Litografia nanosfery
Litografia nanosfer ( NSL ) jest ekonomiczną techniką generowania jednowarstwowych, gęsto upakowanych heksagonalnych lub podobnych wzorów cech w nanoskali . Ogólnie rzecz biorąc, NSL stosuje płaskie uporządkowane układy kulek lateksowych lub krzemionkowych wielkości nanometrów jako maski litograficzne do wytwarzania układów nanocząstek. NSL wykorzystuje samoorganizujące się monowarstwy kul (zwykle wykonane z polistyrenu , często dostępne w handlu jako zawiesina wodna) jako maski przeciwodparowujące. Te kule można osadzać za pomocą wielu metod, w tym Langmuira-Blodgetta , Powlekanie zanurzeniowe , powlekanie wirowe , odparowywanie rozpuszczalników, montaż na siłę i interfejs powietrze-woda. Ta metoda została wykorzystana do wytworzenia macierzy różnych nanowzorców, w tym złotych nanokropek z precyzyjnie kontrolowanymi odstępami.
Przygotowanie monowarstwy nanosfery
Monowarstwy nanosfer, które mają służyć jako maski litograficzne, można tworzyć na wiele sposobów:
Langmuira-Blodgetta to metoda osadzania, w której nanocząstki są umieszczane w rynnie Langmuira-Blodgetta unoszącej się na roztworze wodnym, tworząc monowarstwę. Za pomocą barier i czujnika nacisku powierzchniowego cząstki są automatycznie kompresowane do pożądanej gęstości upakowania. Powlekanie odbywa się w tej gęstości upakowania za pomocą zmotoryzowanego czerpaka, podczas gdy bariery utrzymują pożądaną gęstość upakowania cząstek. Zaletą metody Langmuira-Blodgetta jest ścisła kontrola gęstości upakowania cząstek i grubości powłoki (można tworzyć warstwy jedno lub wielowarstwowe), a także możliwość pokrywania dużych, jednorodnych obszarów. Wykonywanie masek metodą Langmuira-Blodgetta zostało zademonstrowane na przykład przy użyciu SiO2 2 cząstki i cząsteczki polistyrenu.
Dip Coating to uproszczona wersja metody Langmuir-Blodgett. W przypadku powlekania zanurzeniowego gęstość upakowania nanosfer nie jest kontrolowana, ale zanurzanie odbywa się bezpośrednio na roztworze cząstek koloidalnych. Powlekanie zanurzeniowe jest skuteczną metodą w zastosowaniach, w których nie jest wymagana precyzyjna kontrola rozkładu cząstek.
Metody Spin Coating i odparowanie rozpuszczalnika umożliwiają wytwarzanie dużych obszarów cząstek, ale przy ograniczonej kontroli nad jednorodnością lub grubością warstwy.
Odparowanie rozpuszczalnika odbywa się za pomocą powlekania kropelkowego i jest prawdopodobnie najprostszą metodą wytwarzania monowarstwy nanosfer, ponieważ kulki są po prostu upuszczane na podłoże i pozostawiane do wyschnięcia, samoorganizujące się w monowarstwę. Czasami podłoże jest ustawiane pod kątem lub poruszane okrężnymi ruchami, aby pomóc zawiesinie kulek rozprowadzić i zwilżyć całą powierzchnię.
Monowarstwy składane na siłę są tworzone z suchego proszku nanosfer, który zazwyczaj można otrzymać przez odwirowanie zawiesiny nanosfer. Proszek jest następnie wcierany między dwa podłoża, aby wcisnąć je w monowarstwę. Podłoża są zwykle powlekane polimerem, takim jak polidimetylosiloksan (PDMS), aby promować adhezję i rozprzestrzenianie się nanosfer.
Metoda granicy faz woda-powietrze polega na tworzeniu monowarstwy nanosfer na powierzchni kąpieli wodnej, na granicy faz woda-powietrze. W tej metodzie podłoże jest utrzymywane pod powierzchnią wody, a następnie woda jest wypompowywana w celu stopniowego obniżenia powierzchni. Ostatecznie powierzchnia wody zostaje obniżona poniżej poziomu podłoża, a monowarstwa na granicy faz powietrze-woda osadza się na powierzchni podłoża.