Name: large area substrate-based nanofabrication of controllable and customizable gold nanoparticles via capped dewetting
Uploaded: 2019-02-26T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Large Area Substrate-Based Nanofabrication of Controllable and Customizable Gold Nanoparticles Via Capped Dewetting at JoVE.com

Мы признаем поддержку от Фонда Core микроскопии в университете штата Юта для SEM результата. Мы также признаем Национальный научный фонд (премия #162344) для распыления системы DC магнетрон, Национальный научный фонд (премия #133792) для (поля электронов и ионов) FEI Quanta 650 и Министерство энергетики, ядерной энергии университета Программа для Nanolab Нова FEI 600.

Примечание: Большой площади Изготовление фильмов, управляемые и настраиваемые золотых наночастиц достигается после подробного протокола. Протокол следует три основные области, которые являются подготовка субстрата (1), (2) dewetting и травления и (3) характеристик.
1. Подготовка...

<ol>
	<li>Pillai, S., Catchpole, K. R., Trupke, T., Green, 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=Surface+plasmon+enhanced+silicon+solar+cells.">Surface plasmon enhanced silicon solar cells.</a> Journal of Applied Physics. 101 (9), 093105 (2007).</li><li>Ding, B., Lee, B. J., Yang, M., Jung, H. S., Lee, J. -. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-Plasmon+Assisted+Energy+Conversion+in+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">Surface-Plasmon Assisted Energy Conversion in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> Advanced Energy Materials. 1 (3), 415-421 (2011).</li><li>Tehrani, S., Chen, E., Durlam, M., DeHerrera, M., Slaughter, J. M., Shi, J., Kerszykowski, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+density+submicron+magnetoresistive+random+access+memory+(invited).">High density submicron magnetoresistive random access memory (invited).</a> Journal of Applied Physics. 85 (8), 5822-5827 (1999).</li><li>Ross, C. 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=Fabrication+of+patterned+media+for+high+density+magnetic+storage.">Fabrication of patterned media for high density magnetic storage.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 17, 3168 (1999).</li><li>Gu, M., Zhang, Q., Lamon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomaterials+for+optical+data+storage.">Nanomaterials for optical data storage.</a> Nature Reviews Materials. 1, 16070 (2016).</li><li>Mock, J. J., Barbic, M., Smith, D. R., Schultz, D. A., Schultz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+effects+in+plasmon+resonance+of+individual+colloidal+silver+nanoparticles.">Shape effects in plasmon resonance of individual colloidal silver nanoparticles.</a> The Journal of Chemical Physics. 116 (15), 6755-6759 (2002).</li><li>Su, K. -. H. 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=Interparticle+Coupling+Effects+on+Plasmon.">Interparticle Coupling Effects on Plasmon.</a> Resonances of Nanogold Particles, Nano Letters. 3 (8), 1087-1090 (2003).</li><li>Lee, K., 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=Gold+and+Silver+Nanoparticles+in+Sensing+and+Imaging:+Sensitivity+of+Plasmon+Response+to+Size,+Shape,+and+Metal+Composition.">Gold and Silver Nanoparticles in Sensing and Imaging: Sensitivity of Plasmon Response to Size, Shape, and Metal Composition.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 110 (39), 19220-19225 (2006).</li><li>Grzelczak, M., Prez-Juste, J., Mulvaney, P., Liz-Marzn, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+control+in+gold+nanoparticle+synthesis.">Shape control in gold nanoparticle synthesis.</a> Chemical Society Reviews. 37 (9), 1783-1791 (2008).</li><li>Ye, J., Thompson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Templated+Solid-State+Dewetting+to+Controllably+Produce+Complex+Patterns.">Templated Solid-State Dewetting to Controllably Produce Complex Patterns.</a> Advanced Materials. 23 (13), 1567-1571 (2011).</li><li>Huang, J., Kim, F., Tao, A., Connor, S., Yang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+formation+of+nanoparticle+stripe+patterns+through+dewetting.">Spontaneous formation of nanoparticle stripe patterns through dewetting.</a> Nature Materials. 4, 896-900 (2005).</li><li>Hughes, R. A., Menumerov, E., Neretina, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=When+lithography+meets+self-assembly:+a+review+of+recent+advances+in+the+directed+assembly+of+complex+metal+nanostructures+on+planar+and+textured+surfaces.">When lithography meets self-assembly: a review of recent advances in the directed assembly of complex metal nanostructures on planar and textured surfaces.</a> Nanotechnology. 28 (28), 282002 (2017).</li><li>Kim, D., Giermann, A. L., Thompson, C. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-state+dewetting+of+patterned+thin+films.">Solid-state dewetting of patterned thin films.</a> Applied Physics Letters. 95 (25), 251903 (2009).</li><li>Fowlkes, J. D., Doktycz, M. J., Rack, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+optimized+nanoparticle+separator+enabled+by+electron+beam+induced+deposition.">An optimized nanoparticle separator enabled by electron beam induced deposition.</a> Nanotechnology. 21 (16), 165303 (2010).</li><li>White, B. C. 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=The+Effect+of+Different+Thickness+Alumina+Capping+Layers+on+the+Final+Morphology+of+Dewet+Thin+Ni+Films.">The Effect of Different Thickness Alumina Capping Layers on the Final Morphology of Dewet Thin Ni Films.</a> Applied Physics A. 124 (3), 233 (2018).</li></ol>

Протокол является осуществимым и легкий процесс для нано производственный процесс для производства наночастиц на подложке на больших площадях с управляемыми свойствами. Dewetting явление, что приводит к производству частиц, основана на тенденцию dewetted слоя для достижения минимальной энер...

Большая площадь наночастиц фильм изготовление критически важное значение для принятия последних технологических достижений в преобразования солнечной энергии и хранения высокой плотности данных с использованием плазмонных наночастиц1,2, 3 , 4 , 5. интересно, что это магнитные свойства некоторых из этих плазмонных наночастицы, которые обеспечивают эти наночастицы с возможностью управлять и свет на наноуровне. Эта управляемость света обеспечивает возможность повышения света захвата падающего света на наноуровне и увеличить поглощаемость поверхности. На основании этих же свойств и имея возможность иметь наночастиц в любом намагниченных и государств не намагниченные, ученые также определяют новую платформу для хранения высокой плотности цифровых данных. В каждом из этих приложений, важно что большой площади и недорогие нанотехнологические разработана методика, которая позволяет для контроля наночастицы размер, интервал и форму.
Имеющиеся методы для производства наночастиц главным образом основаны на наноуровне литографии, которая имеет значительные масштабируемость и вопросы, касающиеся затрат. Там было несколько различных исследований, которые пытались решить проблему масштабируемости этих методов, но на сегодняшний день, процесс не существует, что обеспечивает уровень контроля, необходимых для изготовления наночастиц и стоимости и времени достаточно эффективным для принятие в промышленных приложениях6,,78,9,10,11. Некоторые недавние исследования усилия улучшить управляемость импульсных лазерных индуцированных dewetting (PLiD) и шаблонных твердотельные dewetting12,13,14, но они все еще имеют значительные требуется литография шаги и, таким образом, проблемы масштабируемости.
В этой рукописи мы представляем протокол нанотехнологические метод, который рассмотрит этот вопрос масштабируемости и стоимости, которая страдает принятия и использования наночастиц фильмов в широкое промышленное применение. Этот метод обработки позволяет контролировать размер производства наночастиц и интервалов, манипулируя поверхности энергий, которые диктуют самостоятельной сборки наночастиц сформирован. Здесь мы продемонстрировать использование этой методики с использованием тонкопленочных золото для производства наночастиц золота, но мы недавно опубликовали немного другую версию этого метода, с помощью фильм никеля и таким образом этот метод может использоваться с любого желаемого металла. Цель этого метода для получения наночастиц фильмов при сведении к минимуму стоимость и сложность этого процесса и таким образом мы изменили наш предыдущий подход, который использовал атомно-слоевого осаждения и наносекундного лазерного облучения на систему Ni глинозема и заменить их физическое парофазное осаждение и плита. Результатом нашей работы в системе Ni глинозема также показали приемлемый уровень управления на морфологию поверхности после dewetting15.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>100 nm SiO2/Si Substrate</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td>Thermal Oxide Wafer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alumina Sputter Target (99.5%)</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>Alumina Target</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold Wire (99.99%)</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>Gold Wire</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2O2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot Plate</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Cimarec</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH4OH</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscope</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Quanta 650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscope</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Nova Nanolab 600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter Deposition System</td>
			<td>AJA International</td>
			<td>Orion-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal Evaporator</td>
			<td>Edwards</td>
			<td>360</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

large area substrate-based nanofabrication of controllable and customizable gold nanoparticles via capped dewetting

Последние научные достижения в области использования металлических наночастиц для преобразования повышения энергоэффективности, производительности улучшение оптических устройств и хранения высокой плотности данных продемонстрировали потенциальные выгоды их использования в промышленных приложения. Эти приложения требуется точный контроль над наночастицы размер, интервал и иногда форму. Эти требования привели к использованию времени и стоимости шаги интенсивной обработки для производства наночастиц, таким образом делая переход к промышленному применению нереально. Этот протокол будет решить этот вопрос путем предоставления метода масштабируемой и доступной для большой площади производства наночастиц фильмов с улучшение наночастиц управления по сравнению с современными методами. В этой статье этот процесс будет продемонстрирована с золотом, но могут также использоваться другие металлы.

Протокол, описанные здесь была использована для нескольких металлов и показал способность производить наночастиц на подложке над большой площади, с контролируемым размером и интервалы. Рисунок 1 показывает протокол с представителя результаты показа?...

Watch this Scientific Journal Video about Large Area Substrate-Based Nanofabrication of Controllable and Customizable Gold Nanoparticles Via Capped Dewetting at JoVE.com

Large Area Substrate-Based Nanofabrication of Controllable and Customizable Gold Nanoparticles Via Capped Dewetting

Этот протокол подробности Роман нано производство метод, который может использоваться для делать фильмы управляемые и настраиваемые наночастиц на больших площадях, на основе самостоятельной сборки из dewetting ограничен металлических пленок.

Большой площади на основе субстрат нанотехнологические управляемые и настраиваемые наночастиц золота через максимум Dewetting

Recent scientific advances in the utilization of metallic nanoparticle for enhanced energy conversion efficiency, improved optical device performance, and ...

Наш протокол предоставляет методику настройки распределения наночастиц, изготовленных на субстрате, с изменением динамики выветровывания, без изменения толщины материала. Наша техника проста, но по-прежнему обеспечивает диапазон размеров частиц. Другие методы там требуют обширных литографических шагов, чтобы обеспечить контроль частиц.Наш контроль распределения частиц обеспечивает метод изготовления наночастиц, который приносит пользу исследованиям, ориентированным на преобразование солнечной энергии, создание фотонических устройств и увеличение плотности хранения данных. Обратите пристальное внимание на толщины осаждения на каждом шагу. Наша техника чрезвычайно чувствительна к толщине слоя.Видя эксперимент выполняется обеспечивает уровень детализации, которые не могут быть переданы в печати. Важно видеть примеры, движущиеся по всему процессу. Во-первых, очистить 100 нанометров диоксида кремния на кремниевом субстрате, используя ацетон промыть, а затем изопропил спирта промыть.Высушите субстрат с помощью потока азотного газа. Загрузите субстрат в систему теплового испарителя и эвакуируйте камеру, чтобы достичь желаемого давления для осаждения металлической пленки. Убедитесь, что камера эвакуирована под давлением порядка 10 до минус шести торр для удаления воздуха и водяного пара в камере.Используя систему теплового испарителя, откладываете золотую пленку при желаемой толщине, которая составляет пять нанометров в этом эксперименте. На втором этапе осаждения давление аргона составляет от одного до пяти миллиторов, и диапазон дается по мере того, как для калибровки скорости осаждения выбираются различные давления. Наша техника чрезвычайно чувствительна к толщинам пленки, как показано в наших результатах.Крайне важно откалибровать ставки осаждения до депонирования пленок, чтобы обеспечить соответствующую толщину. После осаждения, вентиляционные камеры и удалить субстрат, с отложенной металлической пленкой, от тепловой испарителя системы. Затем загрузите субстрат с отложенной металлической пленкой в систему осаждения магнетрона прямого тока и эвакуируйтесь, чтобы достичь желаемого давления для осаждения укупорки пленки.Чтобы найти образец в системе, поместите образец в блокировку нагрузки. И устройство передает образец в основную камеру осаждения, чтобы обеспечить достаточный уровень вакуума. Теперь, депозит укупорки слой желаемого материала и толщины, после аналогичной процедуры и состояния, как осаждение слоя золота.С переменной толщиной Иллюмина, в данном случае. После осаждения, вентиляционные камеры и удалить подготовленный образец из системы осаждения распыления. Поместите пятинометровую золотую пленку, увенчаннуюИллюминой, на предварительно разогретую горячую пластину при 300 градусах по Цельсию и дайте образцу дью в течение одного часа.Etch Illumina, оставляя золото и лежащий в основе субстрат с aqueous раствором гидроксида аммония и перекиси водорода при 80 градусах по Цельсию в течение одного часа. Для характеристики подготовьте образец для вакуумной совместимости путем полоскания ацетоном и изопропиловым спиртом. Затем высушите образец с помощью потока азотного газа.Изображение наночастиц пленки с помощью сканирования электронной микроскопии в условиях высокого вакуума и при высоком увеличении. Выполните анализ изображений, чтобы получить информацию о размерах наночастиц и интервалах распределения. Протокол, описанный здесь, был использован для нескольких металлов и показал способность производить наночастицы на субстрате на большой площади, с управляемыми размерами и интервалами.Здесь показаны репрезентативные результаты, которые подчеркивают способность контролировать размер и интервалы сфабрикованных наночастиц. Размер и расстояние распределения изготовленной наночастицы пленки будет зависеть от металла, субстрата, материала укупорки слоя, толщины металла и толщины укупорки слоя. Например, пятинометровая золотая пленка на диоксиде кремния с толщиной слоя оксида алюминия равна нулю, пяти, 10 и 20 нанометров приводит к среднему радиусу наночастиц 14,2, 18,4, 17,3 и 15,6 нанометров соответственно.И средний интервал между неочастицами 36,9, 56,9, 51,3 и 47,2 нанометров соответственно. Для желаемого распределения частиц решающее значение имеет точный контроль толщины слоя осаждения. В зависимости от применения наночастиц пленки, больше характеристики может потребоваться.Это будет включать в себя измерения на основе применения, такие как поглощение света и магнитные свойства. Исследования наночастиц пленки в применении могут быть выполнены с помощью этой техники, чтобы контролировать их размер частиц и распределения. Следует носить соответствующее средства индивидуальной защиты.Особенно не вступают в контакт с офортами. Избегайте контакта с горячей пластиной.

Research

JoVE Journal

Engineering

Optical Trapping of Nanoparticles

Оптический захват наночастиц

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Синтез и Функционализация легированного азотом Кубки углеродных нанотрубок наночастицами золота как корковыми пробками

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

Нанофабрикации Gate определенные GaAs / AlGaAs квантовых точек Боковые

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

Свойства Электроактивный полимер наночастицы Участие фототермические

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Капиллярная основе центробежные Микрожидкостных Прибор для размера контролируемым формирования монодисперсных микрокапель

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Strain Sensing Based on Multiscale Composite Materials Reinforced with Graphene Nanoplatelets

Штамм зондирования на основе Многомасштабное композитных материалов, армированных с графеновых нанопластинок

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

В Ситу Синтез наночастиц золота без агрегации в прослойке пространстве Layered титаната прозрачные пленки

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Плазмонная Ловушка и Высвобождение Наночастицы в мониторингу окружающей среды

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

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 ...

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

Подготовка большой площади вертикальной 2D кристалл гетеро-структур через Sulfurization переходных металлов фильмов для изготовления устройства

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...