This work was supported by the Air Force Office of Scientific Research Young Investigator Research Program (AFOSR, Grant. No. FA9550-15-1-0301).

Dikkat: bu işlemlerde kullanılan (örneğin, konsantre nitrik asit (15,698 M HNO 3) ve hidroklorik asit (6 M HCI) gibi) çeşitli kimyasal tehlikelidir. Uygun eldiven, koruyucu gözlük ve diğer güvenlik ekipmanları kullanılmalıdır. Kullanmadan önce tüm kimyasal malzemeler güvenlik bilgi formu (MSDS) bakınız. 1. Nanocube sentezi <ol><li> Reaktiflerin hazırlanması Not: etilen glikol (EG), susuz olmalıdır. su emilimini önlemek için kullanılmaz her EG Kabın kapağını kapatın. Gümüş trifloroasetat (AGC 2 F 3 O 2), bu nedenle AgC 2 F 3 O 2 çözeltisi, son aşamada hazırlanır ışığa karşı oldukça duyarlıdır. <ol><li> EG 13.5 ml NaSH, 1 mg çözülmesiyle 1.3 mM sodyum hidrosülfit hidrat (NASH) çözeltisi hazırlayın. </li><li> EG 5 ml PVP 0.1 g çözülerek, 20 mg / ml poli vinilpirolidon (PVP) çözeltisi hazırlayın. </li><li> 3 mM hy hazırlayınEG 4,9975 ml 6.0 M sıvı HCI solüsyonu 2.5 ul karıştırılarak drochloric çözeltisi. </li><li> EG 0.8 ml AGC 2 F 3 O 2 0.1 g çözülerek AgC 2 F 3 O 2 çözelti hazırlayın. </li></ol></li><li> Ekipman kurulumu <ol><li> Yuvarlak tabanlı bir şişe (RBF) ve konsantre sınıra (% 70, 15,698 M) nitrik asit HNO 3 temizleyin. HNO 3 ile RBF doldurun ve 30 dakika boyunca kapağını koydu. kapak asidi dokunur emin olun. </li><li> HNO 3 asidi sonra temiz deiyonize (Dİ) su ile tekrar RBF ve kapağı temizleyin. sonradan RBF ve kapağını kurulamak için temiz azot gazı kullanın. RTF ve kap temiz ve kuru olmalıdır. </li><li> 30 dakika HNO 3 içinde daldırarak Manyetik bir karıştırma çubuğu temizleyin. HNO 3 sonra DI su ile tekrar temizlemek ve temiz azot gazı ile kurulayın. </li><li> bir ısıtma banyosu hazırlayın. (Şekil 1A ile gösterilen) bir silikon akışkanın yerleştiriniyi kontrollü sıcaklık ile bir karıştırma ocak üstünde. Sıvı banyo sıcaklığını izlemek için harici bir termometre kullanın. 150 ° C sıcaklık ve 260 rpm karıştırma hızı ayarlayın. </li><li> Şekil 1B &#39;de gösterildiği gibi, bir kelepçe ile RBF monte edin. RBF içine (adım 1.2.3 hazırlanmış) manyetik karıştırma çubuğu yerleştirin. </li></ol></li><li> sentez prosedürü <ol><li> Isıtma banyosu içine RBF batırın (yaklaşık 10 mm derinlik sıvının içine, Şekil 1A-1B bakınız). </li><li> RBF içinde EG çözeltisi 10 ml yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. RBF kapağını koyun ve 20 dakika bekleyin. Bu adımın amacı, daha EG bu kez RBF temizlemektir. </li><li> 20 dakika sonra, kapağı çıkarın ve sonra ısıtma banyosu dışında RBF asansör, bir bertaraf kabına EG 10 ml dökün. Not: EG çözeltisi (150 ° C) sıcak ve (Şekil 1B) tüm kelepçe almak için tavsiye edilir. emin olun thmanyetik karıştırma barda düşmek değil (adım 1.2.5 bakınız). </li><li> geri ısıtma banyosu içine RBF koyun (adım 1.3.1 bakınız). </li><li> RBF içine EG 5 ml yerleştirin ve kapağını koymak için bir mikropipet kullanın. </li><li> 5 dakika bekleyin. </li><li> Kapalı RBF şapkası alın RBF içine (yukarıdaki adım 1.1.1 hazırlandığı gibi) NaSH 60 ul yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. geri kap koyun. </li><li> 2 dakika boyunca bekleyin. </li><li> Kapalı RBr şapkası al RBF içinde (yukarıdaki adım 1.1.3 gibi hazırlanan) HCI çözeltisi 500 ul yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. </li><li> Hemen önceki adımdan sonra, RBF içinde (yukarıdaki adım 1.1.2 gibi hazırlanan) PVP çözeltisi, 1.25 ml yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. geri kap koyun. </li><li> 2 dakika boyunca bekleyin. </li><li> Kapalı RBF şapkası al RBF içinde (yukarıdaki adım 1.1.4 gibi hazırlanan) AGC, 2 F 3 O 2 çözeltisi 400 ul yerleştirmek için bir mikropipet kullanın. geri kap koyun. </li><li> 2 bekleyin.5 saat. Ag nanocubes bu adımı sırasında oluşturuyoruz. Eğer mümkünse, bu süre içinde, en az oda ışığı azaltır. </li><li> 2.5 saat sonra, ısıtıcı kapatın ama altındaki sıvı yanmayı önlemek için karıştırma üzerine bırakın. Isıtma banyosu üzerinde RBF yükseltmek için (Şekil 1B gösterilen) kelepçeyi kullanın. kapağını çıkarın. </li><li> daha hızlı serinlemek sağlayacak şekilde ısıtma banyosundan RBF çıkarın. Sonra ~ 20 dakika, RBF içinde 5 ml aseton ilave edin. sırayla Vortex bunu iyi çözüm karıştırmak için. Sonunda, çözelti hacmi 12 ml&#39;dir. Şekil 2A bakınız. </li><li> mikropipet kullanın ve sekiz küçük 1.5 ml&#39;lik plastik tüplere nihai çözüm aktarın. </li><li> 10 dakika süre ile 5150 x g hızında bu sekiz tüpler santrifüjleyin. Bunun bir sonucu olarak, bütün Ag nanocubes tüplerinin alt olacaktır. Her tüpün altındaki ~ bırakarak 100 ul En süpernatan bir mikropipet kullanın. </li><li> Bunların her birinin içine DI su 1 ml doldurmak(Aşama 1.3.17 elde edilmiş) borular. Vortex ve sonikasyon (5 dk) borular. Nanocubes Şimdi esas DI su içinde süspanse edilmektedir. </li><li> Santrifüj yine sekiz tüpler 5 dakika boyunca 5150 x g&#39;de adım 1.3.18 hazırlanan. Tüm Ag nanocubes tüplerin alt kısmında olacak. Her tüpün dibinde yaklaşık 100 ul bırakarak, üst süpernatant kaldırmak için bir mikropipet kullanın. </li><li> Aşama 1.3.19 elde edilen tüplerin her birine DI su 1 ml doldurun. Vortex ve ses dalgalarına maruz tüpler. Nanocubes hemen DI su içinde süspanse edilmektedir. Bu sentezden elde edilen son nanocube çözeltisi örnek olarak Şekil 2B&#39;de de gösterilmiştir. </li></ol></li></ol> 2. Altın Film Buharlaşma Not: bir elektron ışını evaporatör alınan temiz oda slaytlar temizlenmiş üzerine bir yapışma tabakası gibi krom (Cr) hareket ederken, altın (Au), filmler biriktirilmesi için kullanıldı. buharlaştırma işlemi serbestçe buharlaşması molekülleri sağlayan bir vakum odası içinde gerçekleşirodası içinde ve daha sonra alt tabaka üzerinde süblimleşme. operasyon işlemdir: <ol><li> &quot;Otomatik Vent&quot; tuşuna basarak, odayı havalandırın. </li><li> Kubbenin açık oda kapısı ve yük yüzeyler. </li><li> Basıncı 5 × 10 -6 Torr altına kadar odacık aşağı pompalamak için kapağını kapatın ve &quot;Otomatik Pompası&quot; tuşuna basarak aşağı pompa, yaklaşık 1 saat sürer. </li><li> tarifi düzenleyin. Katman # 1: Cr, kalınlığı: 5 nm, çökelme hızı: 1 Å / sn; tabaka # 2: Au, kalınlığı: 50 nm, çökelme hızı: 2 Å / sn. </li><li> İstenilen vakum seviyesine ulaştıktan sonra, ilk metal birikim işlemi otomatik olarak &quot;Otomatik Çalıştır&quot; tuşuna basarak başlayacak. Not: birikimi sırasında, yüksek gerilim modülü açıldığında ve gerilim 10 kV. Silah rotasyon modülü açıldığında ve fikstür rotasyon 20 rpm. İlk katman tamamlandıktan sonra, sistem otomatik olarak ikinci metal cep konuma taşımak ve deposi başlayacakyon. </li><li> Tüm süreç tamamlandıktan sonra, basın &quot;Otomatik Vent&quot; odasına havalandırma ve örnek almaya. Not: Au filmin toplam kalınlığı 50 nm ve yüzey pürüzlülüğü 0.7 nm kare (RMS) ortalama tipik bir kök veren bir atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak ölçüldü. Hiçbir özel tedavi Au film biriktirme önce satın alınan cam yüzeylerde uygulandı. </li></ol> PE Katmanlar 3. Biriktirme <ol><li> Reaktiflerin hazırlanması <ol><li> sodyum klorid (NaCl) solüsyonu için, DI suyun 500 ml &#39;si ile NaCI toz, 29 g karıştırılır. </li><li> polistiren sülfonat (PSS) çözeltisi, daha sonra da, PSS stok çözeltisi 1.5 ml ilave DI suyun 500 ml &#39;si ile NaCI toz, 29 g karıştırılır. </li><li> poli (allilamin) hidroklorür (PAH) solüsyonu, daha sonra PAH 132 mg ilave DI suyun 500 ml &#39;si ile NaCI toz, 29 g karıştırılır. </li></ol></li><li> Katman-katman biriktirme Not:PSS biraz negatif yüklü ise PAH hafif pozitif olarak yüklenir. Yukarıda Bölüm 2 imal Au filmi biraz negatif yüklü olduğundan, bir PAH tabakası ilk yatırılır. PAH / PSS / PAH / PSS / PAH: Beş PE katmanları yatırmak için nasıl adımlar aşağıda detaylı olarak gösterecektir. <ol><li> İlk olarak, 5 dakika boyunca (adım 3.1.3 hazırlandı) PAH çözeltisi içine (yukarıdaki bölüm 2&#39;de imal), altın bir film daldırılmasıyla PAH katmanın. Bu yaklaşık 1 nm kalınlığında Au filmin üstünde bir PAH tabakası ile sonuçlanır. </li><li> 5 dakika sonra temiz DI suyla Au Film + 1 PAH tabaka yıkayın. </li><li> 1 dakika için (basamak 3.1.1 hazırlandı), bir NaCI çözeltisi içine Au Film + 1 PAH tabaka bırakın. </li><li> 5 dakika boyunca bir PSS çözüm haline (adım 3.2.3 sonra) Au filmi + 1 PAH katmanı daldırın. Bu PAH tabakanın üzerine yaklaşık 1 mil bir kalınlığa sahip olan bir