上轉(zhuǎn)換納米粒子 (UCNP) 具有獨(dú)特的非線性光學(xué)特性，可用于顯微鏡、傳感和光子學(xué)。然而，形成具有大堆積分?jǐn)?shù)的 UCNP 的高分辨率納米和微米圖案仍然具有挑戰(zhàn)性。此外，對于納米顆粒圖案化化學(xué)如何受顆粒尺寸的影響，人們的了解還很有限。
在這里，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室Emory M. Chan探索了6?18 nm Tm3+-、Yb3+/Tm3+- 和 Yb3+/Er3+基UCNP 的直接圖案化化學(xué)，使用配體在紫外線（UV）、電子束（e-）下在 UCNP 之間形成新的離子鍵或共價(jià)鍵。光束）和近紅外（NIR）曝光。
文章要點(diǎn)
1）研究人員研究了 UCNP 尺寸對這些圖案化方法的影響，發(fā)現(xiàn) 6 nm UCNP 可以用緊湊的離子配體進(jìn)行圖案化。相比之下，較大的 UCNP 圖案化需要長鏈、可交聯(lián)的配體，以提供足夠的顆粒間距，以防止薄膜流延時(shí)發(fā)生不可逆的聚集。與使用可交聯(lián)液體單體的方法相比，圖案化方法限制了以薄膜形式沉積的 UCNP 上結(jié)合的配體的交聯(lián)反應(yīng)。
2）這種高度局部化的光/電子引發(fā)化學(xué)能夠制造具有高分辨率的密集 UCNP 圖案（UV 和 NIR 曝光時(shí)約為 1 μm；電子束時(shí) <100 nm）。研究人員采用上轉(zhuǎn)換近紅外光刻方法展示了使用廉價(jià)的連續(xù)波激光器進(jìn)行膠體材料高分辨率 2D 和 3D 光刻的潛力。沉積的 UCNP 圖案保留了其上轉(zhuǎn)換和光開關(guān)行為，可用于下一代 UCNP 應(yīng)用的圖案化光學(xué)器件。
參考文獻(xiàn)
Jia-Ahn Pan, et al, Ligand-Assisted Direct Lithography of Upconverting and Avalanching Nanoparticles for Nonlinear Photonics, J. Am. Chem. Soc., 2024
https://doi.org/10.1021/jacs.3c12850
