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(tái)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(dòng)機(jī)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(shí)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(duì)復(fù)合納米結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)的影響，并且提出一個(gè)簡單的方法可以根據(jù)需要實(shí)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(shí)驗(yàn)方法相比，我們的制備方法和材料的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：(a)實(shí)驗(yàn)方法相對(duì)簡單，成本低，整個(gè)實(shí)驗(yàn)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。可以制備得到結(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(shí)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(shí)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(duì)整個(gè)膜吸收光譜的貢獻(xiàn)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(huì)引起來自有序結(jié)構(gòu)的光子帶隙相對(duì)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(gè)關(guān)鍵因素。我們利用原位化學(xué)還原法實(shí)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(diǎn)，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(jì)觀察。這個(gè)方法為實(shí)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(gè)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(huì)被破壞。這個(gè)方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)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)