tabaka PSS sonuçlanır. </li><li> 5 dakika sonra temiz DI suyla Au Film + 1 PAH tabakası + 1 PSS tabaka yıkayın. </li><li> Au fil daldırın1 dakika boyunca NaCI çözeltisi içine m + 1 PAH tabakası + 1 PSS katmanı. </li><li> 5 dakika boyunca PAH çözüm haline Au filmi + 1 PAH katmanı + 1 PSS katmanı daldırın. Bu PSS tabakanın üzerine yaklaşık 1 mil kalınlığında bir PAH tabakası ile sonuçlanır (yukarıdaki adım 3.2.4 hazırlandı). </li><li> 5 dakika sonra, Au filmi + 1 PAH temiz DI suyla 1 PSS + 1 PAH katmanları durulayın. </li><li> 1 dakika boyunca NaCl çözeltisi içine Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH katmanları daldırın. </li><li> 5 dakika boyunca PAH çözeltisi içine Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH katmanları daldırın. Bu (adım 3.2.7 Yukarıdaki hazırlandı) PAH tabakanın üzerine yaklaşık 1 mil bir kalınlığa sahip olan ikinci bir PSS tabakası ile sonuçlanır. </li><li> 5 dakika sonra, Au filmi + 1 PAH temiz DI suyla 1 PSS + 1 PAH + 1 PSS katmanları durulayın. </li><li> Daldırın Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH 1 dakika süreyle NaCl çözeltisi içine 1 PSS katmanları. </li><li> 5 dakika boyunca PAH çözüm haline Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH 1 PSS katmanları daldırın. Bu sonuç(Adım 3.2.10 Yukarıda hazırlanmış) PSS tabakanın üzerine yaklaşık 1 mil kalınlığında bir PAH tabakası s. </li><li> Son olarak, DI su ile Au filmi + 1 PAH + 1 PSS + 1 PAH 1 PSS + 1 PAH durulayın ve temiz azot gazı kullanılarak örnek kurutun. Not: Beş PE katmanların toplam kalınlığı 65 ° sıklığı açılarında spektroskopik elipsometre kullanarak havadan ölçülmüştür, 70 ° ve 75 °, 5.0 ± 0.1 nm&#39;lik bir kalınlığa elde edildi. </li></ol></li></ol> Cy5 Boya Moleküllerin 4. Biriktirme <ol><li> çözücü olarak DI su ile 25 mcM Cy5 çözeltisi hazırlayın. </li><li> 10 dakika boyunca 25 uM Cy5 çözeltisinin 100 ul (yukarıdaki bölüm 3&#39;de tarif edildiği gibi, beş PE tabakalar bir dizi) numunenin yüzeyinin açığa çıkarılması. İlk damla Örnek yüzeyi üzerine Cy5 çözeltisi (aşama 4.1&#39;de elde edilmiş) 100 ul dökme ve daha sonra çözelti damlasının üstüne bir kapak kayma yerleştirin. Cy5 molekülleri t içine dahil edeceko tekdüze üst PE katmanları. </li><li> 10 dakika sonra, DI suyla örnek yıkayın ve temiz bir azot gazı ile kurutun. </li></ol> Nanopatch Antenler Form Nanocubes 5. Biriktirme (NPAS) <ol><li> Bireysel NPAS optik çalışma sağlamak için distile su ile 1/100 arasında bir faktör kadar, madde 1 de elde edilmiş nanocube çözeltisi ile seyreltilir. </li><li> Temiz bir kapak slip üzerine seyreltilmiş nanocube çözeltisi (adım 5.1 hazırlandı) 20 ul&#39;lik bir damla koymak için bir mikropipet kullanın. 2 dakika için kapak astar ile temas içinde (Bölüm 4&#39;te hazırlandı) örnek yerleştirin. Burada sentez nanocubes negatif yüklü olduğu için Ag nanocubes Bu sonuçlar üst uç PAH tabakası üzerinde immobilize edilmesi ve en PAH tabakası pozitif olarak yüklenir. </li><li> 2 dakika sonra, temiz nitrojen gazı ile DI su ve kuru ile örnek durulayın. Not: 5.1 Adımları - 5.3 karanlık alan m kullanan tek NPAS optik çalışmalar için bir örnek hazırlamak için bir prosedür açıklanmaktadıricroscope (karanlık alan saçılma). yansıtma ölçümleri için bir numune hazırlamak için, benzer bir prosedür adım 5.1 olması hariç uygulandığında orijinal nanocube çözeltisi 1/10 yerine 1/100 bir faktörle seyreltilir. </li></ol> 6. Optik Ölçümler Not: Bir özel inşa optik parlaklığını / karanlık alan mikroskobu bu ölçümlerde kullanılır. NPAS uzun bir çalışma mesafesi / parlaklığını karanlık alan hedefi ile beyaz bir ışık kaynağı tarafından aydınlatılır. NPAS yansıyan / dağınık ışık aynı amaç ile toplanır. Bir iğne deliği diyafram (50 mikron çapında) tek bir nano antenlerde gelen sinyali seçmek için bir görüntü düzleminde kullanılır. Bir dijital fotoğraf makinesi renkli bir görüntü yakalamak için kullanılır. Spektrometre ve şarj akuplaj düzenli (CCD) kamera spektral verileri elde etmek için kullanılır. Floresan ölçümleri için, bir 633 mil sürekli dalga HeNe lazer uyarma için kullanılır ve sinyal spektral uzun geçiş filtresi ile filtre edildi. <ol&gt; <li> Tek NPAS Karanlık alan saçılma spektrumu <ol><li> Şekil 4C&#39;de görüldüğü gibi beyaz ışık aydınlatma altında, beyaz ışık aydınlatma altında Bölüm 5. hazırlanan örnek üzerinde tek NPAS tanımlamak, bireysel NPAS gibi parlak kırmızı veya pembe renkli noktalar görünür. </li><li> Bir çeviri aşamasında kullanılarak iğne deliği diyafram ile tek NPA hizalayın. NPA karanlık alan saçılma görüntü hala iğne deliği diyafram sonra gözlenen emin olun. </li><li> 1 sn entegrasyon süresi ile spektrometre ve CCD kamera kullanılarak NPA gelen dağınık ışık spektrumu kazanır. Boşluk alanı (50 um) NPA fiziksel boyutlarından çok daha büyük olduğu için (~ 75 mil) spektrumu NPA çevreleyen alandan sinyaline ek olarak NPA gelen dağınık ışık içerir. </li><li> herhangi NPAS olmadan bir alana örnek taşıyın ve bir 1 sn entegrasyon süresi ile başka spektrum kazanır. Bu spektrum gelen dağınık ışık temsilarka fon. </li><li> NPAS ile örnek çıkarın ve kurulum sertifikalı yansıma standart örneği yerleştirin. NPA sinyal normalleştirmek için bir 0.1 san entegrasyon süresi ile saçılan ışığın bir spektrum elde edin. </li><li> iğne deliği diyafram kapatın ve herhangi bir giriş sinyali olmadan 0.1 sn entegrasyon süresi ile bir spektrum kazanır. Bu spektrum CCD karanlık sayıları temsil eder. </li><li> aşağıdaki gibi bir NPA son saçılma spektrumu hesaplayın: <img alt="denklem 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876eq1.jpg" /> Ben NPA + arka plan, ben arka plan, beyaz ışık, karanlık CCD nerede adımlar 6.1.3 sırasıyla 6.1.4, 6.1.5 ve 6.1.6 ile ölçülen saçılma spektrumları vardır. </li><li> Saçılma rezonans tepe merkezini hesaplayarak NPA plazmon rezonans ayıklayın. 16 </li></ol></li><li> Tek N Cy5 moleküllerinin floresan geliştirmePAs <ol><li> Şekil 4C&#39;de görüldüğü gibi beyaz ışık aydınlatma altında, karanlık alanda Bölüm 5. hazırlanan örnekten tek NPAS tanımlamak, bireysel NPAS gibi parlak kırmızı veya pembe renkli noktalar görünür. </li><li> Bir çeviri aşamasında kullanılarak iğne deliği diyafram ile tek NPA hizalayın. NPA karanlık alan saçılma görüntü iğne deliği diyafram sonra yerleştirilen kamera tarafından algılanan emin olun. </li><li> beyaz ışık aydınlatma kapatın ve uyarım için kullanılan 633 nm sürekli dalga HeNe lazeri açın. </li><li> Sağ herhangi dağınık bir lazer ışığı engellemek için spektrometre girişinde önce optik yolunda bir 633 nm uzun geçiş lazer filtre yerleştirin. </li><li> 1 saniye entegrasyon süresini kullanarak Cy5 moleküllerden emisyon bir floresan spektrumu kazanır. diyafram alanı (50 mikron) NPA (~ 75 nm) fiziksel boyutundan daha büyük olduğu için bu spektrum wel olarak NPA gömülü hem moleküllerden emisyonu içeriyorNPA Çevre moleküller olarak l. </li><li> herhangi NPAS olmadan bir alana örnek taşıyın ve 1 sn entegrasyon süresi ile başka spektrum kazanır. Bu spektrum herhangi NPAS olmadan arka planda moleküllerden emisyon temsil eder. </li><li> Cy5 moleküller (a Au film ve Ag nanocubes olmayan) bir cam slayt üstüne PE tabakası ile dahil edilen, Bölüm 3 ve 4&#39;te prosedür takip edilerek bir kontrol numunesi olarak kullanılan bir ayrı numune hazırlayın. </li><li> 10 sn entegrasyon süresi kullanılarak önceki aşamada hazırlanmış olan kontrol numunesi üzerine uygulanan Cy5 moleküllerden emisyon bir floresan spektrumu elde edin. </li><li> Birim alan ve satın alma süreleri dikkate CCD karanlık sayıları, normalleşmeyi alarak adımlar 6.2.5, 6.2.6 ve 6.2.8 ölçülen floresan spektrumları kullanılarak floresan geliştirme faktörünü belirleyin. 12,14 </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Fan, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Assembled+Plasmonic+Nanoparticle+Clusters.">Self-Assembled Plasmonic Nanoparticle Clusters.</a> Science. 328 (5982), 1135-1138 (2010).</li><li>Zhang, Q., Li, W., Wen, L. -. P., Chen, J., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+Synthesis+of+Ag+Nanocubes+of+30+to+70+in+Edge+Length+with+CF3COOAg+as+a+Precursor.">Facile Synthesis of Ag Nanocubes of 30 to 70 in Edge Length with CF3COOAg as a Precursor.</a> Chem. Eur. J. 16 (33), 10234-10239 (2010).</li><li>Sun, Y., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape-Controlled+Synthesis+of+Gold+and+Silver+Nanoparticles.">Shape-Controlled Synthesis of Gold and Silver Nanoparticles.