物理方法輔助膠體晶體模板構(gòu)筑微-納陣列及其生物傳感特性研究.pdf

1、本論文采用物理構(gòu)筑路線如磁控濺射沉積、熱蒸發(fā)沉積、熱處理、膠體反應(yīng)離子刻蝕、Au納米球反應(yīng)離子刻蝕等方法，高效、方便地制備了多種形貌新穎、結(jié)構(gòu)可控的周期性微/納陣列，開展了SERS均一性、表面浸潤性以及生物傳感性能與陣列結(jié)構(gòu)相關(guān)性研究。
　　本論文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于單層膠體晶體模板結(jié)合濺射沉積方法，制備了具有良好均一性的SERS活性基底。以二維PS膠體球為模板，通過控制前驅(qū)液在其中的填充方式及后續(xù)處理條件，獲得

2、了形貌可控的有序微/納結(jié)構(gòu)陣列，而后采用磁控濺射沉積方法在上面生長Fe2O3薄膜，分別衍生出形貌新穎的結(jié)構(gòu)陣列;在沉積一薄層Au膜后，這些有序微/納結(jié)構(gòu)陣列的SERS均一性能獲得大幅度提高。
　　(2)制備了疏水性SERS活性基底。提出一種簡便、廉價的方法，即單層膠體晶體模板-誘導(dǎo)前驅(qū)液填充以及后續(xù)濺射沉積，制備顆粒間隙可調(diào)的周期性球狀納米顆粒結(jié)構(gòu)陣列。在其表面沉積一層Au膜，并經(jīng)過化學(xué)改性后，間隙為10nm的這種結(jié)構(gòu)陣列具有良好

3、的疏水性能、SERS增強性能和均一性能?？赏ㄟ^液滴蒸發(fā)引起溶質(zhì)局域濃縮方式實現(xiàn)對有機分子的高效、快速檢測，解決了微體積、超低濃度的有機溶液難以用SERS檢測的難題。
　　(3)提出一種簡便，高效的方法在大面積(＞1 cm2)范圍內(nèi)制備周期、尺寸可控的有序Au非密排球狀納米顆粒陣列。以單層膠體晶體為模板，采用濺射沉積技術(shù)沉積一層Au膜，然后通過熱分解方式去除膠體模板，最后經(jīng)過退火處理即可獲得所需陣列。通過選擇PS膠體球的尺寸來控制陣

4、列周期，選擇沉積Au膜厚度和在已有顆粒上多次沉積-退火等兩種方法調(diào)制顆粒尺寸。顆粒陣列經(jīng)官能團修飾后可準(zhǔn)確檢測1mM的葡萄糖溶液濃度，并可從SPR峰和陣列衍射峰兩個方面協(xié)同檢測溶液濃度變化，使得檢測結(jié)果的可信度更高。上述制備Au顆粒方法同樣適用于Ag，Cu等金屬顆粒。
　　(4)采用膠體反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)批量制備大面積(＞1 cm2)形貌可控的周期性SiO2結(jié)構(gòu)陣列?；谀z體晶體模板，通過控制反應(yīng)離子刻蝕條件，可將周期性SiO2結(jié)構(gòu)

5、陣列形貌從穹形結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)到截角圓錐體結(jié)構(gòu)，再到圓錐體結(jié)構(gòu)陣列。沉積一層Ag薄膜后，這些周期性微/納結(jié)構(gòu)陣列用作SERS活性基底并對4-Aminothiophenol(4-ATP)表現(xiàn)出明顯的SERS增強效應(yīng)。這為方便、快速制備SERS活性基底提供一種新型的方法。
　　(5)采用Au納米球反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)制備大面積(＞1 cm2)周期和高度可控的周期性SiO2柱狀結(jié)構(gòu)陣列。以有序非密排Au球狀結(jié)構(gòu)陣列為掩膜，采用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)獲得S