教育装备采购网
河南大学体育论坛580*60 第六届图书馆论坛580*60

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

教育装备采购网 2024-01-15 15:16 围观3612次

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

论文题目:Spectral Tuning of Plasmonic Activity in 3D Nanostructures via High-Precision Nano-Printing

发表期刊:Advanced Functional Materials IF: 19.924

DOI: 10.1002/adfm.202310110

  【引言】

  等离子体纳米颗粒由于具有特殊的光学特性被广泛应用于光电器件、化学和生物传感器等领域。若想调节纳米结构的等离子效应,则需要准确地制备出具有特定几何形状的3D纳米结构。目前,等离子纳米结构主要采用纳米颗粒或纳米颗粒阵列,通过纳米狭缝自组装法等手段,制备相应的等离子体纳米结构。可是,在制备等离子体纳米结构的过程中,由于受到了光刻等技术手段的限制,所制备的纳米结构多为2D平面结构。对于制备具有准确几何形状的3D等离子体纳米结构的相关研究尚属空白。

  【成果简介】

  近日,格拉茨技术大学相关团队提出了基于聚焦电子束诱导沉积(Focused Electron Beam Induced Deposition,FEBID)方法制备具有准确纳米尺度3D几何结构的等离子体纳米结构。同时,作者通过FusionScope多功能显微镜和透射电镜(TEM)对相应的3D纳米结构进行了原位几何尺寸的表征。然后,使用扫描透射电子显微镜的电子能量损失谱仪(STEM-EELS)对所制备的3D纳米结构的等离子性能进行表征。所测量的结果与相关模拟计算结果相比,两者结果相互吻合,证明了通过FEBID的方法制备3D等离子体纳米结构的可行性。相关工作以《Spectral Tuning of Plasmonic Activity in 3D Nanostructures via High-Precision Nano-Printing》为题在SCI期刊《Advanced Functional Materials 》上发表。

  本文使用的FusionScope多功能显微镜创新性地将SEM和AFM技术深度融合,利用SEM进行实时、快速、精准导航AFM针尖,实现同一时间、同一样品区域和相同条件下的SEM&AFM原位精准定位与测量;测量时也可以实时观察AFM悬臂的尖端,在不需要转移样品的情况下原位进行80° AFM与样品台同时旋转,对几乎所有样品(包括复杂样品)均可以实现无视野盲区观测;其丰富的功能选件如力曲线、导电原子力显微镜(C-AFM)和磁力显微镜(MFM)以及EDS能谱仪,可有效实现多维度同区域的高级测量。本文将简要阐述FusionScope多功能显微镜对不同平面结构的等离子体样品观测结果。

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

图1. FusionScope多功能显微镜

  【图文导读】

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

图2. 制备、清除和3D加工能力展示。(a)气体注入系统(GIS)将金属气体前驱物分子(Me2(acac)Au(III))注入到基底附近,利用聚焦电子束形成在基底上形成沉积。(b-g)展示了FEBID制备复杂构型的3D纳米结构的能力。(h)运用聚焦电子束去除碳的过程。

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

图3. 不同平面结构的等离子体测量结果。(a)利用FusionScope多功能显微镜的原位AFM功能测量的在制备后和清除后的微纳结构变化区别。(b)通过原位AFM测量的在去除前后所制备纳米结构的体积变化。(c)部分去除样品的STEM-EELS能谱。(d-l)不同设计下的等离子体测量结果。

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

图4. 利用FusionScope多功能显微镜获取用于模拟的数据。(a-b)利用FusionScope多功能显微镜中的SEM对AFM进行引导,在放置在TEM网格上的Au纳米线进行测量。(c)对FusionScope所获得的数据和TEM所获得的数据进行相互验证。(d)FusionScope测量Au纳米线的高度为24 nm,半峰宽为51 nm。

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

图5. Au纳米线的等离子性能的实验和模拟结果。(a) Au纳米线在不同能量损失下的EELS模拟结果。(b)Au纳米在不同能量损失下的EELS实验结果。(c)在纳米线的边缘部分(d)中蓝色区域的EELS实验和模拟对比结果。(e)为Au纳米线的中间部分(d)中绿色区域的EELS的模拟和实验结果。

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

图6. 可进行光谱调谐的等离子体3D纳米结构的实验和模拟结果。(a)在3D纳米结构尖端部分的EELS结果,实线为实验结果,虚线为模拟结果。(b-c)不同形貌的3D纳米结构的实验和模拟结果。(d)不同形貌的纳米结构的三个显著共振峰位置的实验和模拟结果。

  【结论】

  论文中,格拉茨技术大学相关团队通过FEBID的方法制备了具有纳米级精度的3D等离子体纳米结构。在制备相关纳米结构过程中,通过FusionScope系统对所制备的纳米结构进行了原位的几何结构表征,为模拟过程提供了数据支持。Quantum Design公司研发的FusionScope多功能显微镜,通过特有的共坐标系统,解决了原位联合显微分析中不同表征方式无法共享微区的问题,又通过优化AFM和SEM工作流给用户提供了一个清晰简单的操作流程,为原位微区信息的获取提供了极大的便利。此外,FusionScope还可以通过更换不同AFM探针,实现对样品三维形貌,力学性能,电学性能和磁学性能的综合物性表征。

  样机体验:

  为了更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务,Quantum Design中国北京样机实验室开放Fusionscope多功能显微镜样机体验活动,我们将为您提供样品测试、样机参观等机会,欢迎各位老师垂询!

多功能显微镜助力一篇AFM!3D纳米几何结构新突破

  相关产品

  1.FusionScope多功能显微镜https://www.caigou.com.cn/product/2022111627.shtml

点击进入QUANTUM量子科学仪器贸易(北京)有限公司展台查看更多 来源:教育装备采购网 作者:Quantum量子科学仪器贸易(北京)有限公司 责任编辑:逯红栋 我要投稿
校体购终极页

相关阅读

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:教育装备采购网"的所有作品,版权均属于教育装备采购网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:教育装备采购网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:XXX(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

九牧