[發(fā)明專利]一種定向組裝芯帽異構(gòu)二聚體結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010038295.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111204705B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪昕
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;G01N21/552;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

芯帽結(jié)構(gòu)顆粒在垂直和平行于其對稱軸方向具有不同的局部表面等離子體共振模式(LSPR)，該特點使得其與其他粒子發(fā)生LSPR耦合模式取決于二聚體結(jié)合的位置。對于芯帽這樣的三維空間結(jié)構(gòu)，將另一個粒子組裝到其特定位置是個極大的挑戰(zhàn)。本發(fā)明公開一種定向組裝芯帽異構(gòu)二聚體結(jié)構(gòu)的制備方法，屬于納米結(jié)構(gòu)探針技術(shù)領(lǐng)域。利用芯殼納米結(jié)構(gòu)顆粒自動獲取帽頂?shù)闹行捻旤c區(qū)域，并通過物理剝離將連接分子暴露外界以完成二聚體的連接。該方法的有益效果是將一個球形納米顆粒組裝到芯帽納米結(jié)構(gòu)顆粒的特定區(qū)域，即帽頂中心區(qū)域，獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的單個二聚體結(jié)構(gòu)。該方法可擴展到兩個芯帽顆粒構(gòu)成的同構(gòu)二聚體結(jié)構(gòu)的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米結(jié)構(gòu)探針技術(shù)領(lǐng)域，涉及到納米結(jié)構(gòu)組裝，尤其涉及到一種定向組裝芯帽異構(gòu)二聚體結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)

人工控制納米粒子的自組裝在納米科技相關(guān)領(lǐng)域包括光電子、生/醫(yī)診療等具有廣闊的應(yīng)用潛力。具有表面等離子體共振效應(yīng)(LSPR)的兩個納米顆粒，由于兩者間的LSPR共振耦合所引起的電磁場變化以及該場作用于周圍物質(zhì)所產(chǎn)生的獨特的光電性能變化，使得這些二聚體結(jié)構(gòu)頗受關(guān)注。然而兩個納米結(jié)構(gòu)顆粒自組裝為二聚體結(jié)構(gòu)卻并非易事，這是因為在均勻分散、穩(wěn)定的粒子溶液體系中，每個粒子表面通常修飾有穩(wěn)定劑，使其表面均勻帶有一定的電荷以保持彼此的距離避免粒子團聚，所以在進行表面改性修飾后，該平衡體系被打破很容易引起關(guān)聯(lián)性團聚；另外連接分子進入溶液體系后，隨機的結(jié)合到粒子表面，這樣粒子表面可以獲得很多結(jié)合點，這些結(jié)合點可以把多個粒子結(jié)合到一個粒子上，發(fā)生團聚甚至級聯(lián)性團聚。為了避免團聚，需要精確控制粒子表面連接分子的數(shù)量和分布，目前二聚體的自組裝主要發(fā)生在各向同性的球?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)中。而定向組裝芯帽這樣的非球?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，情況就變得更加復(fù)雜。

芯帽納米結(jié)構(gòu)特征為在球形芯的外表面包裹不封閉的連續(xù)金屬殼層，按照殼層覆蓋芯核表面的占比大小，帽的深度可小于、等于、大于半殼(如圖1所示)。該結(jié)構(gòu)為軸對稱結(jié)構(gòu)，其光學(xué)性質(zhì)強烈的依賴于激發(fā)光電場與對稱軸間的方位。激發(fā)光的電場在平行和垂直于其對稱軸方向上分別引起不同的LSPR模式。由此，當(dāng)另一個顆粒靠近芯帽顆粒時，兩者間LSPR共振耦合所產(chǎn)生的光學(xué)性能變化取決兩者的結(jié)合點。芯帽異構(gòu)二聚體是由一個芯帽納米結(jié)構(gòu)顆粒A與一個球?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)顆粒B連接而成，當(dāng)結(jié)合點位于A的帽外表面的中心頂點區(qū)域時，由此組裝而成的二聚體可產(chǎn)生增強光學(xué)性能并除去對激發(fā)光偏振方向的依賴。將B定向組裝到A的特定位置是個挑戰(zhàn)，因為不僅需要控制連接分子的數(shù)量而且需要控制其生長的位置。經(jīng)A的帽頂中心區(qū)域組裝而成的AB異構(gòu)二聚體的制備未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種定向組裝芯帽異構(gòu)二聚體結(jié)構(gòu)的制備方法，提供一種芯帽三維結(jié)構(gòu)帽頂中心區(qū)域的自動獲取方法和經(jīng)該區(qū)域連接而成的異構(gòu)/同構(gòu)二聚體的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種定向組裝芯帽異構(gòu)二聚體結(jié)構(gòu)的制備方法，芯帽異構(gòu)二聚體結(jié)構(gòu)由一個芯帽納米結(jié)構(gòu)顆粒A和一個球形納米結(jié)構(gòu)顆粒B經(jīng)連接分子組裝而成，連接分子位于芯帽納米結(jié)構(gòu)顆粒A的帽表面的中心頂點區(qū)域，制備方法為：

1)連接分子自動帽頂中心位置的獲取方法：借助球?qū)ΨQ的芯殼納米結(jié)構(gòu)顆粒C隨機的與基板上的連接分子結(jié)合，獲得結(jié)合位置P，然后沿著結(jié)合位置P所處的基板外法線的反方向進行干法刻蝕，利用干法刻蝕的高度各向異性，定向刻蝕去除芯殼納米結(jié)構(gòu)顆粒C的一部分殼，在基板上形成芯帽納米結(jié)構(gòu)顆粒A，連接分子自然位于芯帽納米結(jié)構(gòu)顆粒A的帽頂中心區(qū)域；

2)定向組裝芯帽異構(gòu)二聚體結(jié)構(gòu)的制備方法步驟如下：

i)在清洗干凈的平面基板上(包括玻璃片、硅片等)，生長上連接分子；

ii)將基板浸入芯殼納米結(jié)構(gòu)顆粒C溶液中，連接分子將芯殼納米結(jié)構(gòu)顆粒C固定到基板上；