Photopatterning with a Photomask on DNA-Linked Gold Nanoparticle Films

Abstract

The plasmonic nanoparticles can efficiently convert the absorbed light to heat, which can induce to increase in the temperature of the surrounding environment. Herein, a facile approach to photopatterning through a photomask induced by the photothermal effects of gold nanoparticles was applied to DNA-linked gold nanoparticle films. Under the photomask which gives the films an exposed or protected area from the light, mask-shaped patterns were successfully formed on DNA-directed gold nanoparticle films because DNA dehybridization was induced by the photothermal heating from gold nanoparticles on the exposed regions. This approach was significantly influenced by the patterning power and film thickness. Furthermore, in the case of multi-domains consisting of a top and bottom domain, photopatterning was affected by the film composition which can lead to melting whole films or successfully fabricating patterns. Therefore, photopatterning via the photomask on DNA-linked gold nanoparticle films would be expected as a promising method for fabricating patterns and further free-standing films by finely controlling the patterning conditions and composition of films. ;플라즈몬 나노입자는 흡수한 빛을 효율적으로 열로 변환할 수 있는 광열 효과를 가지며, 이를 이용해서 주변 환경의 온도 상승을 유도할 수 있다. 본 논문에서는 금 나노입자의 이러한 광열 효과와 더불어 포토마스크를 이용해서 DNA로 연결된 금 나노입자 필름에 적용 가능한 포토패터닝 방식을 제시한다. 포토마스크는 빛에 노출되거나 보호되는 영역을 동시에 제공한다. 포토마스크의 빛이 통과하는 영역 아래에서 DNA로 연결된 금 나노입자 필름은 광열 효과가 나타나며 이로 인해서 DNA 결합이 풀리게 되고 마스크와 동일한 모양의 패턴을 형성한다. 이러한 패터닝 방법에서 패터닝 파워와 필름 두께가 패턴 형성에 중요한 역할을 한다. 또한, 두 개의 도메인으로 구성된 멀티도메인의 경우, 필름 구성에 따라 전체 필름이 녹거나 성공적으로 패턴을 형성할 수 있다. 따라서 DNA와 연결된 금 나노입자 필름 위에 포토마스크를 이용한 포토패터닝 방식은 필름의 패터닝 조건과 구성을 제어함으로써 패턴을 형성할 수 있으며, 더 나아가 자립형 필름을 제조하는 유용한 방법으로서 활용 가능성을 보인다.