Одностадийное формирование наноразмерных источников широкополосного излучения без использования литографических процессов
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-3-349-353
Аннотация
В настоящей работе представлен одностадийный метод изготовления гибридных металлодиэлектрических наноструктур без использования сложных и дорогостоящих литографических процессов. Формирование массивов наночастиц происходит в процессе облучения двухслойной пленки золото-кремний с одновременным перемешиванием материалов. В работе исследована внутренняя структура полученных наночастиц с помощью методов просвечивающей сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, а также продемонстрирована их широкополосная фотолюминесценция в диапазоне 450-900 нм. Данные структуры являются перспективными в качестве источника излучения для проведения оптических измерений в составе устройств типа "лаборатория на чипе", что было показано на примере измерения спектра пропускания красителя Rhodamine B.
Об авторах
Э. Агеев
ITMO University
Россия
Россия
Эдуард Агеев
С. Коромыслов
ITMO University
Россия
Россия
Сергей Коромыслов
М. Гремилов
St. Petersburg Polytechnic University of Peter the Great
Россия
Россия
Михаил Гремилов
Д. Данилов
St. Petersburg State University
Россия
Россия
Е. Петрова
ITMO University
Россия
Россия
И. Шишкин
ITMO University
Россия
Россия
Иван Шишкин
Д. Зуев
ITMO University
Россия
Россия
Список литературы
1. Jiang R., Li B., Fang C., Wang J. Metal/semiconductor hybrid nanostructures for plasmon-enhanced applications. Advanced materials, 2014, 26, P. 5274–5309.
2. Makarov S., Sinev I., Milichko V., Komissarenko F., Zuev D., Ushakova E., Mukhin I., Yu Y., Kuznetsov A., Belov P., et al. Nanoscale generation of white light for ultrabroadband nanospectroscopy. Nano letters, 2018, 18, P. 535–539.
3. Lebedev D., Shkoldin V., Mozharov A., Larin A., Permyakov D., Samusev A., Petukhov A., Golubok A., Arkhipov A., Mukhin I. Nanoscale Electrically Driven Light Source Based on Hybrid Semiconductor/Metal Nanoantenna. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2022, 13, P. 4612–4620.
4. Gurbatov S., Puzikov V., Storozhenko D., Modin E., Mitsai E., Cherepakhin A., Shevlyagin A., Gerasimenko A., Kulinich S., Kuchmizhak A. Multigram-Scale Production of Hybrid Au–Si Nanomaterial by Laser Ablation in Liquid (LAL) for Temperature-Feedback Optical Nanosensing, Light-to-Heat Conversion, and Anticounterfeit Labeling. Appl. Mater. Interfaces, 2023, 15, P. 3336–3347.
5. Guo H., Hu Q., Zhang C., Liu H., Wu R., Pan S. Strong Plasmon-Mie Resonance in SiPd Core- Shell Nanocavity. Materials, 2023, 16, 1453.
6. Wu J., Dong M., Rigatto C., Liu Y., Lin F. Lab-on-chip technology for chronic disease diagnosis. NPJ Digital Med., 2018, 1, P. 1–11.
7. Rezaei S.D., Dong Z., Chan Y.E., Trisno J., Ng R.J.H., Ruan Q., Qiu C.-W., Mortensen N.A., Yang J.K.W. Nanophotonic Structural Colors. ACS Photonics, 2020, 8, P. 18–33.
8. De La Rica R., Stevens M. Plasmonic ELISA for the ultrasensitive detection of disease biomarkers with the naked eye. Nature nanotechnology, 2012, 7, P. 821–824.
9. Diamandis E.P. Mass Spectrometry as a Diagnostic and a Cancer Biomarker Discovery Tool: Opportunities and Potential Limitations. Molecular & Cellular Proteomics, 2004, 3, P. 367–378.
10. Loonen A.J.M., Schuurman R., van den Brule A.J.C. Highlights from the 7th European Meeting on Molecular Diagnostics. Expert review of molecular diagnostics, 2012, 12, P. 17–19.
11. Cho C.-H., Aspetti C.O., Park J., Agarwal R. Silicon coupled with plasmon nanocavities generates bright visible hot luminescence. Nature photonics, 2013, 7, P. 285–289.
12. Bouhelier A., Beversluis M., Novotny L. Characterization of nanoplasmonic structures by locally excited photoluminescence. Applied Physics Letters, 2003, 83, P. 5041–5043.
