Challenges on Optical Printing of Colloidal Nanoparticles

While colloidal chemistry provides ways to obtain a great variety of nanoparticles with different shapes, sizes, material composition, and surface functions, their controlled deposition and combination on arbitrary positions of substrates remains a considerable challenge. Over the last ten years, optical printing arose as a versatile method to achieve this purpose for different kinds of nanoparticles. In this article, we review the state of the art of optical printing of single nanoparticles and discuss its strengths, limitations, and future perspectives, by focusing on four main challenges: printing accuracy, resolution, selectivity, and nanoparticles photostability.Fil: Violi, Ianina Lucila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Universidad Nacional de San Martin. Instituto de Nanosistemas; ArgentinaFil: Martínez, Luciana Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Barella, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Zaza, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Chvátal, Lukás. Czech Academy of Sciences; República ChecaFil: Zemánek, Pavel. Czech Academy of Sciences; República ChecaFil: Gutierrez, Marina Veronica. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Delta; ArgentinaFil: Paredes, María Yanela. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Delta; ArgentinaFil: Scarpettini, Alberto Franco. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Delta; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Olmos Trigo, Jorge. Donostia International Physic Center; EspañaFil: Pais, Valeria Rocío. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Díaz Nóblega, Iván Agustín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Cortés, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Ludwig Maximilians Universitat. Katholisch - Theologische Fakultat; AlemaniaFil: Sáenz, Juan José. Donostia International Physic Center; EspañaFil: Bragas, Andrea Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Gargiulo, Julian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Ludwig Maximilians Universitat. Katholisch - Theologische Fakultat; AlemaniaFil: Stefani, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentin

Kinetic and plasmonic properties of gold nanorods adsorbed on glass substrates

Monodisperse gold nanorods with different sizes were synthesized and adsorbed on chemically modified glass substrates. Influence of surfactant molar concentration on nanorod adsorption was studied and the optimum range was determined. During substrate coverages we monitored the growth of longitudinal localized surface plasmon resonances at short times due to density increase of isolated nanorods and, at longer times, their subsequent decrease and a concurrent growth of coupling resonances owing to nanoparticle surface mobility and aggregation. Temporal evolution of amplitudes of resonance peaks in extinction spectra and nanorod counting statistics in electron micrographs were used to model both coverage and aggregation processes, as exponential-like functions of time. Their characteristic times and saturation values were analyzed and related to kinetic parameters, nanorod dimensions and extinction coefficients. This work can be used as a predictive tool to prepare plasmonic substrates with desired optical resonances.Fil: Gutiérrez, Marina Verónica. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Delta; ArgentinaFil: Scarpettini, Alberto Franco. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Delta; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Coverage and aggregation of gold nanoparticles on silanized glasses

We study the dynamics of the coverage and aggregation of gold nanoparticles over organosilanized glass substrates for different sizes of nanoparticles. We present measurements of extinction spectra and nanoparticle counting statistics and demonstrate that both methods are equivalent describing those processes. We introduce models that describe the mentioned dynamics, which are characterized by an exponential-like function with two relevant parameters: a saturation value and a characteristic time. The electrostatic repulsion plays a significant role in both processes. The aggregation is dominated by the mobility of the isolated nanoparticles, which first join in dimers and, further in time, in clusters of higher number of nanoparticles. © 2010 American Chemical Society.Fil: Scarpettini, Alberto Franco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bragas, Andrea Veronica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Harmonic demodulation and minimum enhancement factors in field-enhanced near-field optical microscopy

Field enhanced scanning optical microscopy (FESOM) relies on the design and fabrication of plasmonic probes which had to provide optical and chemical contrast at the nanoscale. In order to do so, the scattering containing the near field information recorded in a FESOM experiment, has to surpass the background light, always present due multiple interferences between the macroscopic probe and sample. In this work, we show that when the probe-sample distance is modulated with very low amplitude, the higher the harmonic demodulation is, the better the ratio between the near field signal and the interferometric background results. The choice of working at a given n harmonic is dictated by the experiment when the signal at the n+1 harmonic goes below the experimental noise. We demonstrate that the optical contrast comes from the nth-derivative of the near field scattering, amplified by the interferometric background. By modeling the far and near field we calculate the probe-sample approach curves, which fit very well the experimental ones. After taking a great amount of experimental data for different probes and samples, we conclude with a table of the minimum enhancement factors needed to have optical contrast with FESOM.Fil: Scarpettini, Alberto Franco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Electrónica Cuántica; ArgentinaFil: Bragas, Andrea Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Recubrimiento controlado de sustratosde vidrio con nanobastones metálicos

RESUMENSe realizó la síntesis de nanobastones de oro monodispersos con una eficiencia superior al 80% sobre el total de nanopartículas, caracterizado por una resonancia plasmónica longitudinal cercana a los 800 nm. Se modificaron superficialmente sustratos de vidrio y se los recubrió con los nanobastones sintetizados, con control de la densidad superficial. Se monitoreó la dinámica del recubrimiento a través de espectros de extinción, y se observó una densidad máxima de saturación dada por repulsión electrostática y un tiempo característico del proceso. Luego de alcanzada la saturación de nanobastones por unidad de área se observa un ensanchamiento de las resonancias hacia el infrarrojo, debido a interacciones entre los nanobastones por producirse agregaciones sobre la superficie. Estos resultados tienen aplicación inmediata en el diseño y fabricación de dispositivos plasmónicos, por ejemplo en el sensado molecular

Optical imaging with subnanometric vertical resolution using nanoparticle-based plasmonic probes

We present images with subnanometric optical resolution using novel metal nanoparticle-based probes in a Field Enhancement Scanning Optical Microscope. The probe is built of silica microspheres decorated with silver nanoparticles, which act as enhancers of the optical field. The optical resolution is dependent on the wavelength and polarization of the exciting field, and the approach curves reveal the enhancement due to cavity modes between the plasmonic probe and the sample. © 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.Fil: Scarpettini, Alberto Franco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pellegri, Nora Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bragas, Andrea Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Assessment of a non-linear diffusive-convective model for the ISOVPE MCT growth

Hg1-uCduTe (MCT) is the most important semiconductor for infrared detection. The ISOVPE technique allows good quality MCT epilayers . For technological and scientific reasons it is interesting to have a model which accurately describes this MCT growth technique. Hence, a non-linear diffusion-convection problem which describes ISOVPE MCT film growth was numerically solved by means of discrete mathematics. It has been found that the model describes a diffusion-limited process in accordance with the experimental evidence. As the theoretical and experimental composition profiles were remarkably different in accordance with other authors, it was supposed in the model that a finite rate in the surface reaction enabled a good fit. A numerical value of the surface reaction constant rate was obtained for the experimental conditions of this work which enabled us to determine that the deposition rate has a mixed control. It is expected that the control of the surface reaction rate becomes more important when a lower growth temperature is used.Fil: Moyano, Edgardo A.. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Scarpettini, Alberto Franco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Ministerio de Defensa. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Gilabert, Ulises Eduardo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Trigubo, Alicia Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas de las Fuerzas Armadas. Centro de Investigaciones en Sólidos; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentin

Growth kinetics of ISOVPE HgCdTe epilayers obtained on alloyed CdTe substrates with different crystalline orientations

Hg1-xCdxTe (MCT) epilayers were grown on (1 1 1)Cd, (1 1 1)Te, (1 1 0) and (1 0 0) CdZnTe and CdTeSe substrates by isothermal vapor phase epitaxy (ISOVPE). The growth kinetics of the epilayers were studied by a non-linear diffusive convective model for the ISOVPE MCT growth, which was assessed in a previous paper . The non-linear diffusion–convection problem, which describes ISOVPE MCT film growth, was numerically solved by means of discrete mathematics. As the theoretical and experimental composition profiles were remarkably different in accordance with the epilayers grown over pure CdTe substrates, in the model a finite rate in the surface reaction rate constant that enabled a good fit was assumed. The numerical value of the surface reaction rate constant was similar for all the studied substrates and crystalline orientations, hence the results enabled us to determine that the deposition rate has a mixed control for the experimental conditions of this work. This isotropic characteristic of the ISOVPE technique for pure and alloyed CdTe substrates is remarkable, quite different from other MCT growth techniques as MBE or MOCVD.Fil: Gilabert, Ulises Eduardo. Secretaría de Industria y Minería. Servicio Geológico Minero Argentino; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Moyano, Edgardo A.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Scarpettini, Alberto Franco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Delta; ArgentinaFil: Trigubo, Alicia Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas de las Fuerzas Armadas. Centro de Investigaciones en Sólidos; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; Argentina. Ministerio de Defensa. Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa; Argentin

Monitoring the photothermal reshaping of individual plasmonic nanorods with coherent mechanical oscillations

Light absorption in gold nanoparticles leads to metal heating that induces photothermal reshaping because of atomic surface diffusion at temperatures well below the gold melting point. In this work, we perform time-resolved experiments to measure the frequencies of the extensional coherent mechanical mode in single gold nanorods, as a monitor of the changes in their aspect ratio produced by this photoinduced reshaping. We show that photothermal reshaping always occurs in typical pump-probe experiments conducted in air even at low-excitation light irradiance and usually long measuring times. The reshaping effect can be reduced by a polymer coating, which allows faster heat dissipation from the nanoparticle to the environment.Fil: Della Picca, Fabricio Leandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Gutiérrez, Marina V.. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Delta; ArgentinaFil: Bragas, Andrea Veronica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Scarpettini, Alberto Franco. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Delta; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Understanding the behavior of new plasmonic probes with sub-nanometric resolution in field enhanced scanning optical microscopy

Recently, using field enhanced scanning optical microscopy (FESOM), a new kind of plasmonic nanostructured probes has been introduced capable to achieve subnanometric vertical resolution on atomically flat samples. These plasmonic probes consisting in silica (SiO2) microspheres decorated with 5 nm diameter spherical Ag nanoparticles (NPs) exhibit a multiple peaked experimental extinction spectra in colloidal dispersion. The subnanometric resolution achieved in FESOM is observed when they are attached to a metal tip and illuminated at 632 nm. On the contrary, these probes lack of resolution in FESOM measurements upon 532 nm laser light illumination. In this work, the complex extinction properties of these probes as well as their near field optical properties are compared and analyzed by means of rigorous electrodynamic simulations. The calculations show that the far and near field optical behavior can only be explained in a consistent way in terms of the plasmonic response of small Ag NPs clusters on the silica surface. Using these cluster configurations, the near field simulations of the optical response are also found to be in excellent agreement with the experimental FESOM approach curves, demonstrating in this way the subnanometric resolution achieved at 632 nm and the almost null response at 532 nm. © 2011 American Chemical Society.Fil: Perassi, Eduardo Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Scarpettini, Alberto Franco. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Masip, Martin Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bragas, Andrea Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Coronado, Eduardo A.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin