Chemische Wege zu zweidimensionalen photonischen Kristallsensoren mit Nano / Mikrokavitäten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Claudia Pacholski
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426173341

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Leistung von 2D-Photonischen Kristallsensoren kann durch den Einbau von Nano- /Mikrokavitäten erheblich verbessert werden. Solche Sensoren werden heutzutage mit Topdown-Methoden hergestellt. Um die Kosten für die Bereitstellung dieser Sensoren zu senken, sind Bottom-up-Strategien hochinteressant. Das Ziel dieses Projekts war die Entwicklung eines rein chemischen Verfahrens zur Herstellung von 2D-Photonischen Kristallsensoren mit Mikro- /Nanokavitäten. Zu diesem Zweck wurde eine Kombination aus weicher kolloidaler Lithographie und metallgestütztem Ätzen von Siliziumsubstraten untersucht. Es wurden kolloidale Masken aus stimuli-responsiven Hydrogel-Mikrogelen verwendet, um lose gepackte, hexagonal geordnete Muster zu erzeugen, die als Vorlagen für die Herstellung periodischer Lochmuster in Goldfilmen und Gold-Nanoscheiben-Muster auf Siliziumsubstraten dienten. Die Gold-Nanostrukturen wurden für das metallunterstützte Ätzen des Siliziumsubstrats verwendet, wodurch 2D-Photonisched Kristallsensoren realisiert werden konnten. Durch Ausnutzung der außergewöhnlichen Eigenschaften des Maskenmaterials, nämlich der Hydrogel-Mikrogele, konnten die Durchmesser der geätzten Strukturen lokal gesteuert werden. Ein allgemeiner Grundsatzbeweis für die vorgeschlagene Strategie zur Herstellung von 2D-Photonisched Kristallsensoren mit Mikro- /Nanokavitäten wurde erbracht. Die Einbindung einzelner Mikro-/Nanokavitäten in 2D- Photonisched Kristallsensoren mit diesem Ansatz konnte im Rahmen des Projekts jedoch nicht demonstriert werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Poly-N-isopropylacrylamide colloidal arrays as templates for droplet-assisted fabrication of plasmonic nanostructure patterns. American Chemical Society (ACS).
  Balderas-Valadez, Ruth Fabiola; Nagel, Alessandro; Kanehira, Yuya; Bald, Ilko & Pacholski, Claudia