[發明專利]一種可控制備復合型納米圖紋陣列的方法

有效

• 申請號: 201910058713.6
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109592635B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 溫嘉紅;趙曉宇;王雅新;張永軍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B81B7/04
• 分類號: B81B7/04;B81C1/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明屬于納米復合材料合成技術領域，具體涉及一種可控制備復合型納米圖紋陣列的方法。在有序納米圖紋化結構模板表面濺射一層Ag膜后形成Ag納米帽子陣列以及Ag納米三角形陣列；再將Ag納米帽子陣列倒置轉移到另一個Si襯底上，得到二次模板；將PS小球完全刻蝕，得到Ag納米碗陣列；對PS小球進行刻蝕不同時間，并在其表面濺射沉積一層TiO₂膜分別得到Ag?TiO₂?FON陣列、Ag?TiO₂納米帽?星陣列以及Ag?TiO₂納米環?粒子陣列。本發明克服了現有技術中的有序納米結構活性基底的構筑步驟繁瑣、有序性與致密度較低，同時制備周期長、費用昂貴、試驗條件要求苛刻等缺陷，因而具有均勻性好、有序度高、可重復性強、構筑步驟簡單、制備周期較短以及成本較低的優點。

技術領域

本發明屬于納米復合材料合成技術領域，具體涉及一種可控制備復合型納米圖紋陣列的方法。

背景技術

當光波（電磁波）入射到金屬與介質分界面時，在光波電磁場驅動下金屬表面的自由電子發生集體振蕩，形成的一種沿著金屬表面傳播的近場電磁波，即為表面等離子體或表面等離激元（Surface Plasmons，SPs）。表面等離激元具有一系列新奇的光學性質，例如對光的選擇性吸收和散射、局域電場增強、電磁波的亞波長束縛等等。在金屬薄膜與介質的界面上激發的表面等離激元可以沿著薄膜遠程傳播，形成傳導的表面等離激元（surfacepropagating plasmon，SPP）；而在一些金屬納米結構中，當自由電子振蕩頻率與入射光頻率相符時，產生光的強吸收，局域電磁場得到極大增強，這時形成局域的表面等離激元或局域表面等離子體共振（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR），Au、Ag等貴金屬納米材料的局域表面等離激元比較容易激發，且具有極大而可控的吸收和散射性質，可以通過改變納米材料的尺寸、形貌、組成、電荷以及其所處的介電環境等來改變其共振頻率，從而實現可選擇性地散射和吸收不同頻率的光。通過局域表面等離子體激元共振增強，貴金屬納米顆粒可以把光場的能量在空間上聚焦到納米尺度的范圍，在納米尺度上控制光能量的傳輸，從而產生巨大的電磁場增強，實現局域化加熱。實驗和理論研究表明，隨著顆粒尺寸的減小，表面等離激元非輻射和輻射衰減的比值變大；更多的光被顆粒吸收從而轉化為熱，而不是被散射出去。而這些納米結構間距足夠小時，局域等離子體激元間的耦合會造成局域場的驟然放大。貴金屬納米結構的表面等離子體調控在光熱轉換、太陽能電池、光催化、表面增強拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering，SERS）等應用中具有獨特的優勢。

1974年Fleischmann等人在研究吡啶分子吸附于粗糙銀電極表面所產生的光譜時最早發現：在粗糙銀電極表面的拉曼光譜中，呈現出比同濃度溶液拉曼散射光譜顯著增強且清晰尖銳的特征拉曼散射譜帶。1977年Van Duyne等人系統研究了相同的體系，在排除了探針分子數量增加因素和共振影響之后得出：5-6個數量級吡啶探針分子拉曼散射信號的增強來自于粗糙電極的表面增強效應。這一現象引起科學界的廣泛關注，并將這種現象命名為表面增強拉曼散射，英文名稱為Surface Enhanced Raman Seattering (SERS)。而當具有共振效應的探針分子吸附到粗糙化的貴金屬表面時，其拉曼散射信號又有可能進一步增強2-6個數量級。將這一現象命名為表面增強共振拉曼散射，英文名稱為SurfaceEnhanced Resonance Raman Seattering (SERRS)。