美國科學家最近發展出一種製造異質奈米微粒低聚物(heterogeneous nanoparticle oligomer)的新方法。這種名為「可重建光罩印刷」(Recontructable mask lithography, RML)的大面積奈米製備技術，此技術能在僅數奈米的寬度內，控制多達四顆奈米金屬微粒的大小、位置及形狀。低聚物陣列可做為有效的氫感測器之用。 西北大學(Northwestern University)領導此研究的Teri Odom表示，RML是第一個能在病毒大小的空間內製造金屬異質奈米微粒低聚物的方法，此方法也能製造出大面積的陣列狀奈米結構。由於能微調低聚物內的奈米金屬微粒，該團隊可將奈米結構最佳化，以配合各種電漿子的應用。 金屬奈米微粒可用來製作複雜的奈米級元件，尤其是高密度資訊儲存與光學連接元件。這些奈米材料的光學特性與所謂的「局部表面電漿子共振」直接相關。與電漿子共振頻率相近的光能激發金屬奈米微粒四周的電磁場，但這種電磁場離開微粒後就迅速衰減，因此金屬奈米微粒的間距必須在數十奈米內，才能組成新的電漿子奈米簇(nanocluster)或是低聚物。每一種奈米簇都有獨特的局部表面電漿子共振模態。 Odom的團隊針對氫氣感測應用，發展出模型來預測最佳的奈米簇，然後以RML製作出這些結構。RML結合光微影術與傾斜金屬蒸鍍法，該研究團隊先利用高角度鉻沈積，在表面含有鈦洞陣列的矽基板上建立帶狹縫的臨時遮罩，此遮罩將決定最終電漿子結構的大小及位置。RML的關鍵是研究人員能在一系列的電漿子奈米微粒沈積步驟之間，隨意增加或移除鉻狹縫遮罩。由於該團隊能個別設計每個奈米粒子，因此能建立各種不同的異質低聚物陣列。 研究團隊製造出含有金及鈀奈米微粒的大面積(~cm2)低聚物陣列，並用它們來偵測氫氣。當鈀粒子與氫結合，他們的介電特性與晶格常數會改變。分析通過結構的光便能量測這種變化。此結構能偵測低濃度(2%)與高濃度(100%)的氫，在工業安全及燃料電池產業上將大有可為。 Odom指出，氫偵測只是該團隊用來彰顯其製備技術潛力的應用之一。未來他們將持續使用電漿子異質低聚物來觀察、監控奈米級的化學反應。詳見ACS Nano | DOI: 10.1021/nn502502r。 |