Micro- and nanopatterning of functional organic monolayers on oxide-free silicon by laser-induced photothermal desorption

Small

Volumn 6, Issue 17, 2010, Pages 1918-1926

  Scheres, Luc ^a   Klingebiel, Benjamin ^b   Ter Maat, Jurjen ^a   Giesbers, Marcel ^a   De Jong, Hans ^a   Hartmann, Nils ^b   Zuilhof, Han ^a  

^a WAGENINGEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^b UNIVERSITY OF DUISBURG ESSEN   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AU NANOPARTICLE; BIOSENSING; COVALENT BINDING; CYSTEAMINE; DECOMPOSITION PROCESS; HIGHLY NONLINEAR; HYDROGEN-TERMINATED SILICON; LASER INDUCED; LASER LINES; LASER PATTERNING; LASER POWER; LASER POWER DENSITY; NANOPATTERNING; ORGANIC MONOLAYERS; PHOTO-THERMAL; SEM; SUB-WAVELENGTH; WRITING SPEED;

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; DECAY (ORGANIC); DESORPTION; ELECTRON ENERGY LEVELS; GOLD; MONOLAYERS; NANOPARTICLES; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY;

ORGANIC LASERS;

DNA; GOLD; METAL NANOPARTICLE; OLIGODEOXYRIBONUCLEOTIDE; OXIDE; SILICON;

ARTICLE; CHEMISTRY; LASER; METHODOLOGY; NANOTECHNOLOGY; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SPECTROFLUOROMETRY; SURFACE PROPERTY;

DNA; GOLD; LASERS; METAL NANOPARTICLES; MICROSCOPY, ELECTRON, SCANNING; NANOTECHNOLOGY; OLIGODEOXYRIBONUCLEOTIDES; OXIDES; SILICON; SPECTROMETRY, FLUORESCENCE; SURFACE PROPERTIES;

EID: 77956623715     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201000189     Document Type: Article

References (87)

