一种纳米粒子可调控组装方法技术

本公开公开了一种纳米粒子可调控组装方法，该方法通过构筑一种“三明治”结构来实现纳米粒子的可调控自组装，其中，“三明治”结构的组成为：图案化硅基板

【技术实现步骤摘要】
一种纳米粒子可调控组装方法


[0001]本公开涉及纳米粒子的自组装，属于纳米
，旨在提供一种纳米粒子的可控、有序组装的通用方法。

技术介绍

[0002]纳米技术自诞生以来就对人类的生产和生活，产生了革命性的影响。随着研究的深入和科技的不断发展，纳米技术在现代科学领域已经变得举足轻重。纳米粒子作为一种新型材料，在保留材料自身性能的同时，由于其独特的纳米尺寸特性，在磁性、导电性、催化以及吸附性等表现出优良的性能，被广泛应用于光学、电学以及生物医药等领域。纳米粒子自组装是其得以应用的重要前提，纳米粒子自组装就是通过物理、化学或者其他方法，将纳米粒子按照一定的顺序进行排列或者堆叠，得到具备一定功能的有序阵列，实现其与传统材料不同的特性。但是纳米粒子种类繁多，合成出来的纳米粒子存在单分散性差、粒径大小不可控等问题，所以纳米粒子自组装技术一直是科研工作者研究的热点。现有的纳米粒子自组装技术主要有喷墨打印法、模板聚合法、压印法、界面诱导法等，在激光器、太阳能电池、光催化以及各种光学器件等方面都具有广泛的应用前景和重要的研究意义。
[0003]然而，现有纳米粒子的自组装方法还是存在：制备工艺复杂且成本较高；不利于大规模、图案化组装纳米粒子；纳米粒子难转移、对纳米粒子的单分散性和规整度要求高等难点需要解决。

