[發明專利]一種納米星鏈狀納米結構陣列的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202011552400.5
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112775434A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 朱圣清;向萌;張洪碩;周鵬
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00;G01N21/65
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發明涉及一種納米星鏈狀納米結構陣列的制備方法及應用，包括如下步驟：(1)在襯底材料的表面采用濕法刻蝕獲得具有微納結構陣列圖案的光刻膠層，所述微納結構陣列圖案由多條二維條狀鏤空單元結構構成；(2)在具有所述光刻膠層的襯底材料的表面多次滴涂納米星顆粒溶膠并自然干燥，金納米興顆粒即沉積在所述鏤空單元結構內，去除光刻膠后最終在所述襯底材料表面獲得多條納米星鏈狀納米結構陣列。本發明能夠將現有技術中離散的納米材料構造成具有納米尺度的納米鏈，不僅使納米顆粒間距達到納米尺度，納米鏈之間間距也具有納米尺度，能夠應用于表面增強拉曼散射基底，提高局域場增強效應，本發明金納米星鏈狀納米結構陣列具有更好的光電效應。

技術領域

本發明涉及納米材料制備領域，具體涉及一種納米星鏈狀納米結構陣列的制備方法及應用。

背景技術

近年來，貴金屬納米材料由于其獨特的光學、電學、力學和催化作用以及生物相容等特性在納米科技領域引起了廣泛的興趣，特別是在光伏增效或拉曼檢查技術上有著巨大的應用前景。

金屬納米顆粒的表面等離子體激元效應是由于納米顆粒表面電子云受入射電磁波(或入射光)中電場激勵，而產生相互作用，形成表面等離子體激元。這種表面等離子體激元可產生電場幅度高于入射電磁波10³-10⁷倍的局域電場強度。在納米技術領域，稱之為熱點。在光伏領域可以利用這種場局域效應增強附近光伏材料對入射光的吸收，在拉曼領域可以利用這種熱點提高拉曼檢測過程中的拉曼信號。

現有技術中如中國專利201711349542.X公開了一種納米及微米孔的加工方法，能夠制備出微納復合結構金屬粒子點陣列；如中國專利201710637648.3公開了表面增強拉曼散射基底的制備方法，獲得的也是具有離散結構的點陣列。而離散的點陣列雖然能夠在一定程度上提高局域場增強效應，但是提升程度有限。

發明內容

為了更進一步提高微納結構的局域場增強效應的技術問題，而提供一種納米星鏈狀納米結構陣列的制備方法及應用。本發明方法利用光刻技術，在平整基底如玻璃、導電玻璃、硅片上制備一層具有鏤空條狀結構的二維光刻膠薄膜，鏤空區域稱為沉積金納米星顆粒的模板，通過化學方法制備出金納米星顆粒，然后通過多次滴涂方法，使金納米星沉積在光刻膠薄膜的鏤空區域；最后剝離去除光刻膠，得到金納米星鏈狀納米結構陣列。本發明的金納米星鏈狀納米結構陣列的基本單元為金納米星，金納米星相對其他形貌材料具有尖銳的尖角結構，可獲得更為明顯的表面等離激元效應。此外通過鏤空區域的模板束縛，使得金納米星顆粒呈鏈狀分布，納米星之間的間距在納米尺寸范圍內，能夠產生光學耦合效應，進一步提高局域場增強作用，使金納米星鏈狀納米結構陣列具有更好的光電效應。

為了達到以上目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種納米星鏈狀納米結構陣列的制備方法，包括如下步驟：

(1)在干凈、平整的襯底材料的表面采用濕法刻蝕獲得具有微納結構陣列圖案的光刻膠層，所述微納結構陣列圖案由多條二維條狀鏤空單元結構構成；

(2)在具有所述光刻膠層的襯底材料的表面多次滴涂納米星顆粒溶膠并自然干燥，金納米興顆粒即沉積在所述鏤空單元結構內，去除光刻膠后最終在所述襯底材料表面獲得多條納米星鏈狀納米結構陣列。

進一步地，所述濕法刻蝕的方法是：在所述襯底材料的表面旋涂一層光刻膠，經過烘干后得到光刻膠薄膜，采用具有二維條狀微納結構陣列圖案的掩模版對所述光刻膠薄膜進行曝光，曝光后進行后烘、顯影，從而在所述襯底材料的表面得到所述微納結構陣列圖案的光刻膠層。

再進一步地，若所述光刻膠為正性光刻膠，則相應的所述掩模版的所述微納結構陣列圖案處為透光部分，所述掩模版的其余處為非透光部分；若所述光刻膠為負性光刻膠，則相應的所述掩模版的所述微納結構陣列圖案處為非透光部分，所述掩模版的其余處為透光部分。