Международный коллектив авторов предложил свой метод нанесения (печати) коллоидных наночастиц золота с применением лазера.

К настоящему времени синтезирован и исследован широкий спектр коллоидных наночастиц. Вполне логично, что следующим шагом является интегрирование полученных коллоидных наночастиц в различные наноразмерные устройства. Стоит отметить, что ученые достигли в этом направлении определенных успехов: большая часть методов основана на комбинации молекулярной самосборки и структурированием поверхности, на которой выполняется самосборка, различными литографическими методами.

В свою очередь международный коллектив авторов предложил свой метод нанесения (печати) коллоидных наночастиц золота с применением лазера. Суть метода состоит в следующем: раствор сферических коллоидных наночастиц золота, стабилизированный молекулами CTAB (N-Цетил-N,N,N-триметиламмоний бромид) «прикапывается» на предметное стекло темнопольного оптического микроскопа. На каплю фокусируется лазерное излучение, под действием которого коллоидная наночастица золота перемещается на подложку, где фиксируется под действием ван-дер-ваальсовых сил (рис.1). Для того, чтобы избежать спонтанного «оседания» наночастиц на подложку, последняя обрабатывается катионным полиэлектролитом, чтобы придать наночастицам и поверхности подложки одинаковый по знаку заряд.

Рис. 1. а) Схематическое изображение эксперимента. б) Оптическая сила, действующая на коллоидную наночастицу золота. с) Зависимость электростатической силы, силы Ван-дер-Ваальса и суммарной силы, действующей на коллоидную наночастицу золота, от расстояния до подложки.

Очень важным обстоятельством, определяющим возможность потенциального использования предложенного метода, является точность печати. Для этого авторы статьи определили отклонение координаты наночастицы от желаемых значений (рис.2). Стоит отметить, что увеличение мощности лазера значительно уменьшает точность печати – среднее отклонение удваивается при увеличении мощности на 50% (рис.3). Этому есть несколько объяснений. Во-первых, увеличение мощности лазера приводит к увеличению площади, на которой действующая оптическая сила достаточна, для преодоления сил отталкивания, что приводит к «размазыванию» наночастицы. Во-вторых, увеличенная мощность лазера приводит к дополнительному нагреванию наночастицы и, следовательно, к более быстрой диффузии. И, наконец, в-третьих, силы, действующие вдоль аппликаты возрастают, что в купе с более слабыми радиальными силами также препятствует точному размещению наночастицы на подложке.

Рис. 2. Отклонение координат наночастиц от ожидаемых значений.

Рис. 3. Минимальная мощность лазера, необходимая для быстрой печати (наночастица за 5 с) отложена треугольниками, а минимальная мощность необходимая для точной печати отложена квадратами. По оси абсцисс отложено количество слоев полиэлектролита.

Авторы статьи утверждают, что предложенный ими метод может быть распространен на другие коллоидные наночастицы, что сделает его практическое применение более привлекательным.

По материалам: