專利名稱：一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米顆粒材料，尤其是涉及一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納
米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
二維點(diǎn)陣排列的納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)，在生物傳感、醫(yī)學(xué)、光電、催化、檢測(cè)以及 磁學(xué)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景(參考文獻(xiàn)1. Amanda J H， Lei Chang at el，J.Phys. Chem. B，2005，127 :2264-2271 ;2. Narayanan R， El-Sayed M A， J.Phys.Chem. B，2005，109 : 12663-12676)。因此，如何能通過(guò)成本低、操作簡(jiǎn)便的方法制備二維點(diǎn)陣排列的納米顆粒陣 列結(jié)構(gòu)，并保證工藝和結(jié)構(gòu)的可控性和重復(fù)性，成為實(shí)現(xiàn)上述潛在應(yīng)用的關(guān)鍵。雖然已有文 獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)納米球光刻技術(shù)，以小球分布于大球之間的二維排列結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過(guò)多步法 (包括兩步除球過(guò)程先用HF酸除去小球保留大球，再沉積金屬銀膜，然后在有機(jī)溶劑中超 聲除去大球)，也能得到一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形銀納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)(參考文 獻(xiàn)l.Shaoli Zhu， Fei Li atel， Sensors and Actuators B， 2008， 134 :193-198)，但是這 種制備需要兩步除球過(guò)程，工藝步驟多，涉及的設(shè)備材料復(fù)雜，具有成本高、效率低，并且所 制備的結(jié)構(gòu)難以控制或難以重復(fù)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種設(shè)備簡(jiǎn)單、材料易得、成本較低、效率較高的二維正方
點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備方法。 本發(fā)明包括以下步驟 1) —個(gè)制備單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板的步驟； 2) —個(gè)沉積金屬的步驟； 3) —個(gè)除去聚苯乙烯納米球模板的步驟。 在步驟1)中，所述制備單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板可將硅 片清洗，再將聚苯乙烯納米球溶膠在清洗后的硅片上進(jìn)行自組裝，干燥，得單層的聚苯乙烯 納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)；所述將硅片清洗可將硅片先后依次用4(VUS(V乙醇和丙酮
試劑清洗，所述^cvus(v按體積比最好為i : 3，所述11202的質(zhì)量百分比濃度最好為30%;
所述聚苯乙烯納米球溶膠最好是離心、分散后的聚苯乙烯納米球溶膠，所述自組裝可通過(guò) 滴涂法在清洗后的硅片上進(jìn)行自組裝，所述干燥最好在恒溫條件下干燥，所述恒溫的溫度
最好為60 90°C。 在步驟2)中，所述沉積金屬可在單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié) 構(gòu)模板上沉積金屬銀膜，所述沉積金屬銀膜可采用物理氣相沉積方法，最好真空壓強(qiáng) < 1X10—4Pa。 在步驟3)中，所述除去聚苯乙烯納米球模板可通過(guò)在乙醇等有機(jī)溶劑中超聲除去聚苯乙烯球，所述超聲的功率可為150W，超聲的頻率可為42kHz，超聲的時(shí)間可為2 7min。 可利用掃描電子顯微鏡等測(cè)試手段對(duì)制備的二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。 本發(fā)明應(yīng)用納米球光刻技術(shù)，在單一粒徑聚苯乙烯納米球的單層正方排列亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用單一粒徑的聚苯乙烯納米球，通過(guò)控制制備過(guò)程工藝參數(shù)，制備出單層的聚苯乙烯納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板，使用物理氣相沉積的方法沉積金屬銀膜，在乙醇等有機(jī)溶劑中超聲除去模板，僅一步除球即得到二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)，操作步驟簡(jiǎn)便、所需的設(shè)備簡(jiǎn)單、材料易得、成本低廉、結(jié)構(gòu)易控。


圖1為聚苯乙烯納米球亞穩(wěn)態(tài)呈正方點(diǎn)陣排列結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為實(shí)施例1的二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形銀納米顆粒的掃描電鏡圖。在圖2中，標(biāo)尺為liim。 圖3為實(shí)施例1的二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形銀納米顆粒的原子力顯微鏡圖。在圖3中，a橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的單位為y m ;b橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的單位為nm ;
