June 22, 2012

DIRECT PRINTING OF NANOSTRUCTURES BY ELECTROSTATIC AUTOFOCUSSING OF INK NANODROPLETS


"Direct printing of nanostructures by electrostatic autofocussing of ink nanodroplets". P. Galliker, J. Schneider, H. Eghlidi, S. Kress, V. Sandoghdar, D. Poulikakos. NATURE COMMUNICATIONS 3, 890 (2012). DOI: 10.1038/ncomms1891

Nanotechnology, with its broad impact on societally relevant applications, relies heavily on the availability of accessible nanofabrication methods. Even though a host of such techniques exists, the flexible, inexpensive, on-demand and scalable fabrication of functional nanostructures remains largely elusive. Here we present a method involving nanoscale electrohydrodynamic ink-jet printing that may significantly contribute in this direction. A combination of nanoscopic placement precision, soft-landing fluid dynamics, rapid solvent vapourization, and subsequent self-assembly of the ink colloidal content leads to the formation of scaffolds with base diameters equal to that of a single ejected nanodroplet. The virtually material-independent growth of nanostructures into the third dimension is then governed by an autofocussing phenomenon caused by local electrostatic field enhancement, resulting in large aspect ratio. We demonstrate the capabilities of our electrohydrodynamic printing technique with several examples, including the fabrication of plasmonic nanoantennas with features sizes down to 50 nm.

La nanotecnología, con su amplio impacto en aplicaciones relevantes para la sociedad, depende fuertemente de la disponibilidad de métodos accesibles de nanofabricación. Y aún cuando existen usuarios para tales técnicas, la fabricación flexible, económica, bajo pedido y escalable de nanoestructuras funcionales sigue siendo poco accesible. Aquí se presenta un método en el ámbito de la impresión nanométrica mediante electrohidrodinámica de inyección de tinta, el cual puede contribuir significativamente en tal dirección. Una combinación de posicionadores nanoscópicos, dinámica suave de fluidos, evaporación rápida de disolventes y el autoensamblaje subsecuente de las tintas coloidales lleva a la formación de plantillas con diámetros iguales a los de una nanogota aislada que ha sido inyectada. El virtual crecimiento de nanoestructuras tridimensionales, independientemente del material, es determinado por un fenómeno de autoenfocamiento causado por el aumento en el campo electrostático local, dando lugar a una alta razón geométrica. Se demuestran las capacidades de la técnica de impresión electrohidrodinámica a partir de varios ejemplos, entre los que se incluye la fabricación de nanoantenas plasmónicas con tamaños característicos de 50 nm.

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