嵌段共聚物膠束法制備納米陣列及其熒光增強效應(yīng)研究.pdf

1、熒光器件與熒光技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、光子學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域。熒光分子發(fā)射強度的增強將大大提高光電器件以及其它熒光技術(shù)的性能。其中，實現(xiàn)熒光增強最重要的方法就是利用金屬納米結(jié)構(gòu)，因為在共振光激發(fā)下金屬納米結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生表面等離子體共振。目前，大量的金屬納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)用來增強小分子染料等熒光物質(zhì)，如納米線、納米棒、納米孔、納米三角棱柱等。但是，關(guān)于高度有序金屬納米陣列作為熒光增強基底的報道還比較少。對于制備高度有序納米陣列，目前已

2、有很多種方法，包括陽極氧化鋁(AAO)模板法、電子束刻蝕法、聚苯乙烯(PS)微球模板法等。
　　本文基于一種簡單、經(jīng)濟的方法——嵌段共聚物膠束法，在硅襯底上制備大范圍有序排列的納米顆粒陣列，用掃描電子顯微鏡、透射電鏡、X射線能譜儀對其形貌、成分進行表征;同時利用紫外可見分光光度計、拉曼光譜儀、熒光光譜儀及FDTD模擬系統(tǒng)研究了P3HT在不同納米顆粒陣列上的熒光增強效應(yīng)。
　　通過改變HAuCl4前驅(qū)體與吡啶基團的摩爾比，我們

3、用嵌段共聚物自組裝法制備出不同顆粒尺寸的Au納米顆粒陣列。熒光光譜分析表明，共軛聚合物P3HT在Au納米顆粒陣列上的熒光強度遠遠高于在空白硅襯底的強度，因為局域表面等離子共振及其耦合使局域電磁場得到增強。另外，Au納米顆粒陣列上P3HT的熒光強度隨著Au納米顆粒尺寸的增大而增大。這是因為P3HT的吸收譜帶與Au納米顆粒陣列的等離子共振吸收峰的重疊越大，P3HT熒光強度越高。同時，F(xiàn)DTD模擬結(jié)果顯示，較大的Au納米顆?？梢栽谳^大范圍內(nèi)產(chǎn)

4、生局域場增強，相鄰Au顆粒間發(fā)生明顯的耦合。而熒光壽命測試表明，P3HT的熒光衰減壽命沒有發(fā)生明顯改變。
　　顆粒尺寸是決定金屬表面等離子共振頻率和熒光增強因子的重要因素之一。本文提供一種金屬顆粒的生長方法來對顆粒尺寸進行調(diào)整。將嵌段共聚物膠束法制備的Au納米顆粒陣列作為晶種層，浸入到HAuCl4、硝酸銀、抗壞血酸和十六烷基二甲基溴化銨的混合水溶液中(Au生長液)進行反應(yīng)。SEM和EDS結(jié)果顯示，10min后納米顆粒成功的長大。對

5、生長后Au納米顆粒陣列的消光光譜進行檢測，結(jié)果表明，其等離子共振峰發(fā)生紅移，與P3HT的吸收峰重疊性更好。另外，F(xiàn)DTD模擬結(jié)果顯示，相鄰顆粒間具有更強的耦合，電磁場強度得到有效增強。因此，P3HT膜在生長后的Au納米顆粒陣列上的熒光強度被大大地增強了。
　　本文通過兩個簡單的步驟制備了Au/ZnO雙納米顆粒陣列。首先，用嵌段共聚物膠束法在硅襯底制備Au納米顆粒陣列。然后以Zn(CH3COO)2作為前驅(qū)體，在制備好的Au納米顆粒陣