一种可倒置的手性中空纳米圆台阵列薄膜、制备方法及其应用技术

一种可倒置的手性中空纳米圆台阵列薄膜、制备方法及其应用，属于手性分子无标记识别技术领域。本方法涉及胶体微球界面组装方法、掩模刻蚀方法、掠射角沉积方法。本发明专利技术操作过程简单，低成本，可控性高，通过调节结构的形貌可以调节其手性信号，可以大面积制备手性中空纳米圆台阵列薄膜。此外，制备的手性阵列薄膜经一步简单的翻转操作，可获得具有较强手性响应的倒置手性材料。本发明专利技术基于特有的三维空腔，手性中空纳米圆台阵列薄膜可以限域增强手性近场，用于手性传感领域，实现手性半胱氨酸分子的无标记区分识别。本发明专利技术为手性微纳结构的制备提供了一种简捷、大面积的方法，为手性分子的无标记区分识别检测提供了一种有效、便捷的思路。的思路。的思路。

【技术实现步骤摘要】
一种可倒置的手性中空纳米圆台阵列薄膜、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于手性分子无标记识别
，具体涉及一种可倒置的手性中空纳米圆台阵列薄膜、制备方法及其在手性分子无标记识别方面的应用。

技术介绍

[0002]手性是自然界中普遍存在的现象，指一个物质能够与其镜像结构完全对称但又不能与其完全重合
[1,2]。手性研究对化学、生命科学、材料学、光学、药学等众多领域的发展具有重要的科学意义和应用价值。人工手性材料因具有较强的圆二色性和旋光色散性，在手性催化、先进光学器件等领域具有巨大的应用前景
[3,4]。
[0003]随着微纳制备工艺技术的进步，近些年来手性材料领域得到迅速发展。一些传统的制备方法，如电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀、纳米印刷等技术，是制备手性材料的主要方法
[5
‑
7]，但需要高昂的制备成本，且制备面积有限，限制了其实际应用。为了更好地转化为实用器件，需要开发低成本而有效率的技术来制备人工手性材料。此外，手性分子的区分识别通常需要其他生物分子的修饰，人工手性材料在无标记手性识别方面的应用仍然很少
[8,9]，有待于进一步探究和发展。因此，提出一种低成本可大面积制备可倒置手性材料的方法，并将该材料应用于无标记手性分子传感领域，是非常有意义的。
[0004][1]Hentschel M.；M.；Duan X.Y.；Giessen H.；Liu N.,Sci.Adv 2017,3,1
‑
12.
[0005][2]Kuzyk A.；Schreiber R.；Fan Z.；Pardatscher G.；Roller E.M.；Hogele A.；Simmel F.C.；Govorov A.O.；Liedl T.,Nature 2012,483,311
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[0010][7]Rodrigues S.P.；Cui Y.；Lan S.；Kang L.；Cai W.,Adv.Mater 2015,27,1124
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[0011][8]Liu Y.R.；Wu Z.L.；Kollipara P.S.；Montellano R.；Sharma K.；Zheng Y.B.,ACS.Nano 2021,15,6448
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[0012][9]Qu Y.；Bai Y.；Aba T.；Ullah H.；Abudukelimu A.；Huang J.B.；Gou T.；Li J.；Zhang Z.Y.,J.Phys.Chem.C 2020,124,13912
‑
13919.

