Here, we extend the utility of holographic lithography to fabricate plasmonic multi-nanoparticle array templates with triplet and quadruplet symmetries. We describe how to systematically design such higher-order symmetries based on sub-lattice decomposition. Basic design rules and examples how to create twin, triplet, and quadruplet features are discussed. We also verify experimentally that these plasmonic templates can be fabricated featuring high filling fractions, up to four nanogaps, and defined electric field orientations. These results open up possibilities to fabricate multi-nanoparticle arrays at wafer scale with high-throughput as required for sensing and other emerging topics in nanoplasmonics.

1.
J. N.
Anker
,
W. P.
Hall
,
O.
Lyandres
,
N. C.
Shah
,
J.
Zhao
, and
R. P.
Van Duyne
,
Nature Mater.
7
,
442
(
2008
).
2.
J.-M.
Nam
,
C. S.
Thaxton
, and
C. A.
Mirkin
,
Science
301
,
1884
(
2003
).
3.
M. E.
Stewart
,
C. R.
Anderton
,
L. B.
Thompson
,
J.
Maria
,
S. K.
Gray
,
J. A.
Rogers
, and
R. G.
Nuzzo
,
Chem. Rev.
108
,
494
(
2008
).
4.
R.
Bukasov
and
J. S.
Shumaker-Parry
,
Nano Lett.
7
,
1113
(
2007
).
5.
E. M.
Larsson
,
J.
Alegret
,
M.
Käll
, and
D. S.
Sutherland
,
Nano Lett.
7
,
1256
(
2007
).
6.
Y. C.
Cao
,
R.
Jin
, and
C. A.
Mirkin
,
Science
297
,
1536
(
2002
).
7.
N. A.
Hatab
,
C. H.
Hsueh
,
A. L.
Gaddis
,
S. T.
Retterer
,
J. H.
Li
,
G.
Eres
,
Z.
Zhang
, and
B.
Gu
,
Nano Lett.
10
,
4952
(
2010
).
8.
J.
Fan
,
K.
Bao
,
C.
Wu
,
J.
Bao
,
R.
Bardhan
,
N.
Halas
,
V.
Manoharan
,
G.
Shvets
,
P.
Nordlander
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
10
,
4680
(
2010
).
9.
B.
Luk'Yanchuk
,
N.
Zheludev
,
S.
Maier
,
N.
Halas
,
P.
Nordlander
,
H.
Giessen
, and
C.
Chong
,
Nature Mater.
9
,
707
(
2010
).
10.
T.
Shegai
,
Z.
Li
,
T.
Dadosh
,
Z.
Zhang
,
H.
Xu
, and
G.
Haran
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
105
,
16448
(
2008
).
11.
Z.
Li
,
T.
Shegai
,
G.
Haran
, and
H.
Xu
,
ACS Nano
3
,
637
(
2009
).
12.
J.
Alegret
,
T.
Rindzevicius
,
T.
Pakizeh
,
Y.
Alaverdyan
,
L.
Gunnarsson
, and
M.
Käll
,
J. Phys. Chem. C
112
,
14313
(
2008
).
13.
D. P.
Fromm
,
A.
Sundaramurthy
,
A.
Kinkhabwala
,
P. J.
Schuck
,
G. S.
Kino
, and
W. E.
Moerner
,
J. Chem. Phys.
124
,
061101
(
2006
).
14.
Z.
Zhang
,
A.
Weber-Bargioni
,
S.
Wu
,
S.
Dhuey
,
S.
Cabrini
, and
P.
Schuck
,
Nano Lett.
9
,
4505
(
2009
).
15.
N.
Verellen
,
Y.
Sonnefraud
,
H.
Sobhani
,
F.
Hao
,
V.
Moshehalkov
,
P.
Van Dorpe
,
P.
Nordlander
, and
S.
Maier
,
Nano Lett.
9
,
1663
(
2009
).
16.
D.
Fromm
,
A.
Sundaramurthy
,
P.
James Schuck
,
G.
Kino
, and
W.
Moerner
,
Nano Lett.
4
,
957
(
2004
).
17.
P.
Mühlschlegel
,
H. J.
Eisler
,
O. J. F.
Martin
,
B.
Hecht
, and
D. W.
Pohl
,
Science
308
,
1607
(
2005
).
18.
L.
Chuntonov
and
G.
Haran
,
J. Phys. Chem. C
115
,
19488
(
2011
).
19.
M.
Campbell
,
D. N.
Sharp
,
M. T.
Harrison
,
R. G.
Denning
, and
A. J.
Turberfield
,
Nature
404
,
53
(
2000
).
20.
Y. V.
Miklyaev
,
D. C.
Meisel
,
A.
Blanco
,
G.
Von Freymanna
,
K.
Busch
,
W.
Koch
,
C.
Enkrich
,
M.
Deubel
, and
M.
Wegener
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
1284
(
2003
).
21.
C. K.
Ullal
,
M.
Maldovan
,
E. L.
Thomas
,
G.
Chen
,
Y. J.
Han
, and
S.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
5434
(
2004
).
22.
L.
Wu
,
Y.
Zhong
,
C. T.
Chan
,
K. S.
Wong
, and
G. P.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
241102
(
2005
).
23.
L.
Cai
,
X.
Yang
, and
Y.
Wang
,
Opt. Lett.
27
,
900
(
2002
).
24.
W.
Tam
,
Appl. Opt.
9
,
1076
(
2007
).
25.
D.
Xu
,
K. P.
Chen
,
K.
Ohlinger
, and
Y.
Lin
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
031101
(
2008
).
26.
W. D.
Mao
,
J. W.
Dong
,
Y. C.
Zhong
,
G. Q.
Liang
, and
H. Z.
Wang
,
Opt. Express
13
,
2994
(
2005
).
27.
W.
Mao
,
G.
Liang
,
H.
Zou
, and
H.
Wang
,
Opt. Lett.
31
,
1708
(
2006
).
28.
X.
Wang
,
C. Y.
Ng
,
W. Y.
Tam
,
C. T.
Chan
, and
P.
Sheng
,
Adv. Mater.
15
,
1526
(
2003
).
29.
X.
Wang
,
J.
Xu
,
J. C. W.
Lee
,
Y. K.
Pang
,
W. Y.
Tam
,
C. T.
Chan
, and
P.
Sheng
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
051901
(
2006
).
30.
J.
Xu
,
R.
Ma
,
X.
Wang
, and
W.
Tam
,
Opt. Express
15
,
4287
(
2007
).
31.
W.
Mao
,
G.
Liang
,
H.
Zou
,
R.
Zhang
,
H. Z.
Wang
, and
Z.
Zeng
,
J. Opt. Soc. Am. B
23
,
2046
(
2006
).
32.
C.
Liu
,
M.
Hong
,
H.
Cheung
,
F.
Zhang
,
Z.
Huang
,
L.
Tan
, and
T.
Hor
,
Opt. Express
16
,
10701
(
2008
).
33.
Y.
Liu
,
K.
Du
,
I.
Wathuthanthri
, and
C.
Choi
,
J. Vac. Sci. Technol. B
30
,
06FF10
(
2012
).
34.
J.
Li
,
H.
Lu
,
D.
Lei
,
J.
Wan
,
J.
Xu
,
H.
Ho
,
M.
Waye
, and
H.
Ong
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
183112
(
2009
).
35.
J.
Zhang
,
S.
Zhang
,
D.
Li
,
A.
Neumann
,
C.
Hains
,
A.
Frauenglass
, and
S.
Brueck
,
Opt. Express
15
,
8737
(
2007
).
36.
Y.
Gu
,
Q.
Li
,
J.
Xiao
,
K.
Wu
, and
G.
Wang
,
J. Appl. Phys.
109
,
023104
(
2011
).
37.
X.
Zhang
,
M.
Theuring
,
Q.
Song
,
W.
Mao
,
M.
Begliarbekov
, and
S.
Strauf
,
Nano Lett.
11
,
2715
(
2011
).
38.
N.
Ai
,
W.
Newman-Walden
,
Q.
Song
,
S.
Kalliakos
, and
S.
Strauf
,
ACS Nano
5
,
2664
(
2011
).
You do not currently have access to this content.