения наноуровне патч - антенн может находиться в диапазоне от сверхбыстрых оптоэлектронных приборов, таких как светоизлучающие диоды, к высоким КПД и фотоприемники фотогальванических устройств, датчиков и квантовых технологий обработки информации. 12-14

В последние годы, коллоидный синтез наночастиц и сборка из них в передовые структуры привлекли большой интерес как в научных и промышленных разработок. 1-4 Коллоидный синтез наночастиц имеют ряд преимуществ перед литографически сфабрикованным наноструктурах , включая превосходный размер однородности, низкая стоимость и тому возможность крупномасштабных параллельного производства. Наночастицы металлов , таких как серебро (Ag) и золото (Au) может поддерживать локализованных поверхностных плазмонов поляритонов и имеют возможность ограничиться свет в объеме гораздо меньшем , чем дифракционный предел. 1,3-5 Полученная высокая интенсивность поля создает усиленный локальный плотность состояний, позволяющих взаимодействия света и вещества, которые будут адаптированы на наноуровне. Недавние попытки показали процедуры синтезировать наночастицы Ag и Au в широком диапазоне размеров и форм, включая треугольники, 4,6 клетки, 3,4 и прутков4,7,8 в дополнение к нанокубиков , обсуждаемых здесь. Наноструктуры , состоящие из нескольких Ag или Au нанокомпонентами также были изготовлены с учетом , демонстрирующих свойства. 1,9-11 Здесь мы демонстрируем процедуру синтеза Ag нанокубиков и что еще более важно, чтобы соединить эти нанокубиков Ag с лежащей в основе Au пленки для формирования плазмонных Nanopatch антенн. Расстояние между Ag нанокубиков и пленку Au можно контролировать с ~ разрешением 1 нм с использованием серии полиэлектролита разделительных слоев. Мы также демонстрируют, как включать активный носитель, такой как органический краситель, в плазмонных Nanopatch антенн. Из - за сильно ограниченного электромагнитных полей в области щели между нанокубиков и пленкой Au, то Nanopatch антенны могут быть использованы для чрезвычайно высокий уровень флуоресценции и спонтанного излучения внедренных молекул красителя. 12,13 Методы , представленные в данном документе , могут быть обобщены других эмитентов, SUCч в виде коллоидных твердотельных квантовых точек 14 или двумерных полупроводниковых материалов, 15 и плазмонного резонанса можно регулировать в широком спектральном диапазоне , путем изменения размера нанокубиков или разрыва.

<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

Мы представляем метод коллоидного синтеза серебра нанокубиков и использование их в сочетании с гладкой пленкой золота, чтобы изготовить плазмонных антенны наноразмерных патч. Это включает в себя подробную процедуру для изготовления тонких пленок с хорошо контролируемой толщины над макроскопических областей с использованием слой за слоем осаждения полиэлектролитных полимеров, а именно поли (аллиламин) гидрохлорид (ПАУ) и полистиролсульфонатную (PSS). Эти полиэлектролита разделительные слои служат в качестве диэлектрического зазора между ними серебряными нанокубиков и золотой пленки. Контролируя размер нанокубиков или толщина зазора, плазмонного резонанса может быть настроена приблизительно от 500 нм до 700 нм. Далее мы покажем, как включать органические сульфокислот--cyanine5 карбоновой кислоты (Cy5) молекулы красителя в диэлектрический полимерный зазор области из Nanopatch антенн. Наконец, мы показываем, значительно усиливается флуоресценции красителей Cy5 путем спектрально согласования плазмонного резонанса с энергией возбуждения и тон Cy5 пик поглощения. Изложенный здесь метод позволяет изготавливать плазмонных Nanopatch антенн с хорошо контролируемыми размерами с использованием коллоидного синтеза и слой за слоем процесса окунанием покрытия с потенциалом для низкой стоимости и крупномасштабного производства. Эти Nanopatch антенны весьма перспективны для практического применения, например, в зондировании, сверхбыстрых оптико-электронных приборов и для фотоприемников высокой эффективности.