13. Lepeshov S., Krasnok A., Belov P., Miroshnichenko A. Hybrid nanophotonics Physics–Uspekhi, 2019, 61, 1035.
14. Larin A., Nomine A., Ageev E., Ghanbaja J., Kolotova L., Starikov S., Bruy‘ere S., Belmonte T., Makarov S., Zuev D. Plasmonic nanosponges filled with silicon for enhanced white light emission. Nanoscale, 2020, 12, P. 1013–1021.
15. Koromyslov S., Ageev E., Ponkratova E., Larin A., Shishkin I., Danilov D., Mukhin I., Makarov S., Zuev D. Femtosecond Laser-Assisted Formation of Hybrid Nanoparticles from Bi-Layer Gold-Silicon Films for Microscale White-Light Source. Nanomaterials, 2022, 12, 1756.
16. Dmitriev P., Lassalle E., Ding L., Pan Z., Neo D., Valuckas V., Paniagua-Dominguez R., Yang J., Demir H., Kuznetsov A. Hybrid Dielectric- Plasmonic Nanoantenna with Multiresonances for Subwavelength Photon Sources. ACS Photonics, 2023, 10, P. 582–594.
17. Tiwari S., Taneja C., Sharma V., Vasista A., Paul D., Kumar G. Dielectric Microsphere Coupled to a Plasmonic Nanowire: A Self-Assembled Hybrid Optical Antenna. Adv. Opt. Mater., 2020, 8, 1901672.
18. Zuev D., Makarov S., Mukhin I., Milichko V., Starikov S., Morozov I., Shishkin I., Krasnok A., Belov P. Fabrication of Hybrid Nanostructures via Nanoscale Laser-Induced Reshaping for Advanced Light Manipulation. Advanced Materials, 2016, 28, P. 3087–3093.
19. Adachi N.N. Eutectic reaction of gold thin-films deposited on silicon surface. Surface science, 2002, 506, P. 305–312.
20. Ruffino F., Pugliara A., Carria E., Romano L., Bongiorno C., Spinella C., Grimaldi M. Novel approach to the fabrication of Au/silica core–shell nanostructures based on nanosecond laser irradiation of thin Au films on Si. Nanotechnology, 2012, 23, 045601.
21. Zhigunov D., Evlyukhin A., Shalin A., Zywietz U., Chichkov B. Femtosecond Laser Printing of Single Ge and SiGe Nanoparticles with Electric and Magnetic Optical Resonances. ACS Photonics, 2018, 5, P. 977–983.
22. Kucherik A., Kutrovskaya S., Osipov A., Gerke M., Chestnov I., Arakelian S., Shalin A., Evlyukhin A., Kavokin A. Nano-Antennas Based on Silicon-Gold Nanostructures. Scientific Reports, 2019, 9, P. 1–6.
23. Al-Kattan A., Tselikov G., Metwally K., Popov A., Mensah S., Kabashin A. Laser Ablation-Assisted Synthesis of Plasmonic Si@Au Core-Satellite Nanocomposites for Biomedical Applications. Nanomaterials, 2021, 11, 592.
24. Ye J., Zuev D., Makarov S. Dewetting mechanisms and their exploitation for the large-scale fabrication of advanced nanophotonic systems. Int. Materials Reviews, 2019, 64, P. 439–477.
25. Makarov S.V., Milichko V.A., Mukhin I.S., Shishkin I.I., Zuev D.A., Mozharov A.M., Krasnok A.E., Belov P.A. Controllable femtosecond laserinduced dewetting for plasmonic applications. Laser Photonics Rev., 2016, 10, P. 91–99.
26. Syubaev S., Mitsai E., Starikov S., Kuchmizhak A. Laser-printed hemispherical silicon Mie resonators. Optics Letters, 2021, 46, P. 2304–2307.
27. Zhang C., Xu Y., Liu J., Li J., Xiang J., Li H., Li J., Dai Q., Lan S., Miroshnichenko A.E. Lighting up silicon nanoparticles with Mie resonances. Nat. Commun., 2018, 9, P. 1–7.
Рецензия
Для цитирования:
Агеев Э., Коромыслов С., Гремилов М., Данилов Д., Петрова Е., Шишкин И., Зуев Д. Одностадийное формирование наноразмерных источников широкополосного излучения без использования литографических процессов. Наносистемы: физика, химия, математика. 2023;14(3):349-353. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-3-349-353
For citation:
Ageev E.I., Koromyslov S.V., Gremilov M.A., Danilov D.V., Petrova E.A., Shishkin I.I., Zuev D.A. Single-step lithography-free fabrication of nanoscale broadband radiation sources. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2023;14(3):349-353. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-3-349-353
Просмотров:
3
Послать статью по эл. почте 