微米和纳米科技材料

等离子体激元纳米结构的按需3D打印

等离子体激元纳米结构的按需3D打印

聚焦电子束用于将由金和碳制成的表面结合分子转化为气相并沉积它们以构精确的金的3-D独立结构。超锐利的特征以很高的效率产生自由的电子振荡,或称为等离子体激元的准粒子。

在图案化的序列中,研究人员们使用聚焦电子束来解离表面结合的碳和金属的分子并精确沉积它们。结果是一个3-D的金碳形状(这里显示出一种让人想起甘道夫式的风格)。他们原位(生长反应器内部)纯化了这些结构以除去碳。他们测试了所产生的独立的纯金结构,用于等离子体激发行为 – 当光线撞击金属时产生电子密度的微小的、快速波动。

上述3-D打印方法可根据需要自下而上制造定制的纳米结构。该技术为几乎任何材料和表面形状的无掩模制造定制的1,2和3-D架构奠定了基础。这些材料可以具有特定的等离子体激发行为。等离振子振荡比传统技术编译更多的数据。因此,这一进步可以加速新型光源、传感器设备和超密度信息存储技术的出现。

纳米尺度(远小于光的波长)的结构可以改善等离子体的传输,或者当光照射到诸如金属的电子导体时产生的小的电子密度波。

为实现特性性质的纳米尺寸结构的3-D打印,研究人员综合设计,仿真和实验。他们使用图案排序来引导聚焦电子束诱导在一个表面上的有机金属前体分子沉积。然后,他们通过水蒸气原位纯化除去残留的碳,以产生纯金属独立的3-D纳米结构 – 与先前的除了想得到的金属还包含大量碳的2-D纳米打印相比更为先进。产生的结构类似于在其底部连接的上下金字塔的轮廓 – 在分支和尖端处显示出高的等离子体共振。

按需的3-D打印可以在几乎任何材料和表面形状上进行,将纳米尺度的光学,机械,磁性甚至多功能材料推向超出目前的极限,并为下一代光子,光伏和数据存储技术的功能等离子体结构奠定基础。

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