金屬微納米結(jié)構(gòu)的制備及光學(xué)性能的研究.pdf

1、金屬微-納陣列結(jié)構(gòu)材料是目前納米光學(xué)領(lǐng)域的熱點研究對象，由于金屬與光相互作用下所產(chǎn)生的特殊光學(xué)現(xiàn)象，在表面增強拉曼散射光譜、化學(xué)和生物傳感器、太陽能電池、負折射材料及非線性光學(xué)方面有較大的潛在應(yīng)用價值。目前，針對金屬與電磁波相互作用機制，許多研究者開展一系列的研究工作，從單個規(guī)則的金屬納米顆粒發(fā)展到不同形狀的金屬顆粒，從隨機分布的金屬納米顆粒發(fā)展到金屬納米陣列結(jié)構(gòu)，為研究金屬納米結(jié)構(gòu)與電磁波相互作用機制提供了堅實的實驗依據(jù)。本論文將著重

2、針對基于間距可控、非對稱的金屬微-納結(jié)構(gòu)材料的制備、光學(xué)性質(zhì)及相關(guān)應(yīng)用開展系統(tǒng)的研究。
　　在制備金屬納米結(jié)構(gòu)方面，本論文采用簡單、便宜、快捷的膠體球刻印方法來制備金屬納米陣列結(jié)構(gòu)，但膠體球在自組裝過程中出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，針對該問題，我們在原來自組裝的基礎(chǔ)上發(fā)展出混合溶液氣-液-固界面自組裝方法，利用不同溶液的蒸發(fā)速率快慢不一致，在毛吸力的作用下膠體球會漂浮在水膜表面，同時在分子作用力、靜電力作用下自組裝形成大面積單層膠體球陣列結(jié)

3、構(gòu)。利用這種單層膠體球模板，我們加工了幾種不同的金屬微-納陣列結(jié)構(gòu)并研究了其光學(xué)性質(zhì)。主要工作如下:
　　一、間距可控的金屬納米陣列結(jié)構(gòu)的制備及光學(xué)性能的研究。通過氧等離子對膠體球的刻蝕，形成間距可控的膠體球陣列模板，分析刻蝕時間與膠體球間距之間的內(nèi)在聯(lián)系，以此為基礎(chǔ)，制備出間距可控的金復(fù)合膠體球的核殼結(jié)構(gòu)、金屬納米三角及小孔陣列結(jié)構(gòu)，分析間距調(diào)節(jié)對其透射及吸收光譜的性質(zhì)，利用金屬三角結(jié)構(gòu)測試了單分子羅丹明6G的拉曼光譜信號，當金

4、屬納米結(jié)構(gòu)的共振吸收峰與拉曼光譜的激發(fā)波長相一致時，其增強因子可達到106。
　　二、非對稱金屬納米球殼陣列結(jié)構(gòu)的制備及光學(xué)性能的研究。實驗中發(fā)現(xiàn)，當金復(fù)合膠體球模板浸漬在二氯甲烷溶液中時出現(xiàn)一些新的現(xiàn)象——非對稱性破缺，我們通過控制金復(fù)合膠體球與二氯甲烷溶液的反應(yīng)時間，制備出不同開口大小及方向的非對稱金屬納米球殼，探測了在不同偏振態(tài)下非對稱金屬納米球殼的光學(xué)性質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)在局域表面等離傳感方面有潛在的應(yīng)用。
　　三、通過不

5、同處理方法制備出納米銀錐、六邊形分布的金納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)及三維重疊的納米小孔結(jié)構(gòu)。在金三角陣列基礎(chǔ)上，采用二次沉積的方法制備出納米銀錐陣列;通過高溫退火的處理手段，制備出六邊形分布的金納米顆粒陣列結(jié)構(gòu);利用雙層模板制備出三維重疊的納米小孔結(jié)構(gòu)，這些多樣金屬納米結(jié)構(gòu)為研究電磁波和金屬納米結(jié)構(gòu)相互作用提供了一定的實驗基礎(chǔ)。
　　展望:膠體球刻印技術(shù)作為制備金屬納米陣列結(jié)構(gòu)的簡單、低成本、有效途徑，利用金屬納米結(jié)構(gòu)特有的光學(xué)性能，將會在