应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜及其制造方法技术

应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜及其制造方法涉及光学信息存储技术领域，解决了存储介质衍射效率低、可见光谱响应范围窄和稳定性较低的问题，薄膜包括：玻璃衬底、玻璃衬底上的二氧化钛纳米多孔层、吸附在二氧化钛纳米多孔层上的多个单宁酸分子和二氧化钛纳米多孔层上的氧化石墨烯层。制备方法包括：采用浸渍提拉法在玻璃衬底上沉积二氧化钛纳米多孔层；将二氧化钛纳米多孔层浸泡在单宁酸溶液中吸附多个单宁酸分子；氧化石墨烯溶液滴涂在吸附了单宁酸分子的上二氧化钛纳米多孔层上。本发明专利技术碳基纳米复合薄膜不仅是提高了全息存储的衍射效率，而且扩宽响应范围、提高了稳定性；制作成本低廉、制作简单。可应用于彩色全息存储方面。

【技术实现步骤摘要】
应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜及其制造方法
本专利技术涉及光学信息存储材料制备和彩色全息再现
，具体涉及应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜及其制造方法。
技术介绍
科技发展正将人类从信息技术时代带入数据技术时代，数据无时无刻不在产生，因此，高密度、高速率、大容量、低功率和长寿命的存储技术就成为了社会的重大需求。全息存储作为新一代光子型存储技术，是一种“数据页式”的新型记录模式，相较于半导体存储、磁存储和“比特式”的光热型存储，具有高密度、高传输量、大容量和高安全性等优点，并能实现三维显示，有望满足当今信息时代对海量数据存储、特别是冷数据存储的需求。全息存储技术中，可以通过增加光学记录维度来进一步提高存储密度，因此，选择合适的、可以进行波长复用存储的多色响应介质就尤为重要。目前，基于局域等离子体共振效应的银/二氧化钛(Ag/TiO2)复合薄膜可以实现多色光致变色，但是，却很难调控全息读出的稳定性。氧化石墨烯(GO)因其丰富的能级结构而具有宽带的光谱响应，加之其带隙可调，这些性质使得GO在电子学、光电子学、光致发光和生物传感领域开辟了新的应用。GO片层内的光化学反应明显依赖于激发光子的能量和空穴受体，在空气氛围或银离子水溶液下，纯GO具有有限的可见光谱响应范围，仅小于520nm，并且绿光区域的光激发效率相当低。一种改进的方法是将二氧化钛(TiO2)纳米粒子引入GO片层结构内作为支撑骨架和催化剂，但是少量TiO2的光激发作用仍然是十分有限的，该种方法不仅响应范围窄，而且衍射效率低、稳定性也较低，不利于实现数据的稳定存储。所以说彩色全息存储的稳定实现仍存在一定困难。
技术实现思路
为了解决现有多色全息存储领域中需要一种衍射效率高、可见光谱响应范围广和稳定性高的存储介质的问题，本专利技术提供应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜及其制造方法。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜，该复合薄膜包括：玻璃衬底；沉积在玻璃衬底上的二氧化钛纳米多孔层；吸附在二氧化钛纳米多孔层上的多个单宁酸分子；和沉积在二氧化钛纳米多孔层上的氧化石墨烯层。应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：步骤一、采用浸渍提拉法在玻璃衬底上沉积二氧化钛纳米多孔层；步骤二、将二氧化钛纳米多孔层浸泡在单宁酸溶液中，待二氧化钛纳米多孔层上吸附单宁酸分子后取出，得到吸附了单宁酸分子的二氧化钛纳米多孔层；步骤三、取氧化石墨烯溶液，滴涂在吸附了单宁酸分子在的二氧化钛纳米多孔层上，得到氧化石墨烯层，干燥氧化石墨烯层，碳基纳米复合薄膜制备完成。碳基纳米复合薄膜在彩色全息存储中的应用。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜将单宁酸分子吸附在二氧化钛与氧化石墨烯的界面上，单宁酸分子作为电子给体，提供足够的光生电子，单宁酸和二氧化钛共同为化石墨烯的还原过程提供足够的电子，解决了二氧化钛提供氧化石墨烯还原反应的电子有限的问题。不仅是提高了全息存储的衍射效率，而且扩宽响应范围、提高了存储的稳定性。2、本专利技术的碳基纳米复合薄膜成本低廉、制作简单。3、本专利技术的碳基纳米复合薄膜不仅可应用于全息存储，还实现了碳基薄膜在彩色全息存储方面的应用。4、本专利技术碳基纳米复合薄膜的制备方法制作简单、成本低廉，所得薄膜的平整度高和透明效果好。附图说明图1为本专利技术的碳基纳米复合薄膜的制备流程图。图2为GO/TiO2纳米复合薄膜和GO/TA/TiO2纳米复合薄膜的吸收光谱图。图3为GO/TiO2纳米复合薄膜和GO/TA/TiO2纳米复合薄膜在403.4nm激光写入下的全息光栅生长的动力学曲线图。图4为GO/TiO2纳米复合薄膜和GO/TA/TiO2纳米复合薄膜在473nm激光写入下的全息光栅生长的动力学曲线图。图5为GO/TiO2纳米复合薄膜和GO/TA/TiO2纳米复合薄膜在532nm激光写入下的全息光栅生长的动力学曲线图。图6为GO/TiO2纳米复合薄膜和GO/TA/TiO2纳米复合薄膜在589nm激光写入下的全息光栅生长的动力学曲线图。图7为本专利技术的碳基纳米复合薄膜的存储图像效果图。图8为GO/TiO2纳米复合薄膜和GO/TA/TiO2纳米复合薄膜衍射效率随时间变化的动力学曲线对比图。图中：1、混合溶液，2、玻璃衬底，3、二氧化钛纳米多孔层，4、单宁酸溶液，5、氧化石墨烯溶液，6、氧化石墨烯层。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜，该薄膜包括玻璃衬底2、多个单宁酸分子、二氧化钛纳米多孔层3和氧化石墨烯层6，二氧化钛纳米多孔层3沉积在玻璃衬底2上，多个单宁酸分子吸附在二氧化钛纳米多孔层3上，氧化石墨烯层6沉积在吸附了多个单宁酸分子的二氧化钛纳米多孔层3上。碳基纳米复合薄膜的二氧化钛纳米多孔薄膜的TiO2作为整个复合薄膜的支撑骨架，在GO/TiO2体系中，TiO2在激发光的作用下产生电子空穴对，TiO2的固定带隙较宽，价带高于本系统中空穴受体(H2O)，使得电子空穴有效分离，电子可以用于GO的还原。本专利技术中将单宁酸分子(TA表示单宁酸)吸附在GO和TiO2的界面上，碳基纳米复合薄膜可称为GO/TA/TiO2纳米复合薄膜，单宁酸分子作为电子给体，提供足够的光生电子，TA和TiO2共同为GO的还原过程提供足够的电子，解决了TiO2提供GO还原反应的电子有限的问题。本专利技术的GO/TA/TiO2纳米复合薄膜相比于GO/TiO2薄膜，不仅是提高了全息存储的衍射效率，而且扩宽响应范围、提高了存储的稳定性。本专利技术的复合薄膜的实现了稳定性的显著提高，应用GO/TA/TiO2纳米复合薄膜能够实现数据的稳定存储，为碳基薄膜的全息存储提供了指向性的发展方向。同时，本专利技术的响应范围大于纯的GO和GO/TiO2薄膜的可见光谱响应范围，扩宽了响应范围，实现了彩色全息图的稳定存储。另外本专利技术的碳基纳米复合薄膜成本低廉、制作简单。上述的氧化石墨烯层6通过滴涂法沉积在吸附了多个单宁酸分子的二氧化钛纳米多孔层3上，氧化石墨烯层6滴涂在多孔层上，操作简便。二氧化钛纳米多孔层3通过浸泡在单宁酸溶液4中吸附单宁酸分子，通过浸泡实现了对单宁酸的充分吸收后，得到响应范围更宽和稳定性更高碳基纳米复合薄膜。应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜的制备方法包括如下步骤：步骤一、采用浸渍提拉法在玻璃衬底2上制备二氧化钛纳米多孔层3；步骤二、将二氧化钛纳米多孔层3浸泡在单宁酸溶液4中，使二氧化钛纳米多孔层3吸附单宁酸分子后取出，得到吸附了单宁酸分子的二氧化钛纳米多孔层3；步骤三、取步骤二制得的吸附了单宁酸分子的二氧化钛纳米多孔层3，取氧化石墨烯溶液5，将氧化石墨烯溶液5滴涂在吸附了单宁酸分子的二氧化钛纳米多孔层3上，得到氧化石墨烯层6，干燥氧化石墨烯层6，待氧化石墨烯层6氧化石墨烯溶液5干燥后，得到碳基纳米复合薄膜(即GO/TA/TiO2纳米复合薄膜)，制备完成。制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜，其特征在于，该复合薄膜包括：玻璃衬底(2)；沉积在玻璃衬底(2)上的二氧化钛纳米多孔层(3)；吸附在二氧化钛纳米多孔层(3)上的多个单宁酸分子；和沉积在二氧化钛纳米多孔层(3)上的氧化石墨烯层(6)。

