Quy trình chế tạo các hạt nano bán nguyệt được phát triển đầu tiên bởi nhóm của GS. Luke Lee [19]. Hình 1.21 là hình vẽ mô tả nguyên lý chế tạo các đầu dò nano. Lớp vỏ kim loại được phủ trên một hạt nano cầu đã đặt sẵn trên một đế bằng phương pháp bốc bay (có thể bốc bay bằng chùm điện tử, bốc bay bằng nhiệt điện trở,..)
Hình 1.21. Hình vẽ mô tả quy trình chế tạo các đầu dò nano bán nguyệt (hoặc lưỡi liềm)
Bằng phương pháp này, công nghệ đòi hỏi đế đặt mẫu trong một buồng chân không cao. Vật liệu kim loại có thông thường được bốc bay theo 2 cách: từ trên xuống hoặc từ dưới lên. Các vật liệu được đặt trong các nồi khác nhau trong buồng chân không, do đó dễ dàng tạo ra được các hạt nano với nhiều lớp nhau. Sau khi bốc bay được các lớp kim loại như mong muốn, trên đế có thể các hạt nano được làm tan ra nhờ phương
công nghệ chế tạo hạt nano bằng phương pháp vật lý. Thực tế rằng, thông thường phương pháp bốc bay là để tạo ra các màng mỏng kim loại. Tuy nhiên, với cách cải tiến bằng cách đặt sẵn các hạt nano cầu trên đế chúng ta có thể tạo ra các hạt nano bán nguyệt có các lớp kim loại khác nhau như mong muốn. Thêm vào đó, các hạt nano lõi cũng có thể dễ dàng được thay đổi (hạt cách điện, hạt nano từ, hạt latex, hạt phát huỳnh quang,..) đồng thời lớp vỏ cũng dễ dàng thay đổi vật liệu tương ứng. Tùy theo mục đích nghiên cứu và ứng dụng mà có thể tạo các lớp vỏ có tính chất từ tính (bốc bay sắt), hoặc lớp vỏ có tính chất quang (vỏ là vàng, bạc,..) hoặc đồng thời cả tính chất từ và quang. Đó chính là lợi thế của phương pháp này để tạo ra các đầu dò nano lai hóa. Nhờ vào các hạt nano từ mà chúng có thể được “dẫn đường” dễ dàng nhờ vào từ trường ngoài (dùng nam châm chẳng hạn), và chúng cũng có thể dễ dàng được quan sát nhờ vào các tính chất quang (quan sát dưới kính hiển vi trường tối) do sự tán xạ Plasmon bề mặt. Thêm một lợi thế nữa của phương pháp này là khả năng ứng dụng trong y sinh. Các đầu dò nano lai hóa sau khi được chức năng hóa hoặc chính các lõi nano cầu có khả năng phát quang (fluorescence) mà có thể được sử dụng trong việc phát hiện, trong đánh dấu, hiện ảnh các tế bào.
Hình 1.22. Tín hiệu huỳnh quang cho các trường hợp định hướng khác nhau của các đầu dò nano bán nguyệt [20]. Ảnh 3 - hạt nano phát quang được “bật”, ảnh 4 -
hạt nano phát quang ở vị trí giữa nên cường độ phát quang trung bình và ảnh 5 - hạt nano phát quang “tắt” nên tín hiệu bị biến mất