</a> Science. 298 (5601), 2176-2179 (2002).</li><li>Xia, Y., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape-Controlled+Synthesis+and+Surface+Plasmonic+Properties+of+Metallic+Nanostructures.">Shape-Controlled Synthesis and Surface Plasmonic Properties of Metallic Nanostructures.</a> MRS Bull. 30 (05), 338-348 (2005).</li><li>Ciraci, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+Ultimate+Limits+of+Plasmonic+Enhancement.">Probing the Ultimate Limits of Plasmonic Enhancement.</a> Science. 337 (6098), 1072-1074 (2012).</li><li>Chandran, S. P., Chaudhary, M., Pasricha, R., Ahmad, A., Sastry, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Gold+Nanotriangles+and+Silver+Nanoparticles+Using+Aloevera+Plant+Extract.">Synthesis of Gold Nanotriangles and Silver Nanoparticles Using Aloevera Plant Extract.</a> Biotechnol. Prog. 22 (2), 577-583 (2006).</li><li>Perez-Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marz&#225;n, L. M., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods:+Synthesis,+characterization+and+applications.">Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications.</a> Coord. Chem. Rev. 249 (17-18), 1870-1901 (2005).</li><li>Nikoobakht, B., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+Growth+Mechanism+of+Gold+Nanorods+(NRs)+Using+Seed-Mediated+Growth+Method.">Preparation and Growth Mechanism of Gold Nanorods (NRs) Using Seed-Mediated Growth Method.</a> Chem. Mater. 15 (10), 1957-1962 (2003).</li><li>Rycenga, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+Synthesis+and+Assembly+of+Silver+Nanostructures+for+Plasmonic+Applications.">Controlling the Synthesis and Assembly of Silver Nanostructures for Plasmonic Applications.</a> Chem. Rev. 111 (6), 3669-3712 (2011).</li><li>Cortie, M. B., McDonagh, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Optical+Properties+of+Hybrid+and+Alloy+Plasmonic+Nanoparticles.">Synthesis and Optical Properties of Hybrid and Alloy Plasmonic Nanoparticles.</a> Chem. Rev. 111 (6), 3713-3735 (2011).</li><li>Halas, N. J., Lal, S., Chang, W. -. S., Link, S., Nordlander, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmons+in+Strongly+Coupled+Metallic+Nanostructures.">Plasmons in Strongly Coupled Metallic Nanostructures.</a> Chem. Rev. 111 (6), 3913-3961 (2011).</li><li>Rose, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+Radiative+Processes+Using+Tunable+Plasmonic+Nanopatch+Antennas.">Control of Radiative Processes Using Tunable Plasmonic Nanopatch Antennas.</a> Nano Lett. 14 (8), 4797-4802 (2014).</li><li>Akselrod, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+the+mechanisms+of+large+Purcell+enhancement+in+plasmonic+nanoantennas.">Probing the mechanisms of large Purcell enhancement in plasmonic nanoantennas.</a> Nature Photon. 8 (11), 835-840 (2014).</li><li>Hoang, T. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+spontaneous+emission+source+using+plasmonic+nanoantennas.">Ultrafast spontaneous emission source using plasmonic nanoantennas.</a> Nat. Commun. 6, (2015).</li><li>Akselrod, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leveraging+Nanocavity+Harmonics+for+Control+of+Optical+Processes+in+2D+Semiconductors.">Leveraging Nanocavity Harmonics for Control of Optical Processes in 2D Semiconductors.</a> Nano Lett. 15 (5), 3578-3584 (2015).</li><li>Mock, J. J., Hill, R. T., Tsai, Y. -. J., Chilkoti, A., Smith, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+Dynamically+Tunable+Localized+Surface+Plasmon+Resonances+of+Film-Coupled+Nanoparticles+by+Evanescent+Wave+Excitation.">Probing Dynamically Tunable Localized Surface Plasmon Resonances of Film-Coupled Nanoparticles by Evanescent Wave Excitation.</a> Nano Lett. 12 (4), 1757-1764 (2012).</li><li>Skrabalak, S. E., Au, L., Li, X., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+synthesis+of+Ag+nanocubes+and+Au+nanocages.">Facile synthesis of Ag nanocubes and Au nanocages.</a> Nat. Protocols. 2 (9), 2182-2190 (2007).</li><li>Im, S. H., Lee, Y. T., Wiley, B., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Scale+Synthesis+of+Silver+Nanocubes:+The+Role+of+HCl+in+Promoting+Cube+Perfection+and+Monodispersity.">Large-Scale Synthesis of Silver Nanocubes: The Role of HCl in Promoting Cube Perfection and Monodispersity.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 44 (14), 2154-2157 (2005).</li><li>Moreau, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled-reflectance+surfaces+with+film-coupled+colloidal+nanoantennas.">Controlled-reflectance surfaces with film-coupled colloidal nanoantennas.</a> Nature. 492 (7427), 86-89 (2012).</li><li>Lassiter, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+Waveguide+Modes+of+Film-Coupled+Metallic+Nanocubes.">Plasmonic Waveguide Modes of Film-Coupled Metallic Nanocubes.</a> Nano Lett. 13 (12), 5866-5872 (2013).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Gümüş nanocubes kimyasal önce rapor sentezlere benzer reaksiyon koşulları kullanılarak sentezlenmiştir. 2,12,17-20 Bu sentez, 50 ila 100 nm arasında değişen bir yan uzunlukları nanocubes imalatım mümkün. Örneğin, 2.5 saat tipik bir ısıtma süresi ~ 75 nm&#39;lik bir yan uzunluğa sahip nanocubes neden olur. (&gt; 3 saat) daha büyük bir nano yol açacak daha uzun bir sentez süresi, ancak bu aynı zamanda, kesik nanocubes ya Oktahedronlar gibi farklı şekillerde neden olabilir. Nihai çözelti santrifüjlenmiş ve deiyonize su içinde yeniden süspansiyon haline ve plazmon rezonans saçılması spektrumlarında, herhangi bir değişiklik olmadan 4 ° C &#39;de bir buzdolabında, en az bir ay depolanabilir. 12 Yukarıdaki protokol sunulan işlem Ag nanocubes boyutu ve şekli RBF olarak, kapak ve bir karıştırma çubuğu temizleme ve EG çözeltisi kalitesine çok duyarlıdır. NanopartiBöyle yuvarlak veya uzun nanopartiküller gibi farklı şekillere sahip kartılması muhtemelen sentezindeki bu adımlardan biri ile ilgili bir sorun olduğunu belirten bir işarettir. Nedenle 1.1.1-1.1.4 ve 1.2.1-1.2.2 önem taşımaktadır adımları tavsiye edilir. Tek nanopatch anten toplanan saçılması spektrumu Şekil 4b&#39;de, 650 nm &#39;de güçlü bir plazmon rezonans sergileyen gösterilmiştir. Bu rezonans Ag nanocube ve yüksek kaliteli nanocubes ile mümkün Au film arasındaki boşluk bölgesi mükemmel bir mod hapsi gösterir. Ayrıca, bu tür bir spektrum elde etmek için, aynı zamanda Örnek temiz olması gereklidir, ara tabakalar (PE katmanı) üniform bir kalınlığa sahip ve temel Au filmin düzgün olduğundan emin olun. Güçlü plazmon rezonans daha bağımsız nanopatch antenleri karanlık alan görüntü Şekil 4d&#39;de gözlemlenebilir Şekil 4c&#39;de görülen verilerde onaylanmıştır yerde büyük bir floresansgeliştirme boşluk bölgede bulunan Cy5 moleküllerinin görülmektedir. Ayrıca, havaya maruz kalan ve nedenle, optik ölçümler örnek hazırlanır günde 1 ila 3 gün içinde gerçekleştirilmesi gerektiğini tavsiye edilir Ag nanocubes PVP kaplama olmasına rağmen, zaman içinde okside olduğunu belirtmek gerekir. oksitlenmelerini en aza indirmek için, nanopatch anten örnekleri, vakum ya da nitrojen gazı muhafaza edilmesi tavsiye edilir. Bu çalışmada sunulan yöntem kolloidal sentez ve katman-katman daldırma kaplama işlemi kullanarak iyi kontrol boyutlarla Ag nanocubes ve plasmonik nanopatch antenlerin imalatı sağlar. nanopartiküllerin Dar bir büyüklük dağılımına üretirken, optik ya da elektron ışını litografi gibi başka teknikler ile karşılaştırıldığında, burada sunulan teknik, düşük maliyet ve büyük ölçekli üretim için potansiyel sunmaktadır. Bu çalışmada sunulan plasmonik nanopatch antenler de büyük umut vaattasarımı ile yeni nanomalzemeler kendi makroskopik meslektaşları olmayabilir benzersiz özellikleri sergileyen. Özellikle, bu nano anten 30.000 aşan gömülü boya moleküllerinin rekor floresan geliştirme göstermiştir; 1000 12 spontan emisyon oranı geliştirmeleri; ultra hızlı spontan emisyon ve yüksek kuantum verimi. Ayrıca 13,14, bu kanıtlanmıştır harici bir dedektör veya tek modlu fiber bağlantı gerekli olduğu uygulamalar için kritik olan bu nanopatch antenler sergi çok yönlü emisyon bağlanmış yayıcılar. Nano ölçekli yama antenlerin gelecek uygulamaları, verimlilik fotoalıcılar ve fotovoltaik cihazların yüksek algılama ve kuantum bilgi işleme teknolojileri, bu tür ışık yayan diyotlar olarak çok hızlı optoelektronik cihazlar arasında değişebilir. 12-14

