基于介電電泳技術(shù)的低維納米材料組裝.pdf

1、納米材料由于其空間尺寸與電磁波波長、德布羅意波波長等物理性質(zhì)參數(shù)達(dá)到相同數(shù)量級(jí)甚至更低,導(dǎo)致自身光、電、磁等物理性能與塊體材料相比發(fā)生極大變化。并且由于材料尺寸的減小,表面原子占據(jù)總體的比例急劇增加,活性表面的大大增加導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)也與其塊體材料有很大區(qū)別。這些都使得研究人員在最近的30年中對(duì)納米材料的研究方興未艾。
　　到目前為止,對(duì)于一些尤其引起人們注意的納米材料的制備已經(jīng)日趨成熟,并且已有商品出現(xiàn)。而對(duì)于如何將納米材料快速有

2、效的整合到能夠最大化發(fā)揮納米材料優(yōu)異性質(zhì)的功能化器件中受到人們越來越多的重視。最近,利用介電電泳現(xiàn)象對(duì)納米材料操作的研究顯示出了這項(xiàng)技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢,受到了人們的廣泛關(guān)注。
　　在本論文中,首先我們探索了對(duì)零維納米材料的介電電泳組裝。根據(jù)介電電泳的基本原理,我們利用傳統(tǒng)光刻技術(shù)制作了T形微電極,成功的將CdTe量子點(diǎn)組裝成了量子點(diǎn)微橋結(jié)構(gòu),熒光顯微鏡圖像顯示微橋結(jié)構(gòu)仍具有很強(qiáng)的熒光,紫外照射下的I-V曲線比暗場時(shí)電流高出幾

3、個(gè)數(shù)量級(jí)均表明組裝過程沒有破壞量子點(diǎn)本身的光電性質(zhì)。我們進(jìn)而分析了介電電泳對(duì)于極小納米粒子的組裝機(jī)理。通過計(jì)算及分析發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)在組裝之前的預(yù)組裝成超粒子是成功進(jìn)行介電電泳組裝的關(guān)鍵。這種預(yù)組裝不僅使得量子點(diǎn)原本的性質(zhì)得以保存,還使得介電電泳力足夠大到克服布朗運(yùn)動(dòng)成功完成組裝。這種量子點(diǎn)微橋整合了廉價(jià)的傳統(tǒng)光刻技術(shù)及量子點(diǎn)優(yōu)異的光電性質(zhì),可用于發(fā)展新型MEMS組件,傳感器和光電器件。隨后我們設(shè)計(jì)了探針-平板對(duì)電極,成功的將量子點(diǎn)組裝成具有

4、柳葉狀結(jié)構(gòu),在納米材料的三維組裝方面做出了初步的探索。
　　其次,我們探索了對(duì)典型一維納米材料-單壁碳納米管的三維介電電泳組裝,我們制作了獨(dú)木橋狀微電極,成功的將單壁碳納米管組裝成垂直于基底站立的薄膜結(jié)構(gòu),掃描電鏡圖片顯示碳管排列具有一定的有序性,拉曼光譜顯示,組成薄膜的碳管呈金屬型碳納米管富集。這種能夠獨(dú)立站立,排除第三方接觸的碳納米管薄膜不僅能夠應(yīng)用在生物傳感器,光電相應(yīng)器件領(lǐng)域,還可以與微流控芯片相結(jié)合,在生物醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