Template guided deposition of nanoparticle inks on structured surface

Templated assisted assembly encompasses various methods for arranging colloidal nanoparticles into specific patterns by means of nanoscopic, topographic features. This project aims to describe a strategy that builds on this technique but overcomes the drawbacks of the often-used blade coating configuration. Inkjet printing is chosen as a faster alternative for depositing colloidal suspensions with the added benefit of offering better spatial control. The latter is utilized in this thesis to deposit nanoparticles of different materials in adjacent regions. Micro scale wettability contrast is utilized on top of nanoscale grooves to assemble pixels containing periodic nanoparticle arrays. The process of self-aligning arrays of particles inside the gratings enables controlled, polarization dependent coloration of each pixel. In order to ensure a uniform coverage of each pixel with nanoparticles, colloidal silver and gold suspensions were optimized through addition of co-solvents, which change the flow direction of liquid within the droplet. The effects of the quantity of particles deposited on each pixel on the produced color and polarization sensitivity were studied.

Templated assisted assembly comprende diversi metodi per l’arrangiamento di nanoparticelle colloidali in pattern specifici attraverso l’uso di strumenti nanoscopici e topografici. L’obiettivo di questo lavoro è di presentare una strategia che, basandosi su queste tecniche, permetta di superare gli ostacoli derivanti dall’uso della tecnica convenzionale di blade coating. La stampa a getto d’inchiostro è una valida alternativa per la deposizione di una sospensione avente une risoluzione spaziale più elevata. Tale tecnica è utilizzata in questa tesi per depositare nanoparticelle di materiali differenti in zone adiacenti. Grazie alla Micro scale wettability contrast è possibile creare pixel contenenti strutture nanoperiodiche al di sopra di fenditure nanometriche. Inoltre, tramite il processo di stringhe auto allineanti di particelle all’interno di fenditure nanometriche è possibile modulare la polarizzazione per ogni pixel. In questa tesi, le sospensioni colloidali di argento e oro son state ottimizzate attraverso l’aggiunta di solventi, al fine di migliorare l’uniformità delle nanoparticelle depositate su ogni pixel. Infine, uno studio è stato realizzato per determinare l’effetto delle quantità di particelle depositate sulla polarizzazione e il colore prodotto.