[發明專利]一種制備納米網薄膜的方法

無效

• 申請號: 200910082771.9
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN101538008A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 齊利民;李澄;洪國松
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82B1/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 關 暢

技術領域

本發明涉及一種制備納米網薄膜的方法。

背景技術

具有周期性規則納米孔的半導體、金屬或介電質的薄膜，可在亞微米尺度對電磁波產生散射，因此常常會表現出一些奇特的光學及電學性質；具有規則結構的納米網可以作為納米加工工藝中的圖案化掩膜；具有單分散網孔和高孔隙率的納米/微米篩網對高性能納/微過濾有重要價值。

目前，制備納米網的傳統方法主要有使用聚焦離子束刻蝕、以PDMS(聚二甲基硅氧烷)印章圖案或電子束平版印刷圖案為掩膜的刻蝕技術、激光相干全息印刷技術以及利用陽極多孔氧化鋁薄膜進行化學沉積反應，但這些制作方法很難兼具簡單、高效、廉價、通用的優點。近年來發展起來的膠體球平版印刷技術采用由單分散膠體顆粒自組裝形成的高度有序的單層膠體晶體為圖案化的掩膜，與各種刻蝕和沉積技術相結合，可以得到多種多樣的二維有序納米結構陣列，已發展成一種方法靈活、簡單通用、高效廉價的圖案化技術。但由于沉積過程通常起始于負載單層膠體晶體掩膜的基底，所以通過沉積得到的大多是碗狀結構的陣列，而得不到鮮明的網狀結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備納米網薄膜的方法。

本發明提供的制備納米網薄膜的方法，是以漂浮在反應溶液表面的單層膠體晶體為掩膜，在所述反應溶液表面上通入反應氣體，所述反應氣體與所述反應溶液在氣液界面發生反應，反應產物沉積在未被膠體晶體覆蓋的液面上，去除所述膠體晶體后，得到本發明提供的納米網薄膜。

該方法中，反應氣體與反應溶液在氣液界面發生的反應是反應產物為不溶性固體的反應。該反應的溫度為室溫，如4-50℃之間均可，反應時間為4-120小時。膠體晶體的粒徑為300-1000納米，可為聚苯乙烯膠體晶體、聚甲基丙烯酸甲酯膠體晶體或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物膠體晶體；其中，聚苯乙烯膠體晶體是按照如下文獻中的方法進行制備的：Synthesis?of?highly?ordered，three-dimensionalmacroporous?structures?of?amorphous?or?cyrstalline?inorganic?oxide，phosphates，andhybrid?composites，B.T.Holland，C.F.Blanford，T.Do，A.Stein，Chem.Mater.1999，11，795。聚甲基丙烯酸甲酯膠體晶體是按照如下文獻中的方法進行制備的：Structuraland?electrochemcial?properties?of?three-dimensionally?ordered?macroporous?tin(IV)oxide?films，J.C.Lytle，H.Yan，N.S.Ergang，W.H.Smyrl，A.Stein，J.Mater.Chem.2004，14，1616。苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物膠體晶體是按照如下文獻中的方法進行制備的：Collodial?crystallization?induced?by?capillary?force，H.Cong，W.Cao，Langmuir?2003，19，8177。

另外，按照上述方法制備得到的納米網薄膜，也屬于本發明的保護范圍。

利用本發明提供的制備納米網薄膜的方法，可以簡單快速、高效廉價地獲得大面積的納米網薄膜。由于所用掩膜是由單分散性很高的膠體球高度有序排列而成的，所以制備所得納米網的網孔具有很高的單分散性和長程有序性；納米網的網孔尺寸可以通過使用不同尺寸的膠體球顆粒組成的單層膠體晶體作為界面掩膜得到調節；納米網具有較好的機械強度和柔韌性，在一定程度上可以彎折和自我支撐。基于納米網薄膜的高度規整性和完整性，它可以在納米加工中用作圖案化的掩膜；利用兩層或多層納米網薄膜上下疊加組裝而成的多層納米網薄膜作為掩膜，還可以獲得多種特殊圖案的納米陣列；此外，利用納米網薄膜的可彎折性，還可望使其用作非平面基底的圖案化掩膜，進而獲得非平面基底上的納米陣列。

另外，對不同網孔大小的納米網的透射光譜進行測試分析發現，由其二維有序結構引起的結構光譜的特征吸收峰位置與納米網的二維晶格間距成線性關系，即納米網的吸收光譜具有尺寸依賴性，其吸收峰位置可通過改變納米網網孔的晶格間距得到調節，表明該納米網具有顯著的光子晶體特性，在光學器件及傳感等領域具有潛在的應用價值。

附圖說明

圖1為納米網制備過程示意圖。