Son yıllarda, kolloidal nanopartiküllerin sentezi ve gelişmiş yapılara Bunların montajı hem araştırma ve endüstriyel gelişmeler büyük ilgi çekmiştir. Nanopartiküller 1-4 Kolloidal sentezi üstün boyut homojenliği, düşük maliyet ve dahil lithographically fabrikasyon nano üzerinde çeşitli avantajları vardır büyük ölçekli, paralel üretim imkanı. Böyle lokalize yüzey plasmon Polaritonlar desteklemek ve kırınım sınırından daha küçük bir hacimde ışık sınırlandırmak yeteneğine sahip olabilir gümüş (Ag) ve altın (Au) gibi metal nanopartiküller. 1,3-5 ortaya çıkan yüksek alan şiddeti bir yerel geliştirilmiş oluşturur Işık-madde etkileşimi sağlayan durum yoğunluğu nano özel edilecek. Son çalışmalar üçgen, 4,6 kafesleri, 3,4 ve çubuklar da dahil olmak üzere boyut ve şekillerde, çok geniş bir aralıkta, Ag ve Au nano-tanecikleri sentezleme prosedürleri göstermiştirBurada ele alınan nanocubes ilave olarak 4,7,8. Birkaç Ag Au nanocomponents oluşan Nanoyapılar da tasviridir özel özellikleri imal edilmiştir. 1,9-11 Burada, plasmonik nanopatch antenleri oluşturmak üzere bir çift kadar, daha da önemlisi, altta yatan Au film ile, bu Ag nanocubes Ag nanocubes sentez ve bir prosedürü göstermektedir. Ag nanocubes Au filmi arasındaki mesafe polielektrolit boşluk katmanları bir dizi kullanarak ~ 1 nm çözünürlük ile kontrol edilebilir. Ayrıca plasmonik nanopatch antenler içine örneğin bir organik boya gibi, aktif bir ortam dahil gösterilmektedir. Nanocubes Au filmi arasındaki fark bölgede güçlü sınırlı elektromanyetik alanlara nedeniyle, nanopatch antenler gömülü boya moleküllerinin yüksek gelişmiş floresans ve spontan emisyonu için de kullanılabilir. Bu çalışmada sunulan 12,13 yöntemler jeneralize olabilir diğer yayımlayıcılarına, suckolloidal katı hal kuantum noktaları 14 ya da iki boyutlu bir yarı iletken malzeme, 15 ve plazmon rezonansı olarak H nanocubes veya boşluk büyüklüğü değiştirilerek geniş bir spektral aralıkta ayarlanabilir.

