Золотые плазмонные колечки

Плазмонные свойства наноструктур из благородных металлов «издревле» привлекают внимание исследователей, так как они могут найти (и находят) массу полезных приложений, например, это субволновая оптика, запись информации, различные биологические и химические сенсоры, спектроскопия и многое другое.

Уже несколько десятилетий нанотехнологи небезуспешно бьются над проблемой контроля размеров и формы подобных наноструктур, так как именно это позволяет управлять такой важной характеристикой, как длина волны поверхностного плазмонного резонанса. Так появляются на свет различные золотые и серебряные наноструктуры – нанопластинки, призмы, бипирамиды, наностержни, цветочки, нанооболочки, нанокубы и каркасы, декаэдры, нановелосипеды и т.п.

sc1.jpg Рис. 1. Схема метода «литография-на-проволоке».

Исследователи из группы небезызвестного Ч. Миркина придумали, как изготовить колечки из сплава Au/Ag с контролируемыми геометрическими параметрами – диаметром, длиной и толщиной. Вкратце синтез выглядит следующим образом (рис. 1). Сперва берутся металлические нанопроволочки, в которых чередуются слои никеля и серебра. Такие структуры легко формируются методом электрокристаллизации в пористых матрицах анодного оксида алюминия. Далее такие нанопроволоки обрабатывают HAuCl4, и при этом протекает реакция гальванического замещения серебра золотом:

3Ag(s) + AuCl4-(aq) = 3Ag+(aq) + Au(s) + 4Cl-(aq),

а на никелевых сегментах реакция не идёт. Далее никель можно растворить в соляной кислоте, а серебро в азотной. В результате получаются колечки с соотношением Au:Ag = 1:1.7. Если упорно вымывать серебро из сплава азотной кислотой, то образуются пористые колечки итогового состава Au:Ag = 10:1 (рис. 2). Авторы бесхитростно назвали свой метод «литография-на-проволоке» (on-wire lithography).

sc2.jpg Рис. 2. Электронные микрофотографии сегментированных нанопроволок Ag/Ni до и после осаждения золота (a и b), наноколечки Ag/Au простые и пористые (c и d).

sc3.jpg Рис. 3. Схема получения упорядоченных массивов наноколечек.

Что интересно, методика позволяет не только производить колечки в большом количестве, но и организовывать их в упорядоченные массивы. Для этого на сегментированные металлические нанопроволочки, покрытые золотом, необходимо с одной стороны напылить слой SiO2, а потом уже проводить травление (рис. 3). Этим способом ученые изготовили пары колечек (рис. 4), разделенных зазором в 100 нм, и изучили их плазмонное поведение методом гигантского комбинационного рассеяния (ГКР, SERS) с использованием красителя метиленового синего и лазера с длиной волны 633 нм. В эксперименте варьировалась длина колечка. По данным рамановской микроскопии, сигнал ГКР существенно зависел от этой длины, и максимальное усиление наблюдалось для 130 нм, что с хорошей точностью совпало с результатами моделирования. Таким образом, разработанная методика позволяет получать плазмонные наноструктуры с регулируемой частотой плазмонного резонанса.

sc4.jpg Рис. 4. Трехмерные изображения со сканирующего рамановского микроскопа и соответствующие им структуры.

Подробности можно узнать в работе Free-Standing Bimetallic Nanorings and Nanoring Arrays Made by On-Wire Lithography (DOI 10.1021/nn102495f).

По материалам:

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.7 (7 votes)
Источник(и):

1. nanometer.ru