Thermoplasmonic Maskless Lithography on Upconverting Nanocomposites Assisted by Gold Nanostars

Autor(es)

Martinez, Eduardo D. ^{[1, 2]} ; Urbane, Ricardo R. ^[1] ; Rettori, Carlos ^{[1, 3]}

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Campinas UNICAMP, Gleb Wataghin Inst Phys IFGW, BR-13083859 Campinas, SP - Brazil

^[2] Consejo Nacl Invest Cient & Tecn CONICET, CNEA, Ctr Atom Bariloche, INN, Av E Bustillo 9500, R8402AGP, San Carlos De Bariloche, Rio Negro - Argentina

^[3] Univ Fed ABC UFABC, Ctr Nat & Human Sci CCNH, BR-09210580 Santo Andre, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED NANO MATERIALS; v. 2, n. 11, p. 6889-6897, NOV 2019.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Photothermal effects in plasmonic nanoparticles can be used to locally modify temperature-sensitive materials. Polylactic acid (PLA) is a thermoplastic biodegradable polymer with a glass transition temperature around 60 degrees C that has been popularized as a feedstock material for 3D printing. Here, we extend its use to produce thin PLA films that can be modified at the microscopic level when covered with gold nanostars (AuNSs). The heat dissipation generated when exciting the plasmon resonance of AuNSs, under exposure to 976 nm focused laser light, produces an increase in the local temperature of more than 100 degrees C. When the temperature surpasses the glass transition of the base PLA layer, AuNSs get attached to the polymer surface. The following dissolution of the unexposed material in acetone bath permits the precise control of the engraving process at the microscale. Furthermore, Er3+ doped upconverting nanoparticles embedded into the PLA layer can act as optical nanothermometers to probe the local temperature, simultaneously allowing the visualization of the laser spot. A computer numerical control (CNC) system was developed to drive the laser writing beam and transfer 2D patterns, opening up the thermoplasmonic maskless lithography technique. Suitable for rigid and flexible substrates coated with PLA, the methods and materials developed here were applied to produce patterned substrates for surface enhanced Raman spectroscopy and luminescent optical encoding for anticounterfeiting technologies. (AU)

• Processo FAPESP: 15/23882-4 - Intensificaçao da eficiença plasmónica da upconversion em nanocristales dopados con terras rarass
• Beneficiário: Eduardo David Martínez
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/21290-2 - EMU concedido no processo 12/04870-7: analisador de distribuição de tamanho de partículas por sistema de espalhamento dinâmico de luz, com potencial zeta e peso molecular, Horiba SZ-100Z
• Beneficiário: Pascoal Jose Giglio Pagliuso
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 12/05903-6 - Ressonância magnética nuclear de novos materiais complexos e avançados em física da matéria condensada
• Beneficiário: Ricardo Rodrigues Urbano
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 12/04870-7 - Estudos de novos materiais complexos e avançados
• Beneficiário: Pascoal Jose Giglio Pagliuso
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 15/21289-4 - EMU concedido no processo 12/04870-7: difratômetro de raios-X de pó de bancada, D2 PHASER desktop - Bruker
• Beneficiário: Pascoal Jose Giglio Pagliuso
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 17/10581-1 - Fenômenos emergentes em sistemas de dimensões reduzidas
• Beneficiário: Pascoal Jose Giglio Pagliuso
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais
• Processo FAPESP: 11/19924-2 - Estudo e desenvolvimento de novos materiais avançados: eletrônicos, magnéticos e nanoestruturados: uma abordagem interdisciplinar
• Beneficiário: Carlos Rettori
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático