单层胶体晶体及反蛋白质纳米阵列结构的制备研究

单层胶体晶体是由单分散的胶状颗粒组装形成的二维周期性微纳米阵列结构。最近几年,由于单层胶体晶体反转结构具有特有的结构及光学属性,单层胶体晶体越来越受到研究者的关注。本文围绕大面积单层胶体晶体的可控性制备进行了综述和讨论。首先,介绍了大面积单层胶体晶体的自组装方法(楔形微通道自组装法和界面自组装方法。其次,介绍以单层胶体晶体为模板制备多种金属纳米结构,如纳米柱、纳米锥、类纳米火山纳米结构及任意形状的金属网络结构,对这些新型的金属纳米结构的潜在应用进行了讨论。

对胶体球光刻中单层胶体晶体曝光特性的研究

对胶体球光刻中单层胶体晶体(MCC)的曝光特性进行了研究。利用磁控溅射的方法在蓝宝石衬底上生长SiO2薄膜并旋涂光刻胶,通过固液界面自组装的方法在光刻胶上制备了单层胶体晶体。胶体球光刻利用单层胶体晶体作为微透镜阵列,通过紫外曝光的方法在光刻胶上制备微孔阵列。光刻胶上图形的周期性与胶体球的直径有关,并且大直径的胶体球的聚光性能要强于小直径胶体球,在曝光过程中随着曝光时间的增加,由于曝光量的增加以及光刻胶的漂白现象,光刻胶上微孔的尺寸也在增加。最后以曝光后的光刻胶为掩膜,将感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)以及湿法腐蚀相结合,制备出了图形化蓝宝石(PSS)衬底。

聚苯乙烯微球在乙醇/水混合分散介质悬浮液气-液界面自组装:快速组装单层胶粒晶体

本文提出了一种组装单层聚苯乙烯(PS)胶粒晶体的方法。一定温度下,一定质量比乙醇和水(乙水比K)作为分散介质的悬浮液气-液界面处,可快速自组装出单层PS胶粒晶体。研究表明,悬浮液中的PS微球在对流的带动下到达气-液界面,在两个PS微球之间由弯液面产生的毛细管力推动下组装在一起,并形成组装核心。后续到达气-液界面的PS微球与组装核心持续组装,最终在悬浮液的气-液界面形成单层PS胶粒晶体。通过改变乙水比K,调整混合分散介质与到达气-液界面的PS微球之间的润湿性,进而改变组装推动力,最终实现单层PS晶体的组装。因此分散介质中的乙水比K是单层PS胶粒晶体形成的关键因素。PS微球的质量百分比浓度虽也可影响PS胶粒晶体薄膜的层数,但乙水比K<15∶1时,单纯降低浓度无法得到单层PS胶粒晶体。组装温度仅对晶体的质量产生影响。

基于单层胶体晶体的功能性二维有序阵列研究进展

二维有序微纳米结构阵列往往呈现出有序图案化结构所带来的新颖或增强的性质,由胶体球自组装而成的单层胶体晶体已被广泛应用于二维有序微纳米结构阵列的可控制备.这种方法具有简单、高效、适用范围广等诸多优点,因而愈来愈受到人们的关注.本文简要综述了近年来基于单层胶体晶体的功能性二维有序阵列的研究进展,主要包括二维光子晶体传感器、等离激元纳米阵列、太阳能转换器件、光学与光电器件、表面浸润与黏附以及生物医学材料等方面的最新成果.其中着重介绍了本课题组在Zn S纳米碗阵列、异质结构Ag_2S-Ag纳米碗阵列、异质结构TiO_2纳米棒@纳米碗阵列以及方解石单晶微透镜阵列等方面所取得的一些研究进展.

二维纳米胶体球模板和Cu纳米颗粒阵列的制备

直径为500 nm的纳米球刻蚀模板是通过自组装法制备的.整个实验揭示了自组装过程的影响机制,并得到形状规则,排列均匀一致的单层胶体晶体掩模板.利用离子束溅射得到纳米环阵列,SEM图可以看出纳米环阵列大小均匀,完全按照预期的点阵结构排列.

胶体晶体和基于胶体晶体的纳米结构

胶体晶体及基于胶体晶体的各种纳米结构的制备和物理性质是近来物理学和材料科学共同关注的一个热点 .文章简要阐述了胶体颗粒间的基本相互作用 ,着重介绍了各种胶体晶体的制备方法 ;结合我们近期的工作 ,综合评述了胶体晶体在二维纳米颗粒阵列、二维有序孔单层膜及三维光子晶体等纳米结构材料研究中的应用 ,并对未来的发展进行了展望 .

气液界面胶体球刻蚀法制备二维有序多孔薄膜

作为一类重要的二维材料,二维有序多孔薄膜受到人们的广泛关注.气液界面胶体球刻蚀法是近些年发展起来的一种以漂浮在液面上的单层胶体晶体为模板来制备二维有序纳米结构的方法,具有简单、高效、重现性好、适用范围广以及结构参数易调变等优点.近年来,我们课题组利用气液界面胶体球刻蚀法实现了包括多种无机物纳米网、纳米碗阵列和纳米网-纳米碗复合阵列在内的一系列自支撑二维有序多孔薄膜的可控制备,考察了其二维光子晶体性质,并研究了其在刻蚀掩膜、溶剂检测、生物传感、电阻开关器件、光电化学分解水等方面的应用.本文在重点介绍我们课题组研究进展的同时,也简要总结了该领域的整体发展状况并展望了该领域的今后发展方向.

Au-Cu有序纳米颗粒阵列的构筑及其光学性能

使用单层胶体晶体模板技术,结合物理气相沉积,热处理等方法,制备大面积(平方厘米量级)的二元合金Au-Cu纳米颗粒阵列。通过气-液界面自组装法在载玻片上制备单层聚苯乙烯(PS)胶体晶体球模板;使用SiO2片、石英片(5 mm×5 mm,10 mm×10 mm)打捞PS球模板;通过溅射沉积的方法,在单层PS球模板上沉积生长Au薄膜,沉积时间为80 s。然后在1100℃(空气氛围)温度下进行热处理获得单层有序非密排Au纳米颗粒阵列;以此为模板,同样方法依次沉积生长20,30,60,120 s的Cu薄膜,在900℃(N2+H2混合气氛)温度下进行热处理;从而得到大面积的球状单层有序非密排Au-Cu纳米颗粒阵列,再使用场发射扫描电镜(SEM)及附带的能谱仪(EDS)来分析阵列形貌及组分;通过X射线衍射仪(XRD)来分析物质的晶体结构和材料组成;最后利用紫外可见分光光度计分析合金组元与等离激元共振峰的峰位及强度的关联性。结果发现:随着合金组元成分Cu的增加,使得二元合金Au-Cu纳米颗粒的局域表面等离子体共振(LSPR)峰位红移,峰强逐渐削弱,其主要原因是Cu的介电常数与Au相比较高。因此,可以通过调节合金种类及组分来调控LSPR峰位,以满足其在不同领域使用的需求。