Template-stripped smooth Ag nanohole arrays with silica shells for surface plasmon resonance biosensing.
Template-stripped smooth Ag nanohole arrays with silica shells for surface plasmon resonance biosensing.
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DOI：
10.1021/nn202013v
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发表时间：
2011-08-23
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Oh SH
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Im H;Lee SH;Wittenberg NJ;Johnson TW;Lindquist NC;Nagpal P;Norris DJ;Oh SH
在金属薄膜中廉价、可重复且高通量地制造纳米孔径可以使等离激元、传感、光谱学、光刻和成像领域的许多应用受益。在这里，我们使用模板剥离技术，通过纳米压印光刻技术制作的硅模板，在光学厚、光滑的银薄膜中形成周期性纳米孔阵列的图案。 Ag是一种低成本材料，具有良好的光学性能，但其化学稳定性和生物相容性较差。然而，封装模板剥离的银纳米孔的薄二氧化硅壳通过保护银免于氧化以及提供坚固的表面（可以使用成熟的硅烷化学轻松地用各种生物分子进行修饰）来促进生物传感应用。共形二氧化硅壳的厚度可以通过原子层沉积精确调节，15 nm厚的二氧化硅壳可以有效防止荧光团猝灭。具有二氧化硅壳的银纳米孔阵列还可以与聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 微流体通道结合，用于荧光成像、形成支持的脂质双层以及实时、无标记的 SPR 传感。此外，与沉积的粗糙银膜相比，模板剥离银膜的光滑表面增强了折射率灵敏度。由于可以廉价地生产近厘米尺寸的纳米孔阵列，而无需使用任何额外的光刻、蚀刻或剥离，因此该方法可以促进金属纳米孔阵列在等离激元和生物传感中的广泛应用。
Inexpensive, reproducible and high-throughput fabrication of nanometric apertures in metallic films can benefit many applications in plasmonics, sensing, spectroscopy, lithography and imaging. Here we use template stripping to pattern periodic nanohole arrays in optically thick, smooth Ag films with a silicon template made via nanoimprint lithography. Ag is a low-cost material with good optical properties, but it suffers from poor chemical stability and biocompatibility. However, a thin silica shell encapsulating our template-stripped Ag nanoholes facilitates biosensing applications by protecting the Ag from oxidation as well as providing a robust surface that can be readily modified with a variety of biomolecules using well-established silane chemistry. The thickness of the conformal silica shell can be precisely tuned by atomic layer deposition, and a 15-nm-thick silica shell can effectively prevent fluorophore quenching. The Ag nanohole arrays with silica shells can also be bonded to polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic channels for fluorescence imaging, formation of supported lipid bilayers, and real-time, label-free SPR sensing. Additionally, the smooth surfaces of the template-stripped Ag films enhance refractive index sensitivity compared with as-deposited, rough Ag films. Because nearly centimeter-sized nanohole arrays can be produced inexpensively without using any additional lithography, etching or lift-off, this method can facilitate widespread applications of metallic nanohole arrays for plasmonics and biosensing.
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