【技术特征摘要】
1.应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜，其特征在于，该复合薄膜包括：玻璃衬底(2)；沉积在玻璃衬底(2)上的二氧化钛纳米多孔层(3)；吸附在二氧化钛纳米多孔层(3)上的多个单宁酸分子；和沉积在二氧化钛纳米多孔层(3)上的氧化石墨烯层(6)。2.如权利要求1所述的应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜，其特征在于，所述氧化石墨烯层(6)滴涂在吸附了多个单宁酸分子的二氧化钛纳米多孔层(3)上。3.如权利要求1所述的应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜，其特征在于，所述单宁酸分子通过二氧化钛纳米多孔层(3)浸泡在单宁酸溶液(4)中吸附在二氧化钛纳米多孔层(3)上。4.如权利要求1至3中任意一项所述的应用于彩色全息存储的碳基纳米复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、采用浸渍提拉法在玻璃衬底(2)上沉积二氧化钛纳米多孔层(3)；步骤二、将二氧化钛纳米多孔层(3)浸泡在单宁酸溶液(4)中，待二氧化钛纳米多孔层(3)上吸附单宁酸分子后取出，得到吸附了单宁酸分子的二氧化钛纳米多孔层(3)；步骤三、取氧化石墨烯溶液(5)，滴涂在吸附了单宁酸分子在的二氧化钛纳米多孔层(3)上，得到氧化石墨烯层(6)，干燥氧化石墨烯层(6)，碳基纳米复合薄膜制备完成。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一的具体过程为将二氧化钛溶胶原液与纯净水混合，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：付申成，吴佳芮，张昕彤，刘益春，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22