金屬納米點(diǎn)(nanodot)的可應(yīng)用在如催化、環(huán)境修復(fù)(environmental remediation)、DNA偵測(cè)與高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等領(lǐng)域,其中某些應(yīng)用需要周期性金屬納米點(diǎn)陣列,而目前主要制作方法包括以自組成為主的濕式化學(xué)處理與以光刻技術(shù)為主的納米圖案化技術(shù)。濕式化學(xué)處理有高產(chǎn)量的特性,但納米微粒成份必須為水溶性或具生物兼容性。而電子束光刻術(shù)與聚焦離子束等光刻工具雖能得到的排列規(guī)則且大小相近的納米點(diǎn),產(chǎn)量卻很低。
為解決這個(gè)問題,美國(guó)普林斯頓大學(xué)的研究人員發(fā)展出一個(gè)既新穎又簡(jiǎn)單的方法,來制作大面積的周期性金屬納米點(diǎn)陣列。該團(tuán)隊(duì)將此低成本、高產(chǎn)量的技術(shù)稱為熔化誘發(fā)碎裂(melting induced fragmentation, MIF)。
首先,研究人員利用納米壓印光刻技術(shù)(nanoimprint lithography, NIL)在基板上制作出金納米柵圖案,接著以單發(fā)激光脈沖熔化納米柵,在線狀液體的雷利不穩(wěn)定性(Rayleigh instability)作用下,納米柵圖案會(huì)碎裂并形成周期排列的圓型金屬納米點(diǎn)陣列。
用激光將金屬柵變成納米點(diǎn)陣列
為了進(jìn)一步改善納米點(diǎn)的周期性,在進(jìn)行金屬柵光刻術(shù)前,研究人員改用事先圖案化的基板,以加強(qiáng)控制稍后因熔化而產(chǎn)生的碎裂過程?;迳项A(yù)制的淺溝槽與金屬柵的走向垂直,有助于熔化的金屬順利流入溝槽與柵的交點(diǎn),以降低系統(tǒng)能量。因此納米點(diǎn)在原納米柵方向上的周期,不再取決于天然的MIF作用,而是由基板上淺溝槽的周期所主宰,這使納米點(diǎn)陣列的周期性變得更規(guī)律。
上述方法承襲了一般NIL技術(shù)的低成本、高產(chǎn)量特點(diǎn)。此外,寬度僅20 ns的激光脈沖對(duì)基板造成的熱效可以被忽略,因此MIF技術(shù)可以應(yīng)用在更多基板材料上,包括塑料。這個(gè)簡(jiǎn)單的制造方法可以推廣至其它材料,也能廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域如磁學(xué)、等離子學(xué)、表面增強(qiáng)型拉曼散射與其它光電組件
。詳見Nanotechnology 20, p.285310 (2009)。
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