En forskargrupp ledd av Prof. Li Yue från Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin har introducerat en självbegränsad avvätningsmekanism i fast tillstånd. Denna innovation minskar avsevärt beroendet av komplexa nanotillverkningstekniker, vilket banar väg för effektiv wafer-skala mönster av icke-nära packade (NCP) guld nanopartikeluppsättningar.
Resultaten av denna studie har publicerats i Advanced Science .
Guld nanostrukturer spelar en avgörande roll i biosensing-applikationer, men har mött känslighetsbegränsningar på grund av ohmska och strålningsförluster i metall. Det strategiska arrangemanget av guldnanostrukturer i 2D NCP-matriser kan minska strålningsförlusten och stödja en plasmonisk ytgitterresonans (SLR)-egenskap med en anmärkningsvärd ökning av två storleksordningar i känslighet teoretiskt.
I den här studien avslöjade forskarna en mekanism som kallas självbegränsad avvätning i fast tillstånd, som helt förändrar nanotillverkningstekniker för wafer-skala mönster av NCP guld nanopartikelmatriser. Genom att kombinera denna metod med en mjuk litografiprocess har de löst problemet med reproducerbarhet i samband med självmontering av kolloidala kristaller, vilket tidigare var svårt.
Denna nya metod gör det möjligt för dem att enkelt tillverka en sats av NCP-guldmatriser med konsekventa ordningsföljder och optiska egenskaper. Dessa nanopartikelmatriser visar starka SLR-egenskaper, som är användbara för att känna av små molekyler när de exciteras av ljus.
Detta framsteg, som uppnår känslig plasmonisk avkänning av molekylära interaktioner med hjälp av en enkel transmissionsinställning, kan leda till bättre bärbara enheter för att detektera små mängder ämnen.
"Vi förväntar oss att detta arbete kan öppna en dörr för känsliga SLR biosensing-applikationer och kasta ljus över bärbar kommersialisering", säger Dr. Liu Dilong, en medlem av teamet.
Mer information: Zhiming Chen et al, Self-Confined Dewetting Mechanism in Wafer-Scale Patterning of Gold Nanoparticle Arrays with Strong Surface Lattice Resonance for Plasmonic Sensing, Advanced Science (2024). DOI:10.1002/advs.202306239
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