技术实现思路

[0004]本公开所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，设计了一种基于浸润性的“三明治”结构，提供了一种通用的、对现有纳米粒子进行可调控组装的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本公开采用的技术方案是：本公开提供了一种通用的、对现有纳米粒子进行可调控组装的方法。其制备方法包括以下步骤：配置合适浓度的纳米粒子与表面活性剂形成的混合胶体乳液；超疏水修饰结构化基板、超亲水修饰上基片；构筑上基片
‑
混合胶体乳液
‑
结构化基板形成的“三明治”结构，在上基片和混合胶体乳液之间形成胶体乳液液桥；胶体乳液液桥在合适的温度下蒸发、收缩，在上基片沉积，形成层数、厚度或者结构可控的纳米粒子自组装三维结构；将沉积好纳米粒子的上基片与垫片和硅基板剥离，得到可控的纳米粒子自组装三维结构。
[0006]可选地，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠和（SDBS）、十二烷基磺酸钠(SDS)、或吐温20或吐温80；和/或，所述表面活性剂的浓度范围为0
‑
1%wt。
[0007]可选地，所述纳米粒子包括聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、荧光微球、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)或量子点(QD)。
[0008]可选地，所述纳米粒子的粒径分布在几纳米到几百纳米；和/或，所述纳米粒子的分散度为单分散性或多分散性；和/或，所述纳米粒子的形状为规则型或不规则型。
[0009]可选地，所述结构化基板的特征尺寸为1
‑
10微米，所述结构化基板的图案可设计成封闭或非封闭图形。
[0010]可选地，所述上基片包括ITO玻璃、聚丙烯酸（PAA）片、PMMA片或硅片。
[0011]可选地，所述硅片包括生长SiO2纳米层的SiO2@Si硅片。
[0012]可选地，还包括设置在所述结构化基板周围的垫片；和/或，所述垫片为PDMS垫片。
[0013]可选地，还包括分别在所述“三明治”结构上方及下方设置上盖片、下盖片的步骤。
[0014]可选地，还包括通过所述上盖片、所述下盖片施加压力的步骤。
[0015]与现有技术相比，本公开的有益效果在于：本公开提供了一种通用的、对现有纳米粒子进行可调控组装的方法。本公开对纳米粒子的规整度和单分散性没有要求，都可以在合适的表面活性剂浓度的调节下形成自组装，可解决自组装技术对纳米粒子的规整度和单分散性依赖的现状。自组装形成的纳米粒子三维结构，其图案可设计，可转移。纳米粒子三维结构的层数和厚度则可以通过垫片的厚度、纳米粒子和表面活性剂的浓度和来调控，解决现有技术中自组装纳米粒子三维形貌不可控的难点。此外，纳米粒子自组装在室温下进行，不需要使用恒温恒湿箱，成本低，节省能源。
附图说明
[0016]图1为本公开的实施例所构建的三明治结构的组装体系结构分解示意图。
[0017]图2为本公开的实施例1中的环形光子晶体的层数可控组装方法的扫描电镜图。
[0018]图3为本公开的实施例2中的多分散性球形荧光纳米粒子的结构可控组装方法的光学显微图、显微荧光图及扫描电镜图。
[0019]图4为本公开的实施例3中的多分散性不规则量子点的结构可控组装方法的光学显微图、显微荧光图及扫描电镜图。
具体实施方式
[0020]为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。
[0021]通过参照以下对示范实施方式和附图的详细说明，可以更好地理解本公开和实现本公开的方法。然而，本公开可以以许多不同的形式实现，而不应被解释为限于这里阐述的示范实施方式。相同的附图标记可以始终指代相同的元件。在附图中，为了清楚，层和区域的厚度可以被夸大。
[0022]为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。此外，下面所描述的本公开各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相组合。
[0023]实施例1本实施例为环形光子晶体的层数可控组装方法，包括以下步骤：（1）取粒径为200纳米的二氧化硅纳米粒子（单分散性<5%）6份，将其分别超声分散
在超纯水内，分别往其中加入十二烷基硫酸钠（SDS）的少许，配置SDS质量浓度分别为0，0.2 wt%，0.4 wt%，0.6 wt%，0.8 wt%，1 wt%的纳米粒子与表面活性剂的混合胶体乳液，其中纳米粒子的质量百分比为10 wt%。
[0024]（2）结构化基板采用环形阵列的硅基板，环的内外径分别为6微米和10微米，环与环之间的中心距为20微米，上基片例如采用平整的硅片。将环形的硅基板先用乙醇、丙酮洗去表面残留的光刻胶等在湿法刻蚀中残存下来的杂质，平整的硅片按照正常流程清洗干净。将两种基板分别进行不同的表面处理来调控它们的浸润性。其中，平整的硅片采用氧等离子体表面处理，功率为200瓦，处理时间5分钟，得到平整基片的接触角接近0
°
。结构化基板硅基板采用相同参数的氧等离子体表面处理后，用 1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三乙氧基硅烷（氟硅烷）将其修饰成接触角为150.0
±
0.8
°
的超疏水硅基板。
[0025]（3）构筑上基片2
‑
混合胶体乳液3
‑
结构化基板4形成的“三明治”结构，在上基片2和混合胶体乳液3之间形成胶体乳液液桥；具体的，将步骤（1）所配置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米粒子的可调控自组装方法，其特征在于，包括以下步骤：配置合适浓度的纳米粒子与表面活性剂形成的混合胶体乳液；超疏水修饰结构化基板、超亲水修饰上基片；构筑上基片
‑
混合胶体乳液
‑
结构化基板形成的“三明治”结构，在上基片和混合胶体乳液之间形成胶体乳液液桥；胶体乳液液桥在合适的温度下蒸发、收缩，在上基片沉积，形成层数、厚度或者结构可控的纳米粒子自组装三维结构；将沉积好纳米粒子的上基片与垫片和硅基板剥离，得到可控的纳米粒子自组装三维结构。2.根据权利要求1所述的一种纳米粒子的可调控自组装方法，其特征在于，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠和（SDBS）、十二烷基磺酸钠(SDS)、吐温20或吐温 80；和/或，所述表面活性剂的浓度范围为0
‑
1%wt。3.根据权利要求1所述的一种纳米粒子的可调控自组装方法，其特征在于，所述纳米粒子包括聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、荧光微球、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)或量子点(QD)。4.根据权利要求3所述的一种纳米粒子的可调控自组装方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊桂荣，王鑫，张志广，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：