Необходимость миниатюризации всевозможных устройств, например биосенсоров требует поиска и разработки дешевых и экспрессных методов создания упорядоченных структур. Швейцарские ученые решили продемонстрировать достоинства метода самоорганизации на границе жидкость-жидкость (SALI - self-assembly at liquid-liquid interfaces) для воспроизводимого создания упорядоченных массивов наночастиц диаметром от 500 до 40 нм. Метод SALI схематично представлен на рис. 1. В пробирку наливается вода и гескан и помещается подложка из кремния, покрытая SiO2 или Si3N4, затем на границу раздела вода - гескан инжектируются частицы производного полистирола. На границе жидкость-жидкость происходит самоорганизация частиц полимерных частиц, которые остаются на подложке в упорядоченном состоянии после её поднятия из пробирки. Авторы статьи видят 3 причины для самоорганизации частиц на интерфейсе жидкость-жидкость. Во-первых наночастицы полимера оказываются зафиксированы на поверхности раздела, что приводит к формированию двухмерных структур на подложке. Во-вторых сохраняется латеральная подвижность частиц, что приводит к формированию конфигурации частиц в соответствии с минимумом потенциальной энергии такой системы. В-третьих между полярными и неполярными несмешивающимися жидкостями возникают особые взаимодействия. В частности электростатическое отталкивание получающееся в результате неравномерного заряда на интерфейсе является движущей силой для создания упорядоченных массивов.
Полученные массивы изучались методом РЭМ (рис. 2) Авторы отмечают, что малые частицы (100 и 40нм) упорядочены хуже, чем большие, что связывают с большей полидисперсностью малых частиц, а также более сильным влиянием броуновского движения на малые частицы.
Наконец, авторы изложили суть метода литографии с помощью частиц (Particle litography). На подложку полученным массивом частиц полимера наносилась тонкая пленка (20-30 нм) металлического хрома. Затем авторы удаляли частицы полистирола механически (скотчем). Используя хром, как маску, авторы создали массив нанопор посредством метода RIE (reactive ion etching). В полученные нанопоры были осаждены золотые наноколбочки посредством последовательного осаждения 2 нм титана, а затем 120 нм золота.
В заключение авторы статьи хотят отметить, что предложенный метод SALI является перспективным методом создания упорядоченных массивов, в котором такие параметры, как размер коллоидных частиц и расстояние между ними могут быть изменены независимо друг от друга. Авторы надеются, что описанная в статье вариант литографии не является единственным приложением метода SALI, напротив метод SALI может стать универсальным методом создания маски из частиц.
А.А.Адаменков и коллеги по материалам http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn101260f
