物理方法輔助膠體晶體模板構筑微-納陣列及其生物傳感特性研究.pdf

1、本論文采用物理構筑路線如磁控濺射沉積、熱蒸發(fā)沉積、熱處理、膠體反應離子刻蝕、Au納米球反應離子刻蝕等方法，高效、方便地制備了多種形貌新穎、結構可控的周期性微/納陣列，開展了SERS均一性、表面浸潤性以及生物傳感性能與陣列結構相關性研究。
　　本論文的主要內容如下:
　　(1)基于單層膠體晶體模板結合濺射沉積方法，制備了具有良好均一性的SERS活性基底。以二維PS膠體球為模板，通過控制前驅液在其中的填充方式及后續(xù)處理條件，獲得

2、了形貌可控的有序微/納結構陣列，而后采用磁控濺射沉積方法在上面生長Fe2O3薄膜，分別衍生出形貌新穎的結構陣列;在沉積一薄層Au膜后，這些有序微/納結構陣列的SERS均一性能獲得大幅度提高。
　　(2)制備了疏水性SERS活性基底。提出一種簡便、廉價的方法，即單層膠體晶體模板-誘導前驅液填充以及后續(xù)濺射沉積，制備顆粒間隙可調的周期性球狀納米顆粒結構陣列。在其表面沉積一層Au膜，并經(jīng)過化學改性后，間隙為10nm的這種結構陣列具有良好

3、的疏水性能、SERS增強性能和均一性能?？赏ㄟ^液滴蒸發(fā)引起溶質局域濃縮方式實現(xiàn)對有機分子的高效、快速檢測，解決了微體積、超低濃度的有機溶液難以用SERS檢測的難題。
　　(3)提出一種簡便，高效的方法在大面積(＞1 cm2)范圍內制備周期、尺寸可控的有序Au非密排球狀納米顆粒陣列。以單層膠體晶體為模板，采用濺射沉積技術沉積一層Au膜，然后通過熱分解方式去除膠體模板，最后經(jīng)過退火處理即可獲得所需陣列。通過選擇PS膠體球的尺寸來控制陣

4、列周期，選擇沉積Au膜厚度和在已有顆粒上多次沉積-退火等兩種方法調制顆粒尺寸。顆粒陣列經(jīng)官能團修飾后可準確檢測1mM的葡萄糖溶液濃度，并可從SPR峰和陣列衍射峰兩個方面協(xié)同檢測溶液濃度變化，使得檢測結果的可信度更高。上述制備Au顆粒方法同樣適用于Ag，Cu等金屬顆粒。
　　(4)采用膠體反應離子刻蝕技術批量制備大面積(＞1 cm2)形貌可控的周期性SiO2結構陣列?；谀z體晶體模板，通過控制反應離子刻蝕條件，可將周期性SiO2結構

5、陣列形貌從穹形結構調節(jié)到截角圓錐體結構，再到圓錐體結構陣列。沉積一層Ag薄膜后，這些周期性微/納結構陣列用作SERS活性基底并對4-Aminothiophenol(4-ATP)表現(xiàn)出明顯的SERS增強效應。這為方便、快速制備SERS活性基底提供一種新型的方法。
　　(5)采用Au納米球反應離子刻蝕技術制備大面積(＞1 cm2)周期和高度可控的周期性SiO2柱狀結構陣列。以有序非密排Au球狀結構陣列為掩膜，采用反應離子刻蝕技術獲得S