1. M. R. Linford , P. Fenter , P. M. Eisenberger , C. E. D. Chidsey , J. Am. Chem. Soc. 1995 , 117 , 3145-3155.
2. M. M. Sung , G. J. Kluth , O. W. Yauw , R. Maboudian , Langmuir 1997 , 13 , 6164-6168.
3. A. Salomon , T. Böcking , C. K. Chan , F. Amy , O. Girshevitz , D. Cahen , A. Kahn , Phys. Rev. Lett. 2005 , 26 , 266807.
4. A. Salomon , T. Böcking , O. Seitz , T. Markus , F. Amy , C. Chan , W. Zhao , D. Cahen , A. Kahn , Adv. Mater. 2007 , 19 , 445-450.
5. O. Seitz , T. Böcking , A. Salomon , J. J. Gooding , D. Cahen , Langmuir 2006 , 22 , 6915-6922.
6. R. Har-Lavan , I. Ron , F. Thieblemont , D. Cahen , Appl. Phys. Lett. 2009 , 4 , 043308.
7. O. Yaffe , L. Scheres , S. R. Puniredd , N. Stein , A. Biller , R. H. Lavan , H. Shpaisman , H. Zuilhof , H. Haick , D. Cahen , A. Vilan , Nano Lett. 2009 , 9 , 2390-2394.
8. R. Boukherroub , Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2005 , 9 , 66-72.
9. J. M. Buriak , Chem. Rev. 2002 , 102 , 1271-1308.
10. R. J. Hamers , Ann. Rev. Anal. Chem. 2008 , 1 , 707-736.
11. D. D. M. Wayner , R. A. Wolkow , J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 2002 , 23-34.
12. R. J. Hamers in Bioelectronics: From Theory to Applications (Eds: I. Willner , E. Katz ) Wiley-VCH , Weinheim, Germany 2005 , pp. 209 - 230.
13. A. Faucheux , A. C. Gouget-Laemmel , C. H. de Villeneuve , R. Boukherroub , F. Ozanam , P. Allongue , J. N. Chazalviel , Langmuir 2006 , 22 , 153-162.
14. T. Strother , W. Cai , X. S. Zhao , R. J. Hamers , L. M. Smith , J. Am. Chem. Soc. 2000 , 122 , 1205-1209.
15. L. Scheres , M. Giesbers , H. Zuilhof , Langmuir 2010 , 26 , 4790-4795.
16. S. R. Puniredd , O. Assad , H. Haick , J. Am. Chem. Soc. 2008 , 130 , 13727-13734.
17. R. Voicu , R. Boukherroub , V. Bartzoka , T. Ward , J. T. C. Wojtyk , D. D. M. Wayner , Langmuir 2004 , 20 , 11713-11720.
18. A. Ng , S. Ciampi , M. James , J. B. Harper , J. J. Gooding , Langmuir 2009 , 25 , 13934-13941.
19. M. Yang , R. L. M. Teeuwen , M. Giesbers , J. Baggerman , A. Arafat , F. A. de Wolf , J. C. M. van Hest , H. Zuilhof , Langmuir 2008 , 24 , 7931-7938.
20. L. Scheres , J. ter Maat , M. Giesbers , H. Zuilhof , Small 2010 , 6 , 642-650.
21. S. Ciampi , T. Böcking , K. A. Kilian , M. James , J. B. Harper , J. J. Gooding , Langmuir 2007 , 23 , 9320-9329.
22. H. Asanuma , G. P. Lopinski , H. Z. Yu , Langmuir 2005 , 21 , 5013-5018.
23. Y. Li , D. Wang , J. M. Buriak , Langmuir 2009 , 26 , 1232-1238.
24. T. Böcking , K. A. Killan , K. Gaus , J. J. Gooding , Langmuir 2006 , 22 , 3494-3496.
25. S. Onclin , B. J. Ravoo , D. N. Reinhoudt , Angew. Chem. Int. Ed. 2005 , 44 , 6282-6304.
26. R. Garcia , R. V. Martinez , J. Martinez , Chem. Soc. Rev. 2006 , 35 , 29-38.
27. R. K. Smith , P. A. Lewis , P. S. Weiss , Prog. Surf. Sci. 2004 , 75 , 1-68.
28. M. Woodson , J. Liu , Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 , 9 , 207-225.
29. D. S. Ginger , H. Zhang , C. A. Mirkin , Angew. Chem. Int. Ed. 2004 , 43 , 30-45.
30. Y. N. Xia , G. M. Whitesides , Angew. Chem. Int. Ed. 1998 , 37 , 551-575.
31. M. Zharnikov , M. Grunze , J. Vac. Sci. Technol. B 2002 , 20 , 1793-1807.
32. G. J. Leggett , Chem. Soc. Rev. 2006 , 35 , 1150-1161.
33. J. C. Love , L. A. Estroff , J. K. Kriebel , R. G. Nuzzo , G. M. Whitesides , Chem. Rev. 2005 , 105 , 1103-1169.
34. F. Effenberger , G. Gotz , B. Bidlingmaier , M. Wezstein , Angew. Chem. Int. Ed. 1998 , 37 , 2462-2464.
