Im CheckNano-Projekt haben wir zwei Alternativen und skalierbare Ansätze entwickelt, um mehrskalige Partikelarrays zu entwickeln, basierend auf capillary force assisted nanoparticle assembly (CAPA) und dem schnellen templatgestützten Einfangen von Silbernanokugeln mit topographisch gemusterten Polydimethylsiloxan-Formen (PDMS). Letzteres ist eine modifizierte Version des Template-Assisted Self-Assembly (TASA)-Ansatzes, bei dem die Gesamtzeit des Prozesses auf weniger als 5 min (rTASA) reduziert wurde – Abb. 1. Anstatt einzelne Partikel einzufangen, was in einem relativ niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis resultiert, fangen wir die Partikel in dicht gepackten Anordnungen ein. Dicht gepackte Partikel ergeben starke plasmonische Resonanzen, die eine Anpassung der optischen Reaktion sowohl auf der Nano- als auch auf der Makroskala ermöglichen.
Bei beiden Methoden werden topographisch strukturierte PDMS-Formen mit nanoskaligen Löchern verwendet, um die Verteilung monodisperser Nanopartikel zu strukturierten Cluster-Arrays zu lenken. Während die CAPA Methode höchste Präzision bei der Partikelpositionierung gewährleistet, was zu einer vollständig kontrollierten Anpassung der optischen Eigenschaften führt (vergleiche auch hier), bringt die rTASA Geschwindigkeit und Benutzerfreundlichkeit und eliminiert Schritte, die eine präzise Meniskuskontrolle erfordern .
Figure 1 Rapid Template assisted particle assembly (rTASA)
Zur Demonstration wurde eine Mischung aus konzentrierten Ag-Nanopartikeln (5 mg/ml, 50 nm Durchmesser), auf einem zweidimensionalen quadratischen Gitter aus PDMS abgeschieden. Schließlich wurden die optischen Transmissionsdaten der kolloidalen Musterung von CAPA und rTASA im VIS-NIR-Spektralbereich untersucht. Je nach Array-Pitch-Abstand und Anzahl der Partikel pro Falle beträgt der durchschnittliche Transmissionsabfall zwischen 20 – 80 %, was die Detektion mit einfachsten spektroskopischen Lösungen ermöglicht.
