Patterning of supported gold monolayers via chemical lift-off lithography.
Patterning of supported gold monolayers via chemical lift-off lithography.
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DOI：
10.3762/bjnano.8.265
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发表时间：
2017
影响因子：
3.1
通讯作者：
Weiss PS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Slaughter LS;Cheung KM;Kaappa S;Cao HH;Yang Q;Young TD;Serino AC;Malola S;Olson JM;Link S;Häkkinen H;Andrews AM;Weiss PS
在化学剥离光刻过程中，伴随着烷基硫酸盐分子被聚合物印章去除的金的支撑单分子层是一种鲜有研究的杂化材料。我们发现，聚二甲基硅氧烷(PDMS)上的这些Au-烷基硫代层是透明的、功能性的、可以在纳米、微米和毫米长度尺度上形成图案的混合界面。与其他超薄Au薄膜和纳米颗粒不同，剥离的Au-烷硫酸盐薄膜缺乏可测量的光学特征。因此，我们设计了制造、表征和模拟策略，用来询问所支持的金硫酸盐层的纳米级结构、化学功能、化学计量比和光谱特征。这些层的图案横向编码它们的功能，依赖于染料标记的互补DNA杂交的基于荧光的方法证明了这一点。可通过PDMS印章上的特征(受控接触)、在剥离之前使用图案化的Au衬底(例如，选择性湿法蚀刻)或通过在Au衬底上图案化在选定区域但不在其他区域起反应(受控反应性)来图案化支持的Au薄膜。在所有情况下，含有Au-烷硫醇层的区域具有亚纳米级的表观高度，这与分子动力学模拟预测的每个硫醇不超过1.5个Au原子的去除一致，从而呈现出单层状结构。
The supported monolayer of Au that accompanies alkanethiolate molecules removed by polymer stamps during chemical lift-off lithography is a scarcely studied hybrid material. We show that these Au–alkanethiolate layers on poly(dimethylsiloxane) (PDMS) are transparent, functional, hybrid interfaces that can be patterned over nanometer, micrometer, and millimeter length scales. Unlike other ultrathin Au films and nanoparticles, lifted-off Au–alkanethiolate thin films lack a measurable optical signature. We therefore devised fabrication, characterization, and simulation strategies by which to interrogate the nanoscale structure, chemical functionality, stoichiometry, and spectral signature of the supported Au–thiolate layers. The patterning of these layers laterally encodes their functionality, as demonstrated by a fluorescence-based approach that relies on dye-labeled complementary DNA hybridization. Supported thin Au films can be patterned via features on PDMS stamps (controlled contact), using patterned Au substrates prior to lift-off (e.g., selective wet etching), or by patterning alkanethiols on Au substrates to be reactive in selected regions but not others (controlled reactivity). In all cases, the regions containing Au–alkanethiolate layers have a sub-nanometer apparent height, which was found to be consistent with molecular dynamics simulations that predicted the removal of no more than 1.5 Au atoms per thiol, thus presenting a monolayer-like structure.
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