35. M. P. Stewart , J. M. Buriak , Angew. Chem. Int. Ed. 1998 , 37 , 3257-3260.
36. J. T. C. Wojtyk , M. Tomietto , R. Boukherroub , D. D. M. Wayner , J. Am. Chem. Soc. 2001 , 123 , 1535-1536.
37. B. Fabre , F. Hauquier , C. Herrier , G. Pastorin , W. Wu , A. Bianco , M. Prato , P. Hapiot , D. Zigah , M. Prasciolu , L. Vaccari , Langmuir 2008 , 24 , 6595-6602.
38. H. B. Yin , T. Brown , J. S. Wilkinson , R. W. Eason , T. Melvin , Nucl. Acids Res. 2004 , 32 , e118.
39. A. Küller , W. Eck , V. Stadler , W. Geyer , A. Gölzhäuser , Appl. Phys. Lett. 2003 , 82 , 3776-3778.
40. M. Perring , S. Dutta , S. Arafat , M. Mitchell , P. J. A. Kenis , N. B. Bowden , Langmuir 2005 , 21 , 10537-10544.
41. Y. Jun , D. Le , X. Y. Zhu , Langmuir 2002 , 18 , 3415-3417.
42. H. Mizuno , J. M. Buriak , J. Am. Chem. Soc. 2008 , 130 , 17656-17657.
43. M. Rosso , M. Giesbers , K. Schroën , H. Zuilhof , Langmuir 2009 , 26 , 866-872.
44. M. Perring , M. Mitchell , P. J. A. Kenis , N. B. Bowden , Chem. Mater. 2007 , 19 , 2903-2909.
45. H. Mizuno , J. M. Buriak , ACS Appl. Mater. Interfaces 2009 , 1 , 2711-2720.
46. M. L. Yang , Z. K. Zheng , Y. Q. Liu , B. L. Zhang , Nanotechnology 2006 , 17 , 330-337.
47. M. L. Yang , Z. K. Zheng , Y. Q. Liu , B. L. Zhang , J. Phys. Chem. B 2006 , 110 , 10365-10373.
48. M. Yang , D. Wouters , M. Giesbers , U. S. Schubert , H. Zuilhof , ACS Nano 2009 , 3 , 2887-2900.
49. L. Yang , Y. Y. Lua , M. V. Lee , M. R. Linford , Acc. Chem. Res. 2005 , 38 , 933-942.
50. T. L. Niederhauser , Y. Y. Lua , G. L. Jiang , S. D. Davis , R. Matheson , D. A. Hess , I. A. Mowat , M. R. Linford , Angew. Chem. Int. Ed. 2002 , 41 , 2353-2356.
51. T. L. Niederhauser , G. L. Jiang , Y. Y. Lua , M. J. Dorff , A. T. Woolley , M. C. Asplund , D. A. Berges , M. R. Linford , Langmuir 2001 , 17 , 5889-5900.
52. Y. Y. Lua , W. J. J. Fillmore , L. Yang , M. V. Lee , P. B. Savage , M. C. Asplund , M. R. Linford , Langmuir 2005 , 21 , 2093-2097.
53. P. T. Hurley , A. E. Ribbe , J. M. Buriak , J. Am. Chem. Soc. 2003 , 125 , 11334-11339.
54. O. P. Khatri , J. Han , T. Ichii , K. Murase , H. Sugimura , J. Phys. Chem. C 2008 , 112 , 16182-16185.
55. S. Roy , J. Phys. D: Appl. Phys. 2007 , 40 , R413-R426.
56. T. Vong , J. ter Maat , T. A. van Beek , B. van Lagen , M. Giesbers , J. C. M. van Hest , H. Zuilhof , Langmuir 2009 , 25 , 13952-13958.
57. S. Ghosal , T. F. Baumann , J. S. King , S. O. Kucheyev , Y. M. Wang , M. A. Worsley , J. Biener , S. F. Bent , A. V. Hamza , Chem. Mater. 2009 , 21 , 1989-1992.
58. D. Bäuerle , Laser Processing and Chemistry , 3rd ed., Springer-Verlag , Berlin , 2000.
59. B. Klingebiel , A. Schröter , S. Franzka , N. Hartmann , ChemPhysChem 2009 , 10 , 2000-2003.
60. M. Alvarez , A. Best , S. Pradhan-Kadam , K. Koynov , U. Jonas , M. Kreiter , Adv. Mater. 2008 , 20 , 4563-4567.
61. P. Jonkheijm , D. Weinrich , M. Köhn , H. Engelkamp , P. C. M. Christianen , J. Kuhlmann , J. C. Maan , D. Nüsse , H. Schroeder , R. Wacker , R. Breinbauer , C. M. Niemeyer , H. Waldmann , Angew. Chem. Int. Ed. 2008 , 47 , 4421-4424.
62. S. Franzka , J. Koch , B. N. Chichkov , N. Hartmann , J. Vac. Sci. Technol. A 2010 , 28 , 814-817.
63. N. Hartmann , S. Franzka , J. Koch , A. Ostendorf , B. N. Chichkov , Appl. Phys. Lett. 2008 , 92 , 223111.
64. M. Mathieu , A. Friebe , S. Franzka , M. Ulbricht , N. Hartmann , Langmuir 2009 , 25 , 12393-12398.
65. T. Balgar , S. Franzka , N. Hartmann , Appl. Phys. A 2006 , 82 , 689-695.
