二維銀納米粒子陣列的制備、分子修飾及其光學(xué)傳感研究.pdf

1、由于貴金屬納米顆粒具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和表面場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)等特性,使其表現(xiàn)出不同于宏觀材料的物理、化學(xué)等性能,因而在生物傳感、醫(yī)學(xué)、光電、催化等領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用前景。其中,銀納米顆粒作為一種重要的貴金屬納米粒子成為近幾年表面局域等離子共振光學(xué)傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是,單個(gè)納米粒子產(chǎn)生的表面等離子共振信號(hào)非常微弱,在應(yīng)用上通常采取多數(shù)粒子的整體效應(yīng),人們相應(yīng)地提出了許多制備這種納米粒子的方法,以及令這些納米粒子按一定規(guī)則排列成二維納

2、米陣列的方法,如電子束光刻(electron-beamlithography,EBL)、影印石版術(shù)(photolithography)、納米球刻蝕(nanospherelithography,NSL)等。相比而言,納米球刻蝕成本低,且可以大面積地制備納米陣列結(jié)構(gòu)。
　　 當(dāng)納米粒子修飾上生物分子(如蛋白質(zhì)、抗體、抗原、DNA等)之后,由于兩者之間發(fā)生結(jié)合過(guò)程,納米粒子自身光電性能將會(huì)產(chǎn)生改變,通過(guò)一系列的光譜技術(shù)手段,可以測(cè)量其

3、修飾前后光譜曲線的變化,從而可以達(dá)到對(duì)分子識(shí)別和檢測(cè)的目的。
　　 本文主要通過(guò)納米球刻蝕技術(shù)制備二維銀納米陣列,并在此基礎(chǔ)上對(duì)制備的二維銀納米陣列進(jìn)行分子修飾和吸收光譜分析,研究其光學(xué)傳感特性。實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容及相關(guān)結(jié)果如下:
　　 (1)聚苯乙烯納米球的制備及組裝。首先使用乳液聚合法制備聚苯乙烯納米球,然后利用平面毛細(xì)組裝技術(shù)制備出納米球光刻所需要的聚苯乙烯納米球掩模。在制備過(guò)程中,研究了引發(fā)劑、乳化劑、單體及分散媒介的

4、用量對(duì)制備聚苯乙烯納米球粒徑大小的影響。
　　 (2)二維銀納米陣列的制備及表征。利用納米球刻蝕法制備了二維六角密排三角形銀納米陣列,通過(guò)改變聚苯乙烯納米球的大小,蒸鍍銀膜厚度,加入鉻過(guò)渡層并改變其位置和改變金屬沉積角度,研究它們對(duì)陣列及其單元結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)聚苯乙烯納米球直徑為360納米左右,蒸鍍的銀膜厚度約為120納米,并且加入鉻過(guò)渡層,所形成的銀納米陣列結(jié)構(gòu)較沒(méi)有鉻層有很大改善,三角形角部更加尖銳,更能滿足傳感器對(duì)

5、信號(hào)檢測(cè)的要求。同時(shí),該過(guò)渡層應(yīng)蒸鍍?cè)谀０迩蚺帕兄?才能獲取更大面積的二維銀納米陣列結(jié)構(gòu)。在沉積角度對(duì)制備二維銀納米陣列的實(shí)驗(yàn)中,基片沒(méi)有旋轉(zhuǎn),采用垂直鍍膜方式更容易得到結(jié)構(gòu)完整、結(jié)合較牢固、且面積較大、角部尖銳的二維六角密排的三角形銀納米陣列。
　　 (3)二維銀納米陣列的分子修飾及檢測(cè)。通過(guò)測(cè)量二維銀納米陣列修飾多氯聯(lián)苯(PCBs)分子前后吸收光譜的變化實(shí)現(xiàn)了分子傳感檢測(cè)。由于PCBs不容易與銀納米顆粒直接結(jié)合,實(shí)驗(yàn)中選用