金納米顆粒在三維有序材料中的可控結(jié)合.pdf

1、復(fù)合納米結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域引起了人們極大的興趣。將幾種性質(zhì)各異的組分靈巧地結(jié)合到一起形成的多功能的平臺可以得到單一組分體系所不能體現(xiàn)的性質(zhì)。本論文的動機來源于通過簡單的方法將金屬納米顆粒和三維有序大孔材料結(jié)合，所得的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)既具有金屬納米顆粒的局域表面等離激元共振吸收，同時也保留了周期性結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的光子帶隙。研究了填充溶劑的折射率的變化以及入射光角度的改變對復(fù)合納米結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)的影響，并且提出一個簡單的方法可以根據(jù)需要實現(xiàn)

2、有序結(jié)構(gòu)中金納米顆粒的可控生長。 本論文具體開展了如下工作： 1．我們通過一種簡單的方法將金納米顆粒結(jié)合到三維有序結(jié)構(gòu)中。表面氨基化的二氧化硅膠體顆粒經(jīng)垂直沉降法自組裝為膠體晶體。金納米顆粒通過靜電作用吸附到二氧化硅膠體顆粒的表面。同其他的實驗方法相比，我們的制備方法和材料的結(jié)構(gòu)有如下特點：(a)實驗方法相對簡單，成本低，整個實驗過程以濕化學(xué)的方法在室溫下就可以完成，不需要復(fù)雜的步驟以及昂貴的儀器設(shè)備；(b)以結(jié)合了金納

3、米顆粒的二氧化硅膠體晶體為模板?？梢灾苽涞玫浇Y(jié)構(gòu)更復(fù)雜、免支撐的聚苯乙烯有序大孔膜；(c)金納米顆粒主要是吸附在二氧化硅膠體顆粒的表面，而不是填充在膠體顆粒之間的空隙中，聚苯乙烯的金納米顆粒分布在其壁結(jié)構(gòu)中，而不是在其孔隙中；(d)這一方法也可實現(xiàn)將其他金屬納米顆粒結(jié)合到不同的有序結(jié)構(gòu)中。 2．紫外-可見吸收光譜表明結(jié)合金納米顆粒的聚苯乙烯三維有序大孔膜同時具有金納米顆粒和光子晶體的光學(xué)性質(zhì)。膜的光學(xué)性質(zhì)由有序結(jié)構(gòu)所固有的光子帶

4、隙以及金屬納米顆粒的局域表面等離激元共振共同決定。兩種特征光學(xué)吸收對整個膜吸收光譜的貢獻可以通過向膜的孔隙中填充不同折射率的溶劑以及改變?nèi)肷涔獾慕嵌葋碚{(diào)節(jié)。聚苯乙烯膜中的金納米顆粒有確定的吸收峰位置，入射光的角度或滲透溶劑的折射率改變會引起來自有序結(jié)構(gòu)的光子帶隙相對表面等離激元共振峰的遷移。 3．金屬納米顆粒的尺寸是影響其光學(xué)性質(zhì)和在分析應(yīng)用中靈敏性的一個關(guān)鍵因素。我們利用原位化學(xué)還原法實現(xiàn)二氧化硅膠體晶體中金納米顆粒尺的可控生

5、長。吸附在二氧化硅膠體顆粒表面的金顆粒作為成核位點，通過還原作用逐漸生長。金納米顆粒的生長程度通過控制還原的次數(shù)可以很好地控制。金納米顆粒在膠體晶體中的生長過程以及在PS中的保留情況可以通過透射電子顯微鏡和紫外．可見分光光度計觀察。這個方法為實現(xiàn)在三維有序大孔材料中結(jié)合尺寸可控的金納米粒子提供了一個簡單、有效的途徑，而且在還原過程中膠體晶體的有序結(jié)構(gòu)不會被破壞。這個方法的一個優(yōu)點就是不需要預(yù)先制備所需尺寸的金納米顆粒，而在其他制備類似結(jié)