金納米結(jié)構(gòu)陣列的制備及表征.pdf

1、金納米粒子具有良好的生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性和光學(xué)效應(yīng)。由金納米粒子組成的納米結(jié)構(gòu)陣列可以作為表面增強(qiáng)拉曼(SERS)活性基底應(yīng)用于生物傳感、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。嵌段共聚物模板法作為一種簡(jiǎn)便靈活的納米組裝技術(shù)，可與當(dāng)今微電子工藝相兼容，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。本論文以半導(dǎo)體硅為基底，以嵌段共聚物PS-b-P4VP為模板，首先利用溶劑方法調(diào)控薄膜表面的模板圖案，然后利用模板圖案，分別采用離子吸附法、化學(xué)生長(zhǎng)法制備金納米結(jié)構(gòu)陣列，并對(duì)獲得的金

2、納米結(jié)構(gòu)陣列進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)表征和光學(xué)性質(zhì)檢測(cè)。
　　本論文開(kāi)展的工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1.分別采用選擇性溶劑THF氣氛和乙醇溶液等對(duì)硅表面PS-b-P4VP納米薄膜圖案進(jìn)行了調(diào)控研究。結(jié)果表明，THF溶劑退火可以有效改善薄膜圖案的有序性，薄膜圖案會(huì)隨著退火時(shí)間和溫度的變化而演變，常溫下退火4h可獲得較好的圖案有序性。P4VP的選擇性溶劑乙醇和水均能引起薄膜出現(xiàn)孔化納米結(jié)構(gòu)。乙醇的擴(kuò)孔效果優(yōu)于水；擴(kuò)孔孔徑隨乙醇處理溫度

3、的升高而增大，但是溫度過(guò)高會(huì)對(duì)薄膜的有序性產(chǎn)生不利影響；經(jīng)THF退火的薄膜有更好的擴(kuò)孔效果，產(chǎn)生更有序的納米孔陣列。所制備的納米孔孔徑在15nm～75nm范圍內(nèi)可調(diào)。
　　2.利用離子吸附法制備了基于同一種嵌段共聚物模板所演變的系列金納米結(jié)構(gòu)陣列圖案，并研究了其光學(xué)性質(zhì)。利用不同的THF退火模板圖案，獲得了不同顆粒大小(14～21nm)的金納米點(diǎn)陣列?；谟行蚣{米孔陣列模板，制備出了不同環(huán)內(nèi)徑(15～75nm)的納米顆粒環(huán)陣列。研

4、究揭示了不同的金納米結(jié)構(gòu)具有不同的SERS效應(yīng)。隨著金納米顆粒粒徑的增加，金納米點(diǎn)陣列的SERS活性逐步增強(qiáng)；納米環(huán)陣列的SERS活性?xún)?yōu)于納米點(diǎn)陣列，60℃下擴(kuò)孔獲得的納米環(huán)的SERS效應(yīng)較強(qiáng)，退火樣品(結(jié)構(gòu)更有序)比未退火樣品的SERS活性高。
　　3.以硅表面聚合物圖案掩膜下蝕刻出的納米坑陣列為模板，利用化學(xué)生長(zhǎng)法制備了金納米結(jié)構(gòu)陣列，并研究了其光學(xué)性質(zhì)。首先通過(guò)離子吸附法在納米坑內(nèi)選擇性組裝金納米晶種，然后分別采用電化學(xué)和光