Наносферная литография ( NSL ) - это экономичный метод создания однослойных гексагонально плотно упакованных или аналогичных структур наноразмерных элементов. Обычно NSL применяет плоские упорядоченные массивы латексных или кремнеземных сфер нанометрового размера в качестве литографических масок для изготовления массивов наночастиц. [1] NSL использует самоорганизующиеся монослои сфер (обычно из полистирола , часто коммерчески доступного в виде водной суспензии) в качестве масок для испарения. Эти сферы могут быть нанесены с использованием нескольких методов , включая Ленгмюру-Блоджетта , окунание , нанесение покрытие центрифугирования , выпаривание растворителя, силу-сборку, и границы раздела воздух-воду.[2] [3] [4] [5] Этот метод использовался для изготовления массивов различных наноструктур, в том числе золотых наноточек с точно контролируемыми расстояниями. [6]
Подготовка монослоя наносферы [ править ]
Монослои наносфер, которые будут использоваться в качестве масок литографии, могут быть созданы несколькими способами:
Ленгмюра-Блоджетт - это метод осаждения, при котором наночастицы помещаются в лоток Ленгмюра-Блоджетт, плавающий на водном растворе, образуя монослой. С помощью барьеров и датчика поверхностного давления частицы автоматически сжимаются до желаемой плотности упаковки. Покрытие выполняется с такой плотностью упаковки с помощью ковша с электроприводом, в то время как барьеры поддерживают желаемую плотность упаковки частиц. Преимущества метода Ленгмюра-Блоджетт включают строгий контроль плотности упаковки частиц и толщины покрытия (могут быть созданы одно- или многослойные), а также способность покрывать большие однородные области. [3] Приготовление маски методом Ленгмюра-Блоджетт было продемонстрировано, например, с использованием частиц SiO 2.[7] и частицы полистирола. [8]
Dip Coating - это упрощенная версия метода Ленгмюра-Блоджетт. При нанесении покрытия погружением плотность упаковки наносфер не контролируется, но погружение выполняется непосредственно на раствор коллоидных частиц. Покрытие погружением - эффективный метод для применений, где не требуется точный контроль над распределением частиц. [3]
Способы нанесения покрытия центрифугированием и испарения растворителя позволяют получать большие площади частиц, но с ограниченным контролем над однородностью или толщиной слоя. [3]
Испарение растворителя осуществляется путем нанесения капельного покрытия, и это, возможно, самый простой метод получения монослоя наносфер, поскольку сферы просто падают на подложку и дают высохнуть, собираясь в монослой. Иногда подложку помещают под углом [9] или перемещают круговыми движениями [10], чтобы помочь суспензии сфер растекаться и смачивать всю поверхность.
Собранные под действием силы монослои формируются из сухого порошка наносфер, который обычно может быть получен центрифугированием суспензии наносфер. Затем порошок растирают между двумя субстратами, чтобы заставить их образовать монослой. [2] Подложки обычно покрываются полимером, таким как полидиметилсилоксан (ПДМС), чтобы способствовать адгезии и растеканию наносфер.
Метод границы раздела воздух-вода основан на формировании монослоя наносфер на поверхности водяной бани на границе раздела воздух-вода. В этом методе субстрат удерживается ниже поверхности воды, а затем вода откачивается, чтобы постепенно опускать поверхность. В конце концов, поверхность воды опускается ниже уровня подложек, и монослой на границе раздела воздух-вода осаждается на поверхность подложки. [5]
См. Также [ править ]
Внешние ссылки [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Cheung, CL; Николич, RJ; Рейнхардт, CE; Ван, Т.Ф. (2006). «Изготовление наностолбиков методом наносферной литографии» . Нанотехнологии . 17 (5): 1339–1343. Bibcode : 2006Nanot..17.1339C . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 17/5/028 .
- ^ а б Чан, Донджин; Ким, Ёнхун; Ким, Тэ Юн; Ко, Кунсук; Чон, Уньонг; Чо, Джинхан (2016). «Собираемый силой трибоэлектрический наногенератор с выработкой электроэнергии с высокой устойчивостью к влажности с использованием иерархической морфологии поверхности». Нано Энергия . 20 : 283–293. DOI : 10.1016 / j.nanoen.2015.12.021 .
- ^ a b c d Колсон, Пьер; Хенрист, Екатерина; Cloots, Руди (2013). «Наносферная литография: мощный метод контролируемого производства наноматериалов» . Журнал наноматериалов . 2013 : 1–19. DOI : 10.1155 / 2013/948510 . ISSN 1687-4110 .
- ^ C. Zhang, et al. Изготовление упорядоченных двумерных наноструктурированных массивов с использованием наносферной литографии. MethodsX 4, 2017, стр. 229-242. DOI: 10.1016 / j.mex. открытый доступ
- ^ a b Сироткин, Евгений; Apweiler, Julius D .; Огрин, Федор Юрьевич (06.07.2010). «Макроскопическое упорядочение наносфер полистирола, модифицированных карбоксилатом, самоорганизующихся на границе раздела вода-воздух». Ленгмюра . 26 (13): 10677–10683. DOI : 10.1021 / la1009658 . hdl : 10871/12027 . ISSN 0743-7463 . PMID 20423068 .
- ^ Hatzor-de Picciotto, A .; Wissner-Gross, AD; Lavallee, G .; Вайс, PS (2007). «Массивы Cu (2 +) - комплексных органических кластеров, выращенных на золотых наноточках» (PDF) . Журнал экспериментальной нанонауки . 2 (1–2): 3–11. Bibcode : 2007JENan ... 2 .... 3P . DOI : 10.1080 / 17458080600925807 .
- Перейти ↑ Ching-Mei Hsu, Stephen T. Connor, Mary X. Tang и Yi Cui (2008). "Кремниевые наностолбики и наноконусы в масштабе пластины, полученные методом сборки и травления Ленгмюра-Блоджетт" . Письма по прикладной физике . 93 (13): 133109. Bibcode : 2008ApPhL..93m3109H . DOI : 10.1063 / 1.2988893 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Arno Knapitsch, Etiennette Auffray, Джордж Barbastathis, Селин Шевалье, Чжи-Хун Се, Чон Гиль Ким, Шуай Ли, Мэттью SJ Маршалл, Радослав Mazurczyk, Pawel Modrzynski, Вивек Nagarkar, Иоаннис Papakonstantinou, Bipin Сингх, Аларик Тэйлор, Пол Лекок . «Крупномасштабное производство фотонных кристаллов на сцинтилляторах». IEEE Transactions по ядерной науке . 63 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Лю, Цзин; Чен, Чаоян; Ян, Гуансун; Чен, Юйшань; Ян, Чэн-Фу (2017-04-03). «Влияние производственных параметров метода наносферной литографии на свойства нанесенных массивов наночастиц Au-Ag» . Материалы . 10 (4): 381. Bibcode : 2017Mate ... 10..381L . DOI : 10,3390 / ma10040381 . PMC 5506964 . PMID 28772741 .
- ^ Микац, Лара; Иванда, Миля; Готич, Мариян; Яницки, Весна; Зорч, Хрвое; Янчи, Тибор; Видачек, Саня (15.10.2017). «Подложка для спектроскопии комбинационного рассеяния с усилением поверхности на основе самособирающихся сфер из полистирола с покрытием из серебра». Журнал молекулярной структуры . 1146 : 530–535. Bibcode : 2017JMoSt1146..530M . DOI : 10.1016 / j.molstruc.2017.06.016 . ISSN 0022-2860 .