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供一种低成本可大面积制备的可倒置手性中空纳米圆台阵列薄膜的方法，并将该手性材料应用于手性分子的无标记区分识别。此外，该方法制备的手性阵列薄膜经一步简单的翻转操作，可获得具有较强手性响应的倒置手性材料。
[0014]本方法涉及胶体微球界面组装方法、掩模刻蚀方法、掠射角沉积方法。整个过程操作简单，低成本，可控性高，可以大面积制备手性中空纳米圆台阵列薄膜。通过调节结构的形貌可以调节其手性信号。基于特有的三维空腔，手性中空纳米圆台阵列薄膜可以限域增强手性近场，用于手性传感领域，实现手性半胱氨酸分子的无标记区分识别。此外，通过一步简单的翻转操作，可以制备出倒置的手性材料，也具有较强的手性响应。
[0015]本专利技术所述的一种可倒置的手性中空纳米圆台阵列薄膜的制备方法，其步骤如下：
[0016]1)在亲水处理的基底上以1000～4000rpm的转速旋涂一层正向光刻胶原液，然后在80～120℃条件下放置1～3小时，得到固化厚度为0.4～2μm的光刻胶薄膜；
[0017]2)将疏水的聚苯乙烯微球去离子水乙醇分散液缓慢滴加到去离子水的表面，在气液界面得到聚苯乙烯微球的单分子层，再滴加阴离子表面活性剂，在气液界面获得六方紧密排列的聚苯乙烯微球单分子层，随后将该单分子层转移到步骤1)所获得固化有光刻胶薄膜的基底上；
[0018]3)将步骤2)所得的样品进行反应性等离子体刻蚀，光刻胶薄膜由于疏水聚苯乙烯微球的掩膜作用而被刻蚀形成纳米圆台的阵列，随着刻蚀的进行聚苯乙烯微球逐渐变小，在微球未完全消失之前停止刻蚀；然后将得到的样品浸泡于5～25mL甲苯溶液中超声20～60秒，除去上层残余的聚苯乙烯微球，从而在基底上得到纳米圆台光刻胶阵列；
[0019]4)在步骤3)所制备的样品上倾斜热沉积一层厚度为15～80nm的银膜，入射角(即倾斜热沉积方向与基底法线夹角)为15
°
～40
°
；然后将上述带有银膜的基底沿与基底表面垂直的轴线顺时针或逆时针旋转0
°
～180
°
(不包含0
°
和180
°
)，再以与上述沉积银膜相同的入射角热沉积一层厚度为15～80nm的金；金和银会有部分区域重合，旋转不同角度，重合区域不同；
[0020]5)将步骤4)所制备的基底浸泡于无水乙醇中5～30分钟，去除被金属膜覆盖的光刻胶，冲洗并自然干燥，在基上底得到右旋或左旋手性中空纳米圆台阵列薄膜；
[0021]6)将步骤4)所得的样品倒置于另一亲水处理的玻璃基底上，固定二者相对位置关系，缓慢加入无水乙醇至没过样品，浸泡时间为5～30分钟，待位于前一基底上的光刻胶薄膜溶解后除去剩余乙醇，使得到的薄膜结构缓慢平整地落在该另一亲水基底上，自然干燥后再用无水乙醇缓慢冲洗3～5次，从而在另一亲水基底上得到倒置的右旋或左旋手性中空纳米圆台阵列薄膜。
[0022]进一步地，
[0023]步骤1)中的基底为玻璃片或石英片。
[0024]步骤2)中聚苯乙烯微球的直径为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可倒置的手性中空纳米圆台阵列薄膜的制备方法，其步骤如下：1)在亲水处理的基底上以1000～4000rpm的转速旋涂一层正向光刻胶原液，然后在80～120℃条件下放置1～3小时，得到固化厚度为0.4～2μm的光刻胶薄膜；2)将疏水的聚苯乙烯微球去离子水乙醇分散液缓慢滴加到去离子水的表面，在气液界面得到聚苯乙烯微球的单分子层，再滴加阴离子表面活性剂，在气液界面获得六方紧密排列的聚苯乙烯微球单分子层，随后将该单分子层转移到步骤1)所获得固化有光刻胶薄膜的基底上；3)将步骤2)所得的样品进行反应性等离子体刻蚀，光刻胶薄膜由于疏水聚苯乙烯微球的掩膜作用而被刻蚀形成纳米圆台的阵列，随着刻蚀的进行聚苯乙烯微球逐渐变小，在微球未完全消失之前停止刻蚀；然后将得到的样品浸泡于5～25mL甲苯溶液中超声20～60秒，除去上层残余的聚苯乙烯微球，从而在基底上得到纳米圆台光刻胶阵列；4)在步骤3)所制备的样品上倾斜热沉积一层厚度为15～80nm的银膜，入射角(即倾斜热沉积方向与基底法线夹角)为15
°
～40
°
；然后将上述带有银膜的基底沿与基底表面垂直的轴线顺时针或逆时针旋转0
°
～180
°
(不包含0
°
和180
°
)，再以与上述沉积银膜相同的入射角热沉积一层厚度为15～80nm的金；金和银会有部分区域重合，旋转不同角度，重合区域不同；5)将步骤4)所制备的基底浸泡于无水乙醇中5～30分钟，去除被金属膜覆盖的光刻胶，冲洗并自然干燥，在基上底得到右旋或左旋手性中空纳米圆台阵列薄膜；6)将步骤4)所得的样品倒置于另一亲水处理的玻璃基底上，固定二者相对位置关系，缓慢加入无水乙醇至没过样品，浸泡时间为5～30分钟，待位于前一基底上的光刻胶薄膜溶解后除去剩余乙醇，使得到的薄膜结构缓慢平整地落在该另一亲水基底上，自然干燥后再用无水乙醇缓慢冲洗3～5次，从而在另一亲水基底上得到倒置的右旋或左旋手性中空纳米圆台阵列薄膜。2.如权利要求1所述的一种可倒置的手性中空纳米圆台阵列薄膜的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张刚，王玉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：