局域表面等离激元共振效应(LSPRs)赋予等离子体纳米粒子调控光与物质相互作用的能力,使得等离激元图案阵列能够编码复杂颜色和偏振图案,有望应用于信息加密芯片领域。与上转换及半导体量子点等材料相比,等离子体纳米粒子能够长期保持颜色稳定,可解决发光纳米粒子强度不足和寿命短等难题。其中,等离激元异质纳米阵列由异质等离子体纳米粒子经周期性排列构成,具有多维度的光学可调性,有助于实现高分辨率的信息加密。
目前,等离激元阵列的可控制备主要分为两大类方法:一是传统的“自上而下”策略,如:蘸笔光刻、物理气相沉积等。该类方法具有良好的长程有序性、高重复性等优点,但材料局限大、成本高昂、操作复杂、大面积制造存在困难。二是“自下而上”的自组装策略,如:喷墨打印、模板辅助的对流组装等,该类方法的组装材料丰富,产率更高,但大多依赖静电力、毛细管力作用,对实验环境和组装条件要求苛刻,定向组装困难;且组装的多为同质等离激元二聚体阵列,图案分辨率大都处于微米范围,难以同时实现高分辨率信息表达及大面积图案化。综上,受现有制备策略限制,等离激元异质纳米阵列的可控制备及其在信息加密芯片领域的应用仍然存在挑战。
上述工作得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金等项目的支持。
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c00444
图1. Au-Ag二聚体阵列的制备流程图:(a) Au NSs阵列;(b) AMBI配体修饰改性后的Au NSs阵列;(c) 抗坏血酸作为还原剂获得3D Au-3D Ag二聚体阵列的示意图;(d) 对苯二酚作为还原剂获得3D Au-2D Ag二聚体阵列的示意图;(e) 表面旋涂PMMA光刻胶的Au NSs阵列;(f) 通过电子束光刻技术获得的图案化Au NSs阵列;(g) AMBI配体修饰改性后的图案化Au NSs阵列;(h) 图案化Au-Ag二聚体阵列。
图2. 图案化Au-Ag二聚体阵列的表征:(a) 3D Au-2D Ag二聚体阵列的低倍率SEM图像(字母:USTC,线宽:4 μm);(b-c) 图(a)中彩色方格所对应的高倍率SEM图像;(d) 3D Au-3D Ag二聚体阵列的低倍率SEM图像(字母:ISSP,线宽:2 μm);(e-f) 图(d)中彩色方格所对应的高倍率SEM图像;(g-i) 线宽分别为4 μm(USTC)、2 μm(NTU)和400 nm(CAS)的图案化3D Au-2D Ag二聚体阵列的暗场光学图像;(j-1) 线宽分别为4 μm(ISSP)、2 μm(CAS)和400 nm(CAS)的图案化3D Au-3D Ag二聚体阵列的暗场光学图像。