金、銀納米有序結(jié)構(gòu)的制備與光學(xué)性能的研究.pdf

1、納米材料由于具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，從而產(chǎn)生了許多奇異的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和化學(xué)等特性，因而受到廣泛關(guān)注，對納米材料制備與應(yīng)用的研究已經(jīng)成為材料科學(xué)研究領(lǐng)域備受關(guān)注的熱點。 金屬納米材料，尤其是貴金屬金、銀納米顆粒的制備與研究一直是科技材料領(lǐng)域工作者研究的重點，有關(guān)金、銀納米金屬顆粒的制備及性能的研究報導(dǎo)很多，但對于金、銀納米金屬顆粒有序結(jié)構(gòu)的制備與組裝等方面的研究成果則很有限。另外，金

2、屬納米顆粒所具有的表面等離子體共振使其具有了很好的光學(xué)特性。尤其近幾年來，隨著金、銀等金屬納米顆粒的表面增強拉曼散射效應(yīng)、以及熒光增強效應(yīng)的進一步確認，對于金、銀等金屬納米顆粒光學(xué)性能方面的研究已經(jīng)成為納米材料研究領(lǐng)域的一個熱點。但是，這些研究主要集中在金屬納米顆粒的形貌、尺寸、發(fā)色團和局域場等方面，對于其有序納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能方面的研究較少。 基于上述國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，本論文從金屬納米有序結(jié)構(gòu)的構(gòu)建入手，對金、銀納米有序結(jié)構(gòu)的

3、制備進行了研究和探索，然后對所獲得的金、銀納米有序結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能進行了研究，得到的主要研究成果包括以下幾個方面： 1．運用擴散理論和熱力學(xué)基礎(chǔ)理論，對拉伸還原技術(shù)中的結(jié)晶過程、還原反應(yīng)過程進行了討論；對玻璃拉伸中的形變進行了受力分析；結(jié)合具體的實驗實現(xiàn)了有序銀納米顆粒在玻璃中的定向排布。微結(jié)構(gòu)測試表明：玻璃樣品中銀顆粒呈長棒狀，直徑約50～100nm，長100～800nm，它們沿玻璃拉伸的方向呈定向排列。相應(yīng)的工藝參數(shù)如下：晶化

4、溫度615℃，保溫時間12h；拉伸溫度570℃，拉伸速度120mm/min；還原壓力0．25Mpa，還原溫度430℃，還原時間4h。 2．采用干法銀離子置換—掩模板輔助照射技術(shù)，對在玻璃中可控生成有序納米銀簇進行了探索。獲得了向玻璃基體中進行銀離子注入的干法銀離子置換的實驗參數(shù)：電壓1．5kV；溫度350℃；時間150min。熒光光譜的研究表明，紫外光照射可以達到銀的還原，并成為了鹵化銀結(jié)晶生成的晶核；偏振光透過光譜測試表明，經(jīng)

5、熱處理和還原后玻璃中產(chǎn)生了銀納米簇有序化排布的結(jié)構(gòu)跡象。 3．依據(jù)米氏理論，對含有序納米銀顆粒玻璃的光學(xué)吸收性能進行了理論計算，并對具有不同微結(jié)構(gòu)特征的樣品進行了對比分析，結(jié)果顯示：樣品測試所得的偏光性能參數(shù)與理論計算基本一致；研究表明，樣品的偏振波段帶寬與樣品中所含橢球形銀顆粒的長徑比分布狀態(tài)有關(guān)，并隨銀顆粒的長徑比分布范圍增加而變寬。同時，研究表明玻璃中存在不同結(jié)構(gòu)的Ag納米顆粒，即針狀的Ag顆粒和線狀的Ag顆粒鏈，這些結(jié)構(gòu)

6、都對光的偏振效應(yīng)有貢獻。 4．采用Z—掃描技術(shù)對含有序納米銀玻璃的三階非線性光學(xué)性能進行了研究，結(jié)果表明：當(dāng)入射光偏振方向與銀納米棒的軸向平行時，非線性折射率和非線性吸收系數(shù)均達到最大值。在入射光波波長為780nm，激光強度為1．9GW/c㎡的條件下，且當(dāng)光偏振方向與銀納米棒的軸向呈現(xiàn)垂直狀態(tài)時，得到最佳的單光子品質(zhì)因子W=1．6和最佳的雙光子品質(zhì)因子T=0．16，能夠滿足光開關(guān)應(yīng)用所需的W>1和T<1的要求。 5．利用

7、二次陽極氧化法制備了平均孔徑約為60nm、有序度較高的AAO模板。獲得了超純鋁電化學(xué)拋光的磷酸—硫酸—乙二醇新體系的配方及工藝參數(shù)，新體系具有無污染、拋光效果良好的特點；得到了二次陽極氧化法中各工藝對AAO膜孔結(jié)構(gòu)有序性影響的規(guī)律。 6．利用AAO模板的有序孔結(jié)構(gòu)，獲得了金納米顆粒的規(guī)則點陣，經(jīng)吸收光譜測試表明，這種有序金納米結(jié)構(gòu)的可見紫外吸收峰位于536nm處，峰形尖銳，且與理想的球形金納米顆粒的峰值位置一致。通過熱處理載玻片