[發(fā)明專(zhuān)利]一種單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110467772.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113203724A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉紹鼎;耿偉;廉嵐淇;岳鵬;虞應(yīng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/65
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/65;C03C17/36
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 馬叢

本發(fā)明提供了一種單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用，屬于納米光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的自組裝方法，包括以下步驟：采用疏水分子對(duì)納米顆粒進(jìn)行包覆后分散于有機(jī)溶劑中，得到納米顆粒分散液；將所述納米顆粒分散液滴加在高分子親水聚合物水溶液形成的水膜表面進(jìn)行自組裝，然后將水膜去除，得到單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)。發(fā)明提供的自組裝方法，適用于粒徑為10～500nm的納米顆粒，通過(guò)調(diào)節(jié)改性納米顆粒分散液以及高分子親水聚合物水溶液的濃度可實(shí)現(xiàn)對(duì)單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的孔徑大小在0.1～5μm范圍內(nèi)的可調(diào)；自組裝方法通用性好，操作簡(jiǎn)單，陣列面積大，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)因其特有的光學(xué)透射現(xiàn)象與納米顆粒之間的耦合，引起了人們的廣泛關(guān)注。納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)孔徑大小對(duì)于調(diào)諧光學(xué)透射現(xiàn)象與納米顆粒之間的耦合起著決定性的影響。

目前，納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的制備方法主要為物理刻蝕方法(如電子束刻蝕、離子束刻蝕)和傳統(tǒng)嵌段共聚物自組裝方法。盡管物理刻蝕方法可以精準(zhǔn)的制備納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)，但很難制備由密排納米顆粒構(gòu)成孔陣列體系。傳統(tǒng)嵌段共聚物自組裝方法也實(shí)現(xiàn)了納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的制備，但是這種方法適用的納米顆粒的尺寸小于10nm，而且制備的納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的孔徑尺寸只能達(dá)到納米級(jí)別。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的自組裝方法能夠得到密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)，適用的納米顆粒粒徑為10～500nm，適用的納米顆粒尺寸范圍廣，單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的孔徑在0.1～10μm范圍內(nèi)可調(diào)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的自組裝方法，包括以下步驟：

采用疏水分子對(duì)納米顆粒進(jìn)行包覆后分散于有機(jī)溶劑中，得到包覆納米顆粒分散液；所述納米顆粒的粒度為10～500nm；所述改性納米顆粒分散液的濃度為5～100mg/mL；

將高分子親水聚合物水溶液滴加在疏水基底上形成水膜，將所述改性納米顆粒分散液滴加在所述水膜表面，進(jìn)行自組裝，得到單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)；所述高分子親水聚合物水溶液的濃度為0.0001～50mg/mL；所述高分子親水聚合物包括牛血清蛋白、纖維素和蔗糖中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述納米顆粒的形狀包括球形、立方體形、棒狀、錐狀或箭頭狀。

優(yōu)選的，所述疏水分子包括聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烴、聚酰胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯、氟硅樹(shù)脂、熔融石蠟和有機(jī)硅蠟乳中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述包覆的溫度為室溫，時(shí)間為12～36h。

優(yōu)選的，所述水膜的厚度為0.1～100mm。

優(yōu)選的，滴加在所述水膜表面的改性納米顆粒分散液的體積為0.5～10μL。

優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑包括氯仿、甲苯或四氫呋喃。

優(yōu)選的，所述自組裝的溫度為室溫，時(shí)間為0.5～2s。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述自組裝方法得到的單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)，所述單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的納米顆粒的粒度為10～500nm，所述單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)的孔徑為0.1～10μm。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的單層密排納米顆粒孔陣列結(jié)構(gòu)在非線(xiàn)性效應(yīng)、表面增強(qiáng)拉曼散射、生物傳感器或生物分子檢測(cè)中的應(yīng)用。