圖4為實(shí)施例2的二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形銀納米顆粒的掃描電鏡圖。在圖4中，標(biāo)尺為1 U m。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1 1)單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板硅片先后依次通過(guò)體積比1 : 311202 (質(zhì)量百分比濃度為30%)/112504、乙醇、丙酮等試劑清洗。將離心、分散好的聚苯乙烯納米球溶膠通過(guò)滴涂法在清洗后的硅片上進(jìn)行自組裝，于8(TC下進(jìn)行干燥，得到單層的聚苯乙烯納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)，如圖1所示。 2)沉積金屬使用物理氣相沉積的方法(真空壓強(qiáng)< 1 X 10—4Pa)來(lái)沉積金屬銀膜(厚度約200nm)。 3)除去聚苯乙烯納米球模板通過(guò)在乙醇等有機(jī)溶劑中超聲(功率=150W，頻率=42kHz)3min除去聚苯乙烯球。 所得二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)可用掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡進(jìn)行表征，其結(jié)果如圖2和3所示，顆粒高度約40nm。
實(shí)施例2 1)單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板硅片先后依次通過(guò)體積比1 : 311202 (質(zhì)量百分比濃度為30%)/112504、乙醇、丙酮等試劑清洗。將離心、分散好的聚苯乙烯納米球溶膠通過(guò)滴涂法在清洗后的硅片上進(jìn)行自組裝，于6(TC下進(jìn)行干燥，得到單層的聚苯乙烯納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)，如圖1所示。 2)沉積金屬使用物理氣相沉積的方法(真空壓強(qiáng)< 1 X 10—4Pa)來(lái)沉積金屬銀膜(厚度約200nm)。
3)除去聚苯乙烯納米球模板通過(guò)在乙醇等有機(jī)溶劑中超聲(功率=150W，頻率 =42kHz) 5min除去聚苯乙烯球。 所得二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)可用掃描電子顯微鏡進(jìn)行 表征，其結(jié)果如圖4所示。
權(quán)利要求
一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)一個(gè)制備單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板的步驟；2)一個(gè)沉積金屬的步驟；3)一個(gè)除去聚苯乙烯納米球模板的步驟。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于在步驟1)中，所述制備單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板 是將硅片清洗，再將聚苯乙烯納米球溶膠在清洗后的硅片上進(jìn)行自組裝，干燥，得單層的聚 苯乙烯納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于所述將硅片清洗是將硅片先后依次用H202/H2S04、乙醇和丙酮試劑清洗。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于所述^(VUS(V按體積比為1 : 3，所述11202的質(zhì)量百分比濃度為30%。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于所述聚苯乙烯納米球溶膠是離心、分散后的聚苯乙烯納米球溶膠，所述自 組裝可通過(guò)滴涂法在清洗后的硅片上進(jìn)行自組裝。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于所述干燥是在恒溫條件下干燥，所述恒溫的溫度為60 90°C。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于在步驟2)中，所述沉積金屬是在單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列 結(jié)構(gòu)模板上沉積金屬銀膜。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于所述沉積金屬銀膜采用物理氣相沉積方法，真空壓強(qiáng)< 1 X 10—4Pa。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于在步驟3)中，所述除去聚苯乙烯納米球模板是通過(guò)在乙醇中超聲除去聚 苯乙烯球。
10. 如權(quán)利要求9所述的一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備 方法，其特征在于所述超聲的功率為150W，超聲的頻率為42kHz，超聲的時(shí)間為2 7min。
全文摘要
一種二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)的制備方法，涉及一種納米顆粒材料。先制備單一粒徑的單層納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板，再沉積金屬，最后除去聚苯乙烯納米球模板。在單一粒徑聚苯乙烯納米球的單層正方排列亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用單一粒徑的聚苯乙烯納米球，通過(guò)控制制備過(guò)程工藝參數(shù)，制備出單層的聚苯乙烯納米球亞穩(wěn)態(tài)正方排列結(jié)構(gòu)模板，使用物理氣相沉積的方法沉積金屬銀膜，在乙醇等有機(jī)溶劑中超聲除去模板，僅一步除球即得到二維正方點(diǎn)陣排列的準(zhǔn)正方形納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)，操作步驟簡(jiǎn)便、所需的設(shè)備簡(jiǎn)單、材料易得、成本低廉、結(jié)構(gòu)易控。
文檔編號(hào)B82B3/00GK101774535SQ200910113128
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者吳晨旭, 張瑜娟, 朱賢方, 王連洲, 逯高清, 黃嬈 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)