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Reagents&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Ethylene glycol&amp;nbsp;</td><td>J.T. Baker</td><td>9300</td><td>Must be anhydrous</td></tr><tr><td>Sodium hydrosulfide hydrate&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>161527</td><td></td></tr><tr><td>Poly vinylpyrrolidone&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>856568</td><td></td></tr><tr><td>Hydrochroric acid BDH ARISTAR PLUS</td><td>VWR International</td><td>7647-01-0</td><td></td></tr><tr><td>Silver trifluoroacetate&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>482307</td><td>Store in dark place</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma Aldrich</td><td>48358</td><td></td></tr><tr><td>Nitric acid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>7697-37-2</td><td>concentrated (70%), for cleaning</td></tr><tr><td>Poly(allylamine) hydrochloride (PAH)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>283215</td><td></td></tr><tr><td>Polystyrene sulfonate&amp;nbsp; (PSS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>561223</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Chloride&amp;nbsp;</td><td>Macron Inc.</td><td>7647</td><td></td></tr><tr><td>Sulfo-Cyanine5 carboxylic acid (Cy5)</td><td>Lumiprobe</td><td>13390</td><td>Fluorescent dye (molecular weight: 664.76 g/mol)</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Equipments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Stirring hotplate with temperature control</td><td>VWR International</td><td>89000-338</td><td></td></tr><tr><td>Vortex mixers</td><td>VWR International</td><td>10153-834</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifuge</td><td>Thermoscientific</td><td>Model 59A</td><td></td></tr><tr><td>Silicone fluid&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>63148-62-9</td><td></td></tr><tr><td>Micro-scale</td><td>Mettler Toledo</td><td>Model ML 104/03</td><td></td></tr><tr><td>Electron-beam metal evaporator&amp;nbsp;</td><td>CHA Industries</td><td>E-beam evaporator</td><td>Located inside a clean room</td></tr><tr><td>Pre-cleaned glass slides</td><td>Schott North America, Inc.</td><td>Nexterion Glass B&amp;nbsp;</td><td>Clean room pre-cleaned</td></tr><tr><td>25-ml 24/40 round-bottom flask</td><td>VWR International</td><td>60002-290</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic stirring bar</td><td>VWR International</td><td>58948-116</td><td></td></tr><tr><td>Micropipettes (1&amp;ndash;10&amp;nbsp;ml, 10&amp;ndash;100&amp;nbsp;ml and 100&amp;ndash;1,000&amp;nbsp;ml)</td><td>VWR International</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonic cleaning bath</td><td>Branson Ultrasonic</td><td>Model 1510R-DTH</td><td></td></tr><tr><td>Stopwatch</td><td>VWR International</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf centrifugation tubes (1.5&amp;nbsp;ml)</td><td>VWR International</td><td>22364111</td><td></td></tr><tr><td>Poly(propylene) coning tubes (50&amp;nbsp;ml)</td><td>VWR International</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Home built bright/darkfield microscope</td><td></td><td></td><td>75 W Xenon white light source, Nikon BF/DF 50X ELWD&lt;br/&gt; 0.55 NA, 8.2 mm WD objective, Nikon D90 digital camera, Acton 2300i spectrometer, Photometrics CoolSnap HQ charge coupled device (CCD) camera</td></tr><tr><td>He Ne laser (633&amp;nbsp;nm), 5&amp;nbsp;mW</td><td>Newport Corp.</td><td>R-30990</td><td></td></tr><tr><td>Reflectance standard</td><td>Lab Sphere</td><td>Model SRS-99-010</td><td></td></tr><tr><td>Laser long pass filter 633&amp;nbsp;nm</td><td>Semrock</td><td>LP02-633RU-25</td><td></td></tr></tbody></table>