66. D. Dahlhaus , S. Franzka , E. Hasselbrink , N. Hartmann , Nano Lett. 2006 , 6 , 2358-2361.
67. N. Hartmann , T. Balgar , R. Bautista , S. Franzka , Surf. Sci. 2006 , 600 , 4034-4038.
68. L. Iversen , O. Younes-Metzler , K. L. Martinez , D. Stamou , Langmuir 2009 , 25 , 12819-12824.
69. D. Rhinow , N. A. Hampp , Adv. Mater. 2007 , 19 , 1967-1972.
70. M. R. Shadnam , S. E. Kirkwood , R. Fedosejevs , A. Amirfazli , Langmuir 2004 , 20 , 2667-2676.
71. T. Geldhauser , P. Leiderer , J. Boneberg , S. Walheim , T. Schimmel , Langmuir 2008 , 24 , 13155-13160.
72. F. Zhang , R. J. Gates , V. S. Smentkowski , S. Natarajan , B. K. Gale , R. K. Watt , M. C. Asplund , M. R. Linford , J. Am. Chem. Soc. 2007 , 129 , 9252-9253.
73. B. Klingebiel , L. Scheres , S. Franzka , H. Zuilhof , N. Hartmann , Langmuir 2010 , 26 , 6826-6831.
74. M. Mathieu , D. Schunk , S. Franzka , C. Mayer , E. Hasselbrink , N. Hartmann , Small 2009 , 5 , 2099-2105.
75. M. Mathieu , D. Schunk , S. Franzka , C. Mayer , E. Hasselbrink , N. Hartmann , J. Vac. Sci. Technol. A 2010 , 28 , 953-957.
76. T. Balgar , S. Franzka , N. Hartmann , E. Hasselbrink , Langmuir 2004 , 20 , 3525-3527.
77. T. Balgar , S. Franzka , E. Hasselbrink , N. Hartmann , Appl. Phys. A 2006 , 82 , 15-18.
78. N. Hartmann , B. Klingebiel , T. Balgar , S. Franzka , E. Hasselbrink , Appl. Phys. A 2009 , 94 , 95-103.
79. R. R. Bhat , D. A. Fischer , J. Genzer , Langmuir 2002 , 18 , 5640-5643.
80. Most probably NH 4 and NH 3 in the NH 4 F etching solution react with the acid fluoride groups.
81. M. J. Frisch , G. W. Trucks , H. B. Schlegel , G. E. Scuseria , M. A. Robb , J. R. Cheeseman , J. A. Montgomery , Jr. , T. Vreven , K. N. Kudin , J. C. Burant , J. M. Millam , S. S. Iyengar , J. Tomasi , V. Barone , B. Mennucci , M. Cossi , G. Scalmani , N. Rega , G. A. Petersson , H. Nakatsuji , M. Hada , M. Ehara , K. Toyota , R. Fukuda , J. Hasegawa , M. Ishida , T. Nakajima , Y. Honda , O. Kitao , H. Nakai , M. Klene , X. Li , J. E. Knox , H. P. Hratchian , J. B. Cross , V. Bakken , C. Adamo , J. Jaramillo , R. Gomperts , R. E. Stratmann , O. Yazyev , A. J. Austin , R. Cammi , C. Pomelli , J. W. Ochterski , P. Y. Ayala , K. Morokuma , G. A. Voth , P. Salvador , J. J. Dannenberg , V. G. Zakrzewski , S. Dapprich , A. D. Daniels , M. C. Strain , O. Farkas , D. K. Malick , A. D. Rabuck , K. Raghavachari , J. B. Foresman , J. V. Ortiz , Q. Cui , A. G. Baboul , S. Clifford , J. Cioslowski , B. B. Stefanov , G. Liu , A. Liashenko , P. Piskorz , I. Komaromi , R. L. Martin , D. J. Fox , T. Keith , M. A. Al-Laham , C. Y. Peng , A. Nanayakkara , M. Challacombe , P. M. W. Gill , B. Johnson , W. Chen , M. W. Wong , C. Gonzalez , J. A. Pople , Gaussian03 , revision D.01, Gaussian, Inc. , Wallingford, CT 2004.
82. E. D. Glendening , A. E. Reed , J. E. Carpenter , F. Weinhold , NBO, version 3.1.
83. M. Rosso , M. Giesbers , A. Arafat , K. Schroën , H. Zuilhof , Langmuir 2009 , 25 , 2172-2180.
84. Because of overlap of the S 2p emission with the large Si 2s signal, we measured the S 1s emission.
85. L. Scheres , A. Arafat , H. Zuilhof , Langmuir 2007 , 23 , 8343-8346.
86. H. Urch , S. Franzka , D. Dahlhaus , N. Hartmann , E. Hasselbrink , M. Epple , J. Mater. Chem. 2006 , 16 , 1798-1802.
87. For a recent approach that allows highly increased fl exibility via thiol-ene click chemistry, see: M. A. Caipa Campos , J. M. J. Paulusse , H. Zuilhof , Chem. Commun. 2010 , DOI: 10.1039/C0CC01264E.