Здесь мы показываем репрезентативные результаты характеристик плазмонных Nanopatch антенн, в том числе SEM изображение структуры образца, отражательную спектра коллекции Nanopatch антенн и спектр рассеяния от одной Nanopatch антенны. Энергия плазмонного резонанса из Nanopatch антенн зависит от размера нанокубиков, толщина диэлектрической области зазора, т.е. число ПЭ слоев, а также диэлектрический материал. В процедуре, представленной выше, мы получили Ag нанокубиков со средней длиной стороны 75 нм и слегка закругленными углами (радиус кривизны ~ 10 нм) с нанесенным покрытием в PVP слое с ориентировочной толщиной 1-3 нм. В сочетании с 5 PE слоев и золотой пленки, этот результат в плазмонного резонанса с центром при ~ 650 нм с полной шириной в полувысоте (FWHM) от ~ 50 нм. Это, в свою очередь, имеет хорошую спектральную перекрытие с поглощения и излучения длиной волны тон Cy5 молекулы, ориентированном на 646 и 662 нм, соответственно. На фиг.3А показана СЭМ - изображение образца с высокой концентрацией нанокубиков. Эти нанокубиков наносились поверх пленки Au с 5 РЕ слоев. Такие изображения SEM используются для проверки общего качества синтеза nanocube; Тем не менее, эти образцы не используются для дальнейших оптических измерений, как плотность нанокубиков слишком высока. Кроме того, из-за высокой плотности, некоторые нанокубиков не лежат на поверхности, которая имеет важное значение для формирования структуры плазмонных Nanopatch антенны. На фиг.3В показана СЭМ - изображение образца нанокубиков изготовленных с использованием nanocube раствора , который был разбавлен на коэффициент 1/10. Этот образец используется для измерений, где проводились измерения отражательной способности белого света из ансамбля Nanopatch антенн для определенияВ целом плазмонного резонанса. 3 , в приведена СЭМ - изображение образца нанокубиков изготовленных с использованием nanocube раствора , который был разбавлен на коэффициент 1/100. Этот образец используется для измерения рассеяния отдельной Nanopatch антенны. Использование разбавленного раствора nanocube позволяет отдельным Nanopatch антенн быть пространственно изолированы на плоскости изображения с помощью небольшой крошечное отверстие. На фиг.4А показан спектр отражательной способности , после нормализации с белым светом фона, измеренная от аналогичного образца, показанному на изображении СЭМ на фигуре 3В. На рисунке 4B показан спектр рассеяния от одной Nanopatch антенны , похожие на образец , показанный на СЭМ - изображение на рисунке 3C. Рисунок 4C показывает темное поле изображения образца Nanopatch антенны (полученный по 1/100 разбавленный раствор nanocube рассредоточены на золотую пленку с 5 слоями PE), взятый с помощью цифровой камеры Nikon D90. Наблюдаемые яркие красные точки обусловлены рассеянием белого света из отдельных Nanopatch антенн. наблюдаются несколько пятен, чтобы иметь отличную от красного цвета, который является результатом нанокубиков с различными размерами или более крупных наночастиц с некубических форм. На рисунке 4D показаны два спектра флуоресценции, одно измеренное от одной Nanopatch антенны (от образца аналогичный показанному на фиг.3С) , а другой из контрольного образца , состоящего из предметного стекла с таким же количеством ПЭ слоев и плотности Cy5 молекулы красителя. Интенсивность флуоресценции от молекул Cy5, соединенных с Nanopatch антенны гораздо сильнее, чем на предметном стекле. Это происходит в результате повышенной скорости возбуждения, а также модифицированной диаграммы направленности и повышение квантовой эффективности молекул красителя. 1<html> 2 После коррекции фоновой флуоресценции и нормировка на единицу площади делением площади под nanocube с размером пятна возбуждения, 12, получаем фактор усиления ~ 12000 от данных , показанных на рис 4D. Этот коэффициент усиления является меньшим по сравнению с ранее представленными стоимостью 30.000 12 вероятно из - за использования Au вместо Ag пленки, увеличивая нерадиативной потери. <img alt="Рисунок 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig1.jpg" /> Рисунок 1. Настройка оборудования для синтеза nanocube Ag. (А) Фотоснимок установки оборудования , показывая нагревательную баню на верхней части перемешивающего плитке с контролем температуры. (B) крупным планом колбу с круглым дном (РФБ) , содержащую раствор nanocube в процессе синтеза. Установка расположена внутри вытяжного шкафа с надлежащей вентиляцией воздуха.ТПС: //www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig1large.jpg &quot;целевых =&quot; _blank &quot;&gt; Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. <img alt="фигура 2" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig2.jpg" /> Рисунок 2. Фотографии решения nanocube. (А) раствор Nanocube после синтеза 2,5-ч и (б) после передачи в небольших трубок и ресуспендировали в деионизованной воде. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig2large.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig2large.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть большую версию этой фигуры ,</a> <img alt="Рисунок 3" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" width="700" /> Рисунок 3. СЭМ характеризации Ag нанокубиков. (A) СЭМ - изображение концентрированного образца nanocube, (B) разбавленный (1/10)nanocube образец, и (С) разбавленный (1/100) nanocube образец. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.</a> <img alt="Рисунок 4" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" width="700" /> Рисунок 4. Оптические характеризации Nanopatch антенн. (A) Нормированный спектр отражения измеряется от ансамбля Nanopatch антенн (не разводили nanocube раствора). (В) Рассеяние спектра от одной антенны Nanopatch (1/100 разбавленный nanocube раствор). (C) темнопольная изображение образца Nanopatch антенны (1/100 разводили nanocube раствор) , принятым при освещении белым светом. Каждая яркая красная точка соответствует отдельному плазмонного Nanopatch антенны. (D) флуоресценция из молекул красителя Cy5 встраиватьDED в Nanopatch антенны (красная сплошная линия) по сравнению с , что с предметного стекла с одинаковой концентрацией Cy5 красителей (пунктирная черная линия). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" target="_blank">Пожалуйста</a> , <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" target="_blank">нажмите здесь</a> , <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" target="_blank">чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.</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

Протокол для коллоидного синтеза серебра нанокубиков и изготовления плазмонных наноразмерных патч-антенн с суб-10 нм пробелов представлена.

Коллоидный Синтез Nanopatch Антенны для применения в плазмоники и нанофотоники

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

Гиперполяризованного ксенона для ЯМР и МРТ-приложений

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

Твердотельные привитой сополимер электролитов для литиевых аккумуляторов Приложения

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

Синтез и эксплуатация Флуоресцентные-ядерный Микрополости для Рефрактометрические зондирования

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

Трехмерная Velocimetry Отслеживание частиц для Турбулентность Области применения: Случай струйного потока

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

Создание Sub-50 Нм нанофлюидика переходов в PDMS микрожидкостных Chip с помощью процесса самосборки коллоидных частиц

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

Методика сканирования сканирующего рассеивателя света (SLPS) для количественной оценки рассеяния вперед и назад с помощью интраокулярных линз

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

Изготовление полимерных микросфер для оптического резонатора и лазерных приложений

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

Изготовление периодических золото Nanocup массивов с использованием коллоидного литография

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

Изготовление металлических Superhydrophobic поверхностей антиобледенения приложений

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

Модульная технология Microfluidic для систематического исследования коллоидных полупроводниковых нанокристаллов

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