[發(fā)明專利]一種蛋白石結(jié)構(gòu)二維光子晶體的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410189467.5
• 申請(qǐng)日: 2014-05-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103966655A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙九蓬;侯雪梅;李垚;徐洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C30B5/00
• 分類號(hào): C30B5/00;C30B29/60;C08J5/18;C08L25/06;C01B33/12
• 代理公司: 北京瑞思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11341
• 代理人: 李濤;張東山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二維光子晶體薄膜的制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種蛋白石結(jié)構(gòu)二維光子晶體的制備方法。

背景技術(shù)

光子晶體是一種在微米、亞微米等光波長(zhǎng)的量級(jí)上折射率呈現(xiàn)周期性變化的介質(zhì)材料。1987年，由E.Yablonovitch首先提出光子晶體的概念，從材料結(jié)構(gòu)上看，光子晶體是一類在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)的人工設(shè)計(jì)和制造的晶體。高度有序蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體，由于在光子材料、高密度磁存儲(chǔ)材料，生物傳感器等的廣泛應(yīng)用而受到研究者們的廣泛關(guān)注。光子晶體的制備工藝非常困難，隨著科技的發(fā)展，科學(xué)家們制備了各種各樣的晶體結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)用最多的是蛋白石結(jié)構(gòu)。目前，組裝二維蛋白石光子晶體的主要方法：旋涂法、垂直沉積法、提拉法等。而制備二維蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體主要存在的問(wèn)題是存在著大量的結(jié)構(gòu)缺陷，比如：點(diǎn)缺陷，線缺陷等。

唐月鋒等申請(qǐng)的中國(guó)專利CN200810019681.0請(qǐng)求保護(hù)的是一種可調(diào)均勻孔聚苯乙烯單層膜的制備方法，其中通過(guò)將單分散的聚苯乙烯微球通過(guò)提拉法，得到長(zhǎng)程有序的單層膜。董啟明等申請(qǐng)的中國(guó)專利CN201210347815.8請(qǐng)求保護(hù)的是一種膠體微球單層膜的自組裝制備方法，該方法利用旋涂法得到單層膜后，然后再采用氣液界面法排成密堆積的六方結(jié)構(gòu)。但是上述方法存在的主要問(wèn)題是需要大型儀器才能制備單層膜，制備方法復(fù)雜，制備成本高。李永軍等申請(qǐng)的中國(guó)專利CN200810143328.3請(qǐng)求保護(hù)了一種大面積納米微粒單層膜的制備方法，該方法通過(guò)依次加入水溶性有機(jī)物、非水溶性液態(tài)有機(jī)物以及水，將水溶性納米粒子從膠體溶液中萃取出來(lái)，在水/非水溶性液態(tài)有機(jī)物界面上制備單層膜。該方法的缺點(diǎn)是使用的有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出了直接在空氣和水的界面制備蛋白石結(jié)構(gòu)二維光子晶體單層薄膜，本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，制備成本低廉，對(duì)環(huán)境友好，并且可以制備出大面積的薄膜，可以有效的減少制備得到的薄膜的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題而提供了一種蛋白石結(jié)構(gòu)二維光子晶體的制備方法。

本發(fā)明的制備方法包括以下步驟：

（1）將膠體粒子分散在一定體積比的乙醇和水的混合溶液中，超聲分散5~20分鐘備用；

（2）取一培養(yǎng)皿，加入一定體積的去離子水，將洗滌干凈的基片置于培養(yǎng)皿中，保持基片與水面成5°~90°的角度；將步驟（1）得到的混合溶液滴加在基片上，通過(guò)調(diào)節(jié)基片與水面的角度，使膠體粒子沿基片緩慢滑至空氣與水的界面，在空氣與水的界面滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~10%的表面活性劑十二烷基硫酸鈉以調(diào)節(jié)界面的表面張力，使膠體粒子在空氣與水的界面形成一層單層薄膜；

（3）另取一洗滌干凈的基底，將單層薄膜從水面轉(zhuǎn)移至基底上，室溫干燥，得到高度有序的蛋白石結(jié)構(gòu)二維光子晶體單層薄膜。

本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，制備成本低廉，對(duì)環(huán)境友好，并且可以制備出大面積的薄膜，可以有效的減少制備得到的薄膜的缺陷。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明制備蛋白石結(jié)構(gòu)二維光子晶體單層薄膜的裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明制備的蛋白石結(jié)構(gòu)二維光子晶體單層薄膜的SEM圖；

圖3為本發(fā)明制備的蛋白石結(jié)構(gòu)二維光子晶體單層薄膜數(shù)碼照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一：

（1）將556nm聚苯乙烯微球離心，干燥。稱取質(zhì)量為1g微球，分散在15ml體積比為1：2的乙醇和水的混合溶液中，超聲十分鐘，混合均勻。

（2）加入10ml水于培養(yǎng)皿中，將硅片放入培養(yǎng)皿中，保持硅片與水面成30°角，滴加10ml 聚苯乙烯膠體粒子混合溶液在硅片上，使膠體粒子慢慢滑落至水面，在空氣與水的界面滴加10ml表面活性劑十二烷基硫酸鈉溶液，在水面形成聚苯乙烯單層薄膜。圖1為制備聚苯乙烯單層薄膜的裝置示意圖。

（3）另取洗滌干凈的硅基板，插入水中，然后緩慢提起，將單層薄膜附著在基板上，干燥，得到蛋白石結(jié)構(gòu)聚苯乙烯單層薄膜，圖2、圖3分別為聚苯乙烯單層膜薄膜掃描電鏡和數(shù)碼照片。

實(shí)施例二：

（1）將600nm二氧化硅微球離心，干燥。稱取質(zhì)量為1g的微球，分散在10ml體積比為1：2的乙醇和水的混合溶液中，超聲十分鐘，混合均勻。