科学家利用激光将金属栅变成纳米点阵列

2009/9/1/8:42
金属纳米点(nanodot)的可应用在如催化、环境修复(environmental remediation)、DNA侦测与高密度数据存储等领域,其中某些应用需要周期性金属纳米点阵列,而目前主要制作方法包括以自组成为主的湿式化学处理与以光刻技术为主的纳米图案化技术。湿式化学处理有高产量的特性,但纳米微粒成份必须为水溶性或具生物兼容性。而电子束光刻术与聚焦离子束等光刻工具虽能得到的排列规则且大小相近的纳米点,产量却很低。

  为解决这个问题,美国普林斯顿大学的研究人员发展出一个既新颖又简单的方法,来制作大面积的周期性金属纳米点阵列。该团队将此低成本、高产量的技术称为熔化诱发碎裂(melting induced fragmentation, MIF)。

  首先,研究人员利用纳米压印光刻技术(nanoimprint lithography, NIL)在基板上制作出金纳米栅图案,接着以单发激光脉冲熔化纳米栅,在线状液体的雷利不稳定性(Rayleigh instability)作用下,纳米栅图案会碎裂并形成周期排列的圆型金属纳米点阵列。

用激光将金属栅变成纳米点阵列

用激光将金属栅变成纳米点阵列

  为了进一步改善纳米点的周期性,在进行金属栅光刻术前,研究人员改用事先图案化的基板,以加强控制稍后因熔化而产生的碎裂过程。基板上预制的浅沟槽与金属栅的走向垂直,有助于熔化的金属顺利流入沟槽与栅的交点,以降低系统能量。因此纳米点在原纳米栅方向上的周期,不再取决于天然的MIF作用,而是由基板上浅沟槽的周期所主宰,这使纳米点阵列的周期性变得更规律。

  上述方法承袭了一般NIL技术的低成本、高产量特点。此外,宽度仅20 ns的激光脉冲对基板造成的热效可以被忽略,因此MIF技术可以应用在更多基板材料上,包括塑料。这个简单的制造方法可以推广至其它材料,也能广泛地应用在各种领域如磁学、等离子学、表面增强型拉曼散射与其它光电组件。详见Nanotechnology 20, p.285310 (2009)。

英文链接: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/39824
















 

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