colloidal synthesis of nanopatch antennas for applications in plasmonics and nanophotonics

Bu plasmonik nano yama anten imal etmek için, kolloidal gümüş nanocubes sentezi ve pürüzsüz bir altın film ile kombinasyon halinde, bu kullanım için bir yöntem sunulmaktadır. Bu polielektrolit polimerlerin katman-, tabaka, yani poli (allilamin) hidroklorür (PAH) ve polistiren sülfonat (PSS) ile makroskopik alanlar üzerinde çok iyi kontrol edilen kalınlıkta ince filmlerin üretimi için ayrıntılı bir işlem içerir. Bu polielektrolit boşluk katmanları gümüş nanocubes ve altın filmi arasında bir dielektrik boşluk olarak hizmet vermektedir. nanocubes veya boşluk kalınlığı büyüklüğü kontrol edilerek, plazmon rezonans 700 nm ila yaklaşık 500 nm arasında ayarlanabilir. Sonra, nanopatch antenlerin dielektrik polimer boşluk bölgeye organik sülfo-cyanine5 karboksilik asit (Cy5) boya molekülleri birleştirmek için nasıl gösterilmektedir. Son olarak, biz büyük ölçüde spektral uyarma enerjisi ve t ile plazmon rezonans eşleştirerek Cy5 boyalarının floresan gelişmiş gösterisiO emme zirveye Cy5. Burada sunulan yöntem kolloidal sentezi ve düşük maliyetle ve büyük ölçekli üretim için potansiyele sahip bir katman-katman daldırmalı kaplama işlemi kullanılarak iyi kontrol boyutlarla plasmonik nanopatch antenlerin imalat sağlar. Bu nanopatch antenler algılama, ultra hızlı optoelektronik cihazlar ve yüksek verimli fotodedektörlerle örneğin, pratik uygulamalar için büyük umut tutun.

Burada, örnek yapı SEM görüntüleri, nanopatch antenler koleksiyonu bir yansıtma spektrumu ve tek nanopatch antenden dağılma spektrumu içeren plasmonik nanopatch antenlerin özellikleri Örnek sonuçları göstermektedir. Nanopatch antenlerin plazmon rezonansı enerji yani nanocubes büyüklüğü, dielektrik boşluk bölgesi kalınlığına bağlıdır PE tabakalarının sayısı, hem de dielektrik malzeme. Biz 75 nm ortalama kenar uzunluğu ve hafif yuvarlak köşeli Ag nanocubes elde Yukarıda belirtilen prosedürde (eğrilik yarıçapı ile 10 mil) 1-3 nm yaklaşık kalınlıkta bir PVP tabaka ile kaplı. 5 PE katmanları ve altın filmi, tam genişlikte-at-yarı maksimum 50 nm ~ içinde (FWHM) ile ~ 650 nm merkezli bir plazmon rezonans bu sonuçla birlikte. bu da bu T absorpsiyon ve emisyon dalga boyu ile iyi spektral örtüşme vardırO sırasıyla 646 ve 662 nm dalga boyunda merkezli molekülleri Cy5. Şekil 3A nanocubes yüksek konsantrasyonlu bir numuneden bir SEM görüntüsünü gösterir. Bu nanocubes 5 PE tabakaya sahip bir Au filmin üzerine çökelmiştir. Böyle SEM görüntüleri nanocube sentezinin genel kalitesini doğrulamak için kullanılır; nanocubes yoğunluğu çok yüksek olduğu için, ancak, bu örnekler daha başka optik ölçümler için kullanılmamaktadır. Buna ek olarak, yüksek yoğunluklu nedeniyle bazı nanocubes plasmonik nanopatch anten yapısının oluşturulması için gerekli olan bir yüzey üzerinde yer yoktur. Şekil 3B nanocubes bir numunesinin bir SEM görüntüsü 1/10 kat seyreltildikten bir nanocube çözeltisi kullanılarak imal gösterir. Bu örnek nanopatch antenlerin bir topluluk beyaz ışık yansıtma belirlemek için ölçülmüştür ölçümler için kullanılangenel plazmon rezonans. Şekil 3C nanocubes bir numunesinin bir SEM görüntüsü 1/100 kat seyreltildikten bir nanocube çözeltisi kullanılarak imal gösterir. Bu örnek, bağımsız bir nanopatch anten ölçümleri saçılım kullanılır. Bireysel nanopatch antenleri seyreltilmiş nanocube çözümü sağlayan kullanarak küçük bir iğne deliği kullanarak bir görüntü düzleminde mekansal izole olmak. Şekil 4A, Şekil 3B. Şekil 4B&#39;de SEM görüntüsünde gösterilene benzer bir numuneden ölçülen beyaz ışık arka plan ile normalizasyondan sonra, bir yansıtma spektrumunu göstermektedir gösterilen örneğe benzer tek nanopatch antenden dağılma spektrumunu; Şekil 3C SEM görüntüsü. Şekil 4C bir 1/10 tarafından hazırlanan nanopatch anten numunesinin bir karanlık alan görüntüsü (gösterirNikon D90 dijital kamera ile çekilen 5 PE katmanları ile bir altın film üzerine dağınık 0 seyreltilmiş nanocube çözeltisi). gözlenen parlak kırmızı noktalar tek tek nanopatch antenlerden beyaz ışık saçılması kaynaklanmaktadır. Birkaç noktalar olmayan kübik şekillerle farklı boyutlarda veya daha büyük nanopartiküller ile nanocubes bir sonucu olan, kırmızı dışındaki renkler var gözlenmektedir. Şekil 4D, iki floresan spektrumu ve Cy5 aynı PE tabakalarının sayısı ve yoğunluğu ile bir cam lam oluşan bir kontrol örneği, diğer (Şekil 3C&#39;de gösterilen bir numune içindeki gelen) tek bir nanopatch anten ölçülen bir gösterir boya molekülleri olabilir. nanopatch antene bağlanmış Cy5 moleküllerden floresan yoğunluğu cam slayt çok daha güçlüdür. Bu, gelişmiş bir uyarım hızı hem de boya molekülleri modifiye yayılma modelinin ve artan kuantum verimi kaynaklanır. 1<html> 2 uyarma spot büyüklüğü ile nanocube altındaki alanı bölerek birim alana düşen eşiğe ve normalleştirme için düzelttikten sonra, 12 biz Şekil 4D gösterilen verilerden ~ 12.000 bir donanım faktörünü elde. Bu geliştirme faktörü olmayan ışıma kayıpları artmaktadır nedeniyle yerine Ag film Au kullanımı 30.000 12 olasılıkla daha önce bildirilen değeri ile karşılaştırıldığında daha küçüktür. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig1.jpg" /> Ag nanocube sentezi için Şekil 1. Ekipman kurulumu. (A) sıcaklık kontrolü ile karıştırılır ocak üstündeki ısıtma banyosu gösteren ekipman kurulumu bir fotoğraf. Yakın sentez sırasında nanocube çözeltisi içeren yuvarlak dipli bir şişeye (RTF) kadar (B). Kurulum uygun havalandırmaya sahip davlumbaz içinde yer almaktadır.tps: //jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53876/53876fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/53876/53876fig2.jpg" /> Nanocube çözümün Şekil 2. Resimler. (A) daha küçük tüplere ve transfer edildikten sonra 2,5 saatlik sentezi ve (B) sonrasında Nanocube çözümü yeniden askıya de-iyonize su içinde. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53876/53876fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için tıklayınız .</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" width="700" /> Ag nanocubes Şekil 3. SEM karakterizasyonları. (A), konsantre nanocube numunenin SEM görüntüsü, (B), seyreltilmiş (1/10)nanocube örnek, ve (C) seyreltilmiş (1/100) nanocube örneği. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53876/53876fig3highres.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" width="700" /> Şekil nanopatch antenlerin 4. Optik karakterizasyonları. Nanopatch antenleri (non-seyreltilmiş nanocube çözeltisi) bir topluluk ölçülen (A) Normalize yansıma spektrumu. Tek nanopatch anten (B) Saçılma tayfı (1/100 seyreltilmiş nanocube çözeltisi). (C) beyaz ışık aydınlatma altında alınan bir nanopatch anten numunesinin (1/100 seyreltilmiş nanocube çözeltisi) bir karanlık alan görüntüsü. Her parlak kırmızı nokta bireysel plasmonik nanopatch anten karşılık gelir. Cy5 boyası moleküllerden (D) Floresan embedBu Cy5 boyalar (kesikli siyah çizgi) özdeş bir konsantrasyon ile bir cam slayt. karşılaştırıldığında nanopatch anten (kırmızı düz çizgi) ded <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53876/53876fig4highres.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics at JoVE.com

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

Gümüş nanocubes ve alt 10 nm boşlukları ile plasmonik nano yama antenlerin imalat kolloidal sentezi için bir protokol sunulmuştur.

