開發具可逆性及廣域可調性濾光電漿子奈米結構:自組裝多層堆疊鎵金屬奈米粒子薄膜

電漿子奈米材料結構因其獨特的光學性質而受到廣泛重視，然而一般電漿子奈米元件在完成製作後，其特定尺寸/形狀的結構僅能提供一固定的光學特性。為了突破此限制進而拓展其應用領域，近年來各國研究單位已著手開發以金與銀為材料之光學可逆可調性(Reversibly tunable)電漿子奈米結構。目前文獻中電漿子奈米結構多使用金、銀貴金屬材料，且採用複雜度高的微影製程；此外，光學可調性範圍仍有待提升，可逆回復性質的研究更是只有少數文獻提及。因此本計畫目標為發展具可逆性及高度可調性之濾光電漿子結構，由於金屬電漿子濾光結構具有色度佳，耐高溫等性質，相信未來在生化影像應用上有廣大的發展潛力。目前本實驗室已初步開發出自組裝單層鎵金屬奈米顆粒(Gallium nanoparticles, Ga NPs)於彈性體基板上，透過拉伸彈性體，其電漿子共振特徵峰之波長可調性(∆λ)可大於150 nm。我們將以此研究成果為基礎進行開發一新穎、簡單且低成本製程(lithography-free)來製作具廣域可調性與良好可逆回復性之電漿子奈米結構並測試其濾光功能。主要的研究開發項目為自組裝多層堆疊Ga NPs薄膜於可撓式彈性體基板: 將以蒸鍍製程直接於PDMS沉積Ga NPs，利用鎵的液態性質並調整製程參數，使Ga NPs以自組裝方式形成多層堆疊並嵌入PDMS中達到良好的基板附著性。預計完成可良好控制顆粒尺寸大小、均勻性及層數之製程技術；完成的Ga NPs濾光電漿子奈米結構預期具有高可調性(∆λ ≥ 300 nm)及良好可逆回復性(經過100次循環測試，波長平移誤差值( ∆λ/λ) < 5%)。