Nanospring Electrochemical Lithography (NEL): Au and Pt Nanohelices.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Three-dimensional helical Au and Pt nanostructures are synthesized by using anodized aluminum oxide (AAO) and electrochemical deposition. AAO guided the longitudinal growth of nanosprings along the long axis, serving as the primary template. The embedded Pd nanosprings within the AAO nanochannels successfully patterned the helical nanostructure of Au or Pt in the empty space among the Pd pitches, assisting as a secondary template. Interestingly, the resulting Au nanohelices exhibit strong SERS signals due to the electromagnetic field enhancement originating from the helical morphology; this behavior is seemingly analogous to that of a nano-gap enhancer. The obtained single Au nanohelix was easily traceable by conventional optical microscope, providing a reproducible SERS performance. Nanospring electrochemical lithography (NEL) represents a new method of synthesizing complex helical nanostructures and has potential for applications in materials science.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 다공성 양극 산화 알루미늄을 주형틀로 하고 일련의 전기화학 전착법과 선택적 화학 에칭 과정을 통하여 귀금속인 금과 백금 나노헬릭스 합성 방법을 제시하였다. 합성 과정 중 양극 산화 알루미늄을 첫 번째 주형틀로, 양극 산화 알루미늄 동공 안에 합성된 팔라듐 나노스프링은 두 번째 주형틀로 사용하였다. 팔라듐 나노스프링 피치 사이에 금 또는 백금이 전착되어 성공적으로 패턴을 하여 금 또는 백금 나노헬릭스를 합성할 수 있었다. 흥미롭게도, 합성된 금 나노헬릭스은 나선형구조에서 오는 전자기장 증폭으로 인해 강한 표면 강화 라만 산란 (SERS) 신호를 나타내었다. 단일 금 나노헬릭스는 광학현미경으로 쉽게 추적이 가능하며, 재현 가능한 SERS 활성을 보였다. 나노스프링 전착 리소그래피는 복잡한 나선형 나노구조의 합성에 새로운 방법이며, 재료과학 분야의 응용 발전에 촉망되는 방법이다.

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction 1
• A. Synthesis of metallic nanohelices 1
• B. Application of metallic nanohelices 2
• C. Objectives 3
• II.Experimental Section 4
• A. Materials 5
• B. Instruments 5
• C. Preparation of conducting layer 6
• D. Synthetic process of NEL 6
• E. Raman spectra measurement 7
• III.Results and Discussion 8
• A. Morphology of Au nanohelices 8
• B. Slow etching process using CuCl2 solution 10
• C. Trimming process using KI solution 11
• D. Composition of nanohelix 12
• E. Raman spectra of single Au nanohelix 13
• F. Reproducibility of Raman spectra 15
• G. Synthesis of Pt nanohelices 16
• IV. Conclusion 17
• V. Reference 18
• VI. Abstract (Korean) 23