Plazmonik ve Nanofotonik for Applications Nanopatch Antenlerin Kolloidal Sentezi

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

colloidal-synthesis-nanopatch-antennas-for-applications-plasmonics

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

11.0K Görüntüleme.  Duke University.  Gümüş nanocubes ve alt 10 nm boşlukları ile plasmonik nano yama antenlerin imalat kolloidal sentezi için bir protokol sunulmuştur. 

Video: Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

Template Directed Synthesis of Plasmonic Gold Nanotubes with Tunable IR Absorbance

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) membranes have been under development since the 1990's and have become a common method to template the synthesis of high aspect ratio nanostructures, mostly by electrochemical growth or pore-wetting. Recently, these membranes have become commercially available in a wide range of pore sizes and densities, leading to an extensive library of functional nanostructures being synthesized from AAO membranes. These include composite nanorods, nanowires and nanotubes made of metals, inorganic materials or polymers 3-10. Nanoporous membranes have been used to synthesize nanoparticle and nanotube arrays that perform well as refractive index sensors, plasmonic biosensors, or surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates 11-16, as well as a wide range of other fields such as photo-thermal heating 17, permselective transport 18, 19, catalysis 20, microfluidics 21, and electrochemical sensing 22, 23. Here, we report a novel procedure to prepare gold nanotubes in AAO membranes. Hollow nanostructures have potential application in plasmonic and SERS sensing, and we anticipate these gold nanotubes will allow for high sensitivity and strong plasmon signals, arising from decreased material dampening 15.

Solution-suspendable gold nanotubes with controlled dimensions can be synthesized by electrochemical deposition in porous anodic aluminum oxide (AAO) membranes using a hydrophobic polymer core. Gold nanotubes and nanotube arrays hold promise for applications in plasmonic biosensing, surface-enhanced Raman spectroscopy, photo-thermal heating, ionic and molecular transport, microfluidics, catalysis and electrochemical sensing.

Şablon Ayarlanabilir IR Absorbans ile plasmonik Altın Nanotüpler Sentez Yönetmen

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) ...

Kimya

A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and scalable technique efficiently functionalizes metallic nanoparticles with thiol-ligands in a miscible water/organic solvent mixture allowing for rapid grafting of thiol groups onto the gold nanoparticle surface. The hydrophobic ligands on the nanoparticles then quickly phase separate the nanoparticles from the aqueous based suspension and confine them to the air-fluid interface. This drives the ligand-capped nanoparticles to form monolayer domains at the air-fluid interface.&#160; The use of water-miscible organic solvents is important as it enables the transport of the nanoparticles from the interface onto template-free substrates.&#160; The flow is mediated by a surface tension gradient3,4 and creates macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle-ligand films.&#160; This self-assembly technique may be generalized to include the use of particles of different compositions, size, and shape and may lead to an efficient assembly method to produce low-cost, macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle films for wide-spread applications.

A simple, robust and scalable technique to functionalize and self-assemble macroscopic nanoparticle-ligand monolayer films onto template-free substrates is described in this protocol.

Şablon-ücretsiz Substratlarm üzerine makroskobik Nanoparçacık-ligand tabakalı Filmler işlevselleştirmek ve Öz-montajı A Tekniği

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and ...

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information support1,2,3. In this context, metal nanowires are especially desirable for realizing dense routing networks4. A prerequisite to operate such shared nanowire-based platform relies on our ability to electrically contact individual metal nanowires and efficiently excite surface plasmon polaritons5 in this information support. In this article, we describe a protocol to bring electrical terminals to chemically-synthesized silver nanowires6 randomly distributed on a glass substrate7. The positions of the nanowire ends with respect to predefined landmarks are precisely located using standard optical transmission microscopy before encapsulation in an electron-sensitive resist. Trenches representing the electrode layout are subsequently designed by electron-beam lithography. Metal electrodes are then fabricated by thermally evaporating a Cr/Au layer followed by a chemical lift-off. The contacted silver nanowires are finally transferred to a leakage radiation microscope for surface plasmon excitation and characterization8,9. Surface plasmons are launched in the nanowires by focusing a near infrared laser beam on a diffraction-limited spot overlapping one nanowire extremity5,9. For sufficiently large nanowires, the surface plasmon mode leaks into the glass substrate9,10. This leakage radiation is readily detected, imaged, and analyzed in the different conjugate planes in leakage radiation microscopy9,11. The electrical terminals do not affect the plasmon propagation. However, a current-induced morphological deterioration of the nanowire drastically degrades the flow of surface plasmons. The combination of surface plasmon leakage radiation microscopy with a simultaneous analysis of the nanowire electrical transport characteristics reveals the intrinsic limitations of such plasmonic circuitry.

Silver nanowires can simultaneously transport electrons and optical information in the form of surface plasmons. A procedure is described here to realize such a shared circuitry and the limitations at propagating both information carriers are evaluated.

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Mühendislik

Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological research. Perhaps the most widely used physical force to achieve noninvasive manipulation of small particles has been dielectrophoresis(DEP).1 However, DEP on its own lacks the versatility and precision that are desired when manipulating cells since it is traditionally done with stationary electrodes. Optical tweezers, which utilize a three dimensional electromagnetic field gradient to exert forces on small particles, achieve this desired versatility and precision.2 However, a major drawback of this approach is the high radiation intensity required to achieve the necessary force to trap a particle which can damage biological samples.3 A solution that allows trapping and sorting with lower optical intensities are optoelectronic tweezers (OET) but OET's have limitations with fine manipulation of small particles; being DEP-based technology also puts constraint on the property of the solution.4,5
This video article will describe two methods that decrease the intensity of the radiation needed for optical manipulation of living cells and also describe a method for orientation control. The first method is plasmonic tweezers which use a random gold nanoparticle (AuNP) array as a substrate for the sample as shown in Figure 1. The AuNP array converts the incident photons into localized surface plasmons (LSP) which consist of resonant dipole moments that radiate and generate a patterned radiation field with a large gradient in the cell solution. Initial work on surface plasmon enhanced trapping by Righini et al and our own modeling have shown the fields generated by the plasmonic substrate reduce the initial intensity required by enhancing the gradient field that traps the particle.6,7,8 The plasmonic approach allows for fine orientation control of ellipsoidal particles and cells with low optical intensities because of more efficient optical energy conversion into mechanical energy and a dipole-dependent radiation field. These fields are shown in figure 2 and the low trapping intensities are detailed in figures 4 and 5. The main problems with plasmonic tweezers are that the LSP's generate a considerable amount of heat and the trapping is only two dimensional. This heat generates convective flows and thermophoresis which can be powerful enough to expel submicron particles from the trap.9,10 The second approach that we will describe is utilizing periodic dielectric nanostructures to scatter incident light very efficiently into diffraction modes, as shown in figure 6.11 Ideally, one would make this structure out of a dielectric material to avoid the same heating problems experienced with the plasmonic tweezers but in our approach an aluminum-coated diffraction grating is used as a one-dimensional periodic dielectric nanostructure. Although it is not a semiconductor, it did not experience significant heating and effectively trapped small particles with low trapping intensities, as shown in figure 7. Alignment of particles with the grating substrate conceptually validates the proposition that a 2-D photonic crystal could allow precise rotation of non-spherical micron sized particles.10 The efficiencies of these optical traps are increased due to the enhanced fields produced by the nanostructures described in this paper.

Plasmonic tweezers and photonic crystal nanostructures are shown to produce useful enhancements in the efficiency and orientation control of optically trapping micro- and nano-particles.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological ...

Biyomühendislik

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications including contrast enhancement in novel magnetomotive imaging modalities, simultaneous capture&#160;and detection of circulating tumor cells (CTCs),&#160;and multimodal molecular imaging combined with photothermal therapy of cancer cells. These applications have stimulated significant interest in development of protocols for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with optical absorbance in the near-infrared (NIR) region and a strong magnetic moment. Here, we present a novel protocol for synthesis of such hybrid nanoparticles that is based on an oil-in-water microemulsion method. The unique feature of the protocol described herein is synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles of various sizes from primary blocks which also have magneto-plasmonic characteristics. This approach yields nanoparticles with a high density of magnetic and plasmonic functionalities which are uniformly distributed throughout the nanoparticle volume. The hybrid nanoparticles can be easily functionalized by attaching antibodies through the Fc moiety leaving the Fab portion that is responsible for antigen binding available for targeting.

Here, we describe a protocol for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with a strong magnetic moment and a strong near-infrared (NIR) absorbance. The protocol also includes antibody conjugation to the nanoparticles through the Fc moiety for various biomedical applications which require molecular specific targeting.

Immunotargeted sentezi Magneto-plasmonik nanoklastırlar

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Using Polystyrene-block-poly(acrylic acid)-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are encapsulated in polystyrene-block-poly(acrylic acid) (PSPAA) shells and then used as monomers for their self-assembly. Spherical PSPAA micelles upon acid treatment are known to assemble into cylindrical micelles. Exploiting this tendency, the core-shell nanoparticles are induced to aggregate, coalesce, and then transform into long chains. When more than one type of nanoparticles are used, random and block &#8220;copolymers&#8221; of nanoparticles can be obtained. Detailed procedures are reported for the PSPAA encapsulation of nanoparticles, homo- and co-polymerization of the core-shell nanoparticles, separation and purification of the resulting nanoparticle chains. Transformations of single-line chains into double- and triple-line chains are also presented. The synergy between the polymer shell and the embedded nanoparticles leads to an unusual chain-growth polymerization mode, giving long nanoparticle chains that are distinct from the products of the traditional step-growth aggregation process.

Using Polystyrene-block-polyacrylic acid-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

We report protocols for &#8220;polymerizing&#8221; various types of polymer-encapsulated metal nanoparticles into long chains of &#8220;homo-&#8220; and &#8220;co-polymers&#8221;.

Polistiren kullanma<em&gt; Bloğu</em&gt; -poli (Akrilik asit) Bunların homo- ve ko-polimerizasyon için monomer olarak metal Nanopartiküller -kaplı

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are ...

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large extinction coefficients which can be tuned across the visible spectrum. Research into the plasmonic enhancement of optical transitions has become popular, due to the possibility of altering and in some cases improving photo-absorption or emission properties of nearby chromophores such as molecular dyes or quantum dots. The electric field of the plasmon can couple with the excitation dipole of a chromophore, perturbing the electronic states involved in the transition and leading to increased absorption and emission rates. These enhancements can also be negated at close distances by energy transfer mechanism, making the spatial arrangement of the two species critical. Ultimately, enhancement of light harvesting efficiency in plasmonic solar cells could lead to thinner and, therefore, lower cost devices. The development of hybrid core/shell particles could offer a solution to this issue. The addition of a dielectric spacer between a gold nanoparticles and a chromophore is the proposed method to control the exciton plasmon coupling strength and thereby balance losses with the plasmonic gains. A detailed procedure for the coating of gold nanoparticles with CdS and ZnS semiconductor shells is presented. The nanoparticles show high uniformity with size control in both the core gold particles and shell species allowing for a more accurate investigation into the plasmonic enhancement of external chromophores.

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

Sentezi, Karakterizasyonu ve Hibrid Au / CdS ve Au / ZnS Çekirdek / Shell Nanopartiküller işlevselleştirilmesi

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

Kolloidal litografi kullanarak periyodik altın Nanocup dizilerin imalatı

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot electrons upon SPR irradiation drive reductive deposition of Pd on colloidal AuNR in the presence of [PdCl4]2-. Plasmon-driven reduction of secondary metals potentiates covalent, sub-wavelength deposition at targeted locations coinciding with electric field &#8220;hot-spots&#8221; of the plasmonic substrate using an external field (e.g., laser). The process described herein details a solution-phase deposition of a catalytically-active noble metal (Pd) from a transition metal halide salt (H2PdCl4) onto aqueously-suspended, anisotropic plasmonic structures (AuNR). The solution-phase process is amenable to making other bimetallic architectures. Transmission UV-vis monitoring of the photochemical reaction, coupled with ex situ XPS and statistical TEM analysis, provide immediate experimental feedback to evaluate properties of the bimetallic structures as they evolve during the photocatalytic reaction. Resonant plasmon irradiation of AuNR in the presence of [PdCl4]2- creates a thin, covalently-bound Pd0 shell without any significant dampening effect on its plasmonic behavior in this representative experiment/batch. Overall, plasmonic photodeposition offers an alternative route for high-volume, economical synthesis of optoelectronic materials with sub-5 nm features (e.g., heterometallic photocatalysts or optoelectronic interconnects).

A protocol for anisotropic photodeposition of Pd onto aqueously-suspended Au nanorods via localized surface plasmon excitation is presented.

Yüzey Plazmon Uyarma tarafından Kolloidal Au Nanorods üzerine Pd Photodeposition

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot ...

Preparation of Silver-Palladium Alloyed Nanoparticles for Plasmonic Catalysis under Visible-Light Illumination

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular transformations. This opens possibilities for the use of visible or near-IR light as a sustainable input to drive and control reactions when plasmonic nanoparticles supporting LSPR excitation in these ranges are employed as catalysts. Unfortunately, this is not the case for several catalytic metals such as palladium (Pd). One strategy to overcome this limitation is to employ bimetallic NPs containing plasmonic and catalytic metals. In this case, the LSPR excitation in the plasmonic metal can contribute to accelerate and control transformations driven by the catalytic component. The method reported herein focuses on the synthesis of bimetallic silver-palladium (Ag-Pd) NPs supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2) that acts as a plasmonic-catalytic system. The NPs were prepared by co-impregnation of corresponding metal precursors on the ZrO2 support followed by simultaneous reduction leading to the formation of bimetallic NPs directly on the ZrO2 support. The Ag-Pd/ZrO2 NPs were then used as plasmonic catalysts for the reduction of nitrobenzene under 425 nm illumination by LED lamps. Using gas chromatography (GC), the conversion and selectivity of the reduction reaction under the dark and light irradiation conditions can be monitored, demonstrating the enhanced catalytic performance and control over selectivity under LSPR excitation after alloying non-plasmonic Pd with plasmonic metal Ag. This technique can be adapted to a wide range of molecular transformations and NPs compositions, making it useful for the characterization of the plasmonic catalytic activity of different types of catalysis in terms of conversion and selectivity.

Presented here is a protocol for the synthesis of silver-palladium (Ag-Pd) alloy nanoparticles (NPs) supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). This system allows for harvesting energy from visible light irradiation to accelerate and control molecular transformations. This is illustrated by nitrobenzene reduction under light irradiation catalyzed by Ag-Pd/ZrO2 NPs.

Plazmonik ve Nanofotonik for Applications Nanopatch Antenlerin Kolloidal Sentezi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler