Irlandia: Badacze używają szablonów drukowanych 3D do kontrolowania i strojenia nanostruktur metalicznych

Architektura metaliczna z nanoskalowymi cechami jest bardzo potrzebna ze względu na swoje wyjątkowe właściwości elektryczne i optyczne, ale nie jest najłatwiejsza do wyprodukowania ... chyba że w grę wchodzi druk 3D. Zespół złożony z irlandzkich naukowców z Trinity College Dublin, Dublin City University i Coombe Women & Infants University Hospital opublikował dokument zatytułowany "Tunable metallic nanostructures using 3D printed nanosphere templates" na temat ich zastosowania polimeryzacji dwufotonowej do tworzenia polimeru sfery. Naukowcy mogą z łatwością kontrolować wysokość, rozmiar i "pakowanie" kulek w skali sub-mikrometrycznej, a następnie mogą tworzyć nanostruktury metaliczne, takie jak złote nanodiamenty, poprzez osadzanie złota za pomocą szablonu.

Streszczenie brzmi , "Opisano zastosowanie drukowania z użyciem dwóch fotonów w 3D w celu utworzenia szablonów do wytwarzania odtwarzalnych i przestrajalnych metalicznych nanostruktur. Podejście to pozwala zaprojektować strukturę szablonu specjalnie dla konkretnych zastosowań, np. Sterowanie przepływem płynu, wzmocniona powierzchniowo spektroskopia Ramana, wzmocniona metalem fluorescencja itd. Tutaj pokazujemy, że ta metoda oferuje doskonałą kontrolę rozmiaru, nachylenia i pakowania sfery na obu podłożach przewodzących i izolujących, w przeciwieństwie do litografii nanosfer. Złoto jest deponowane za pomocą tych szablonów, a szablon następnie usuwany za pomocą metody trawienia plazmowego. W ten sposób złote nanotriangle, nanodiamenty i nanocawiory zostały stworzone i scharakteryzowane przy użyciu SEM w celu określenia dokładności struktur w porównaniu do projektów oprogramowania. "

Dwupotonowy bezpośredni zapis laserowy pozwala na tworzenie 3D nano-funkcje z optyczną jakością powierzchni, która z kolei umożliwia tworzenie szablonów w skali nano, dzięki którym naukowcy mogą osadzać metale, dzięki czemu właściwości nanostruktury są kontrolowane przez architekturę i skład materiału.

"Ta kombinacja prowadzi do ważne właściwości elektronowe i fotoniczne, a także zastosowania w naukach przyrodniczych, takie jak przechwytywanie rzadkich komórek o wysokiej wydajności "- stwierdzają naukowcy.

Zespół wykorzystał drukowaną przez firmę Nanoscribe GmbH femtosekundową drukarkę 3D z litografią laserową do wytwarzania szablonów 3D , a następnie przeprowadzono elektrolityczne osadzanie złota.

"Folia złota o kontrolowanej grubości była elektrochemicznie nakładana przez wydrukowany szablon z komercyjnego wodny roztwór złocenia "- wyjaśniają naukowcy. "Po złożeniu zeznania,szablon drukowany złotem był traktowany plazmą tlenową (Oxford Instruments RIE) przy mocy i ciśnieniu 100 W i 100 mTorr, odpowiednio, przez okres 30 minut, w celu usunięcia nadrukowanego szablonu sferycznego. Strukturę i morfologię nadrukowanej matrycy sferycznej polimeru i otrzymanych nanostruktur badano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego Hitachi S-3000N. "

Typowa litografia nanosferowa po prostu nie obniży go, jeśli chodzi o kontrolowanie szablonu wymiary, sposoby pakowania i separacja między kulami z polimeryzacją dwufotonową z wielu powodów, dlatego zespół opierał się na szablonach drukowanych 3D.

"Rozmiar funkcji w skali nano może być kontrolowany przez określenie średnica kulek, które można wykonać podczas rysowania konstrukcji "- napisali naukowcy. "Grubość metalowych struktur może być kontrolowana podczas etapu galwanizacji."

Fakt, że zespół był w stanie wyprodukować kwadratową siatkę, jest wielką sprawą, ponieważ sześciokątne uszczelnienie kuli jest zwykle bardziej stabilne. Do analizy obrazów SEM wykorzystano oprogramowanie, a wyniki pokazują, że w tej metodzie można osiągnąć homogeniczne sfery "o ± 10 nm różnicy średnicy po wydrukowaniu". Dodatkowo nie jest konieczne spinanie i pieczenie maski fotolitograficznej, co oszczędza czas, a drukowanie 3D odbywa się w warunkach otoczenia. CD3D . / p>

"Ta metoda umożliwia wytwarzanie kul o różnej gęstości upakowania w kontrolowany sposób, co stanowi wyzwanie w litografii nanosferycznej. Co więcej, ta technika jest tańsza od złożonych systemów do pisania w nanoskali, takich jak litografia e-beam ", wyjaśnili naukowcy.

Naukowcy nauczyli się kilku interesujących rzeczy, na przykład, w jaki sposób mogli wykorzystać litografię litograficzną do kontrolowania odległość między ostrymi krawędziami nanorurek i to, że mogą one kontrolować grubość nanoskali "przez ładunek przekazywany podczas cyklu elektroosadzania."

"Uważamy, że jest to pierwsza demonstracja wytwarzania tablica diamentów wykorzystująca technikę bezpośredniego pisania laserowego połączoną z osadzaniem elektrod "- stwierdzili naukowcy.

" Główną zaletą tej technologii drukowania jest to, że każdy wzór może być wytwarzany na nieprzewodzącym podłożu, a ta technologia ma nie wymagają próżni. Uważamy, że opisane tutaj podejście pozwoli nanomateriałom, którychwłaściwości zostały zoptymalizowane przy użyciu modelowania in silico, np. przy użyciu COMSOL, do utworzenia. Materiały te znajdą szerokie zastosowanie w ultraczułym wykrywaniu, telekomunikacji i bezpieczeństwie, np. Nanobarbitach. "