Ni、Co/AAO纳米有序阵列复合结构光吸收特性的比较研究

在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中分别沉积金属镍(Ni)、钴(Co),制备了Ni／AAO和Co／AAO纳米有序阵列复合结构,对其光吸收特性进行了比较研究。实验结果表明．相同结构参量的模板中,Ni、Co纳米粒子的表观形状随沉积时间的变化规律基本一致．但Co/AAO及Ni／AAO复合结构的光吸收特性却有较大差异。Ni／AAO复合结构表现出间接带隙半导体的光学特征．而Co／AAO复合结构具有直接带隙半导体的光学特征。同时,随金属沉积量的增加,Ni／AAO吸收边的红移量仅约为13nm．而Co/AAO复合结构的吸收边红移量却超过了80nm。用Maxwell-Garnett(M-G)理论分析了导致二者光吸收特性存在较大差异的主要原因。     

Dip-Pen Nanolithography(DPN): from Micro/Nano-patterns to Biosensing

Dip-pen nanolithography is an emerging and attractive surface modification technique that has the capacity to directly and controllably write micro/nano-array patterns on diverse substrates. The superior throughput, resolution, and registration enable DPN an outstanding candidate for biological detection from the molecular level to the cellular level. Herein, we overview the technological evolution of DPN in terms of its advanced derivatives and DPN-enabled versatile sensing patterns featuring multiple compositions and structures for biosensing. Benefitting from uniform, reproducible, and large-area array patterns, DPN-based biosensors have shown high sensitivity, excellent selectivity, and fast response in target analyte detection and specific cellular recognition. We anticipate that DPN-based technologies could offer great potential opportunities to fabricate multiplexed, programmable, and commercial array-based sensing biochips.     

纳米阵列的可控制备技术在实验教学中的开展

由于存在师资、设备等条件的限制,研究型实验教学通常难以开展。本文探究了基于纳米阵列可控制备的研究型实验教学。本文探究的纳米阵列可控制备设备要求低,实验步骤简单易行。首先通过改变实验条件,可以制得不同尺寸的纳米球。再利用制备好的纳米球,通过水/空气界面提取法得到周期性的纳米阵列。基于纳米阵列可控制备的研究型实验教学不仅使学生更加深刻理解纳米材料,激发学生的科研兴趣。     

Ag-AAO纳米有序阵列复合结构等离子共振吸收特性研究

研究了Ag-AAO纳米有序阵列复合结构的等离子共振吸收特性。结果显示,Ag表面等离子共振吸收峰位于λ=352-377nm范围内,且可通过控制Ag纳米粒子的长径比使其吸收特性发生改变。若长径比增加,吸收峰位蓝移,强度增大,峰形变锐;反之,若长径比减少,吸收峰位红移,强度减弱,峰形逐渐宽化;运用麦克斯韦-加尼特（M-G）理论模拟的计算结果与实验规律基本相符,并较好地阐释了Ag表面等离子共振吸收峰的频移与其纳米粒子长径比之间的一些依赖关系。     

钴/氧化铝纳米有序阵列复合结构的光学特性研究

关键词：     

合成ZnO纳米阵列及刺突状CuO/ZnO异质结

采用低温水热法在掺氟SnO₂ (FTO)导电玻璃表面制备ZnO纳米阵列, 研究了前驱体溶液浓度摩尔配比对ZnO纳米阵列形貌、光学性能及其生长机理的影响. 研究发现, 随着前驱体溶液浓度摩尔配比的增加, ZnO纳米阵列形貌及光学性能也随之变化. ZnO纳米阵列高度逐渐降低, ZnO纳米阵列直径和光学带隙值大体上出现先增大后降低的趋势. 而当前驱体溶液(Zn(NO₃)₂:环六亚甲基四胺(HMT, C₆H₁₂N₄))浓度摩尔配比为5:5时, 其光学禁带值(3.2 eV)接近于理论值. 结果显示制备ZnO纳米阵列的最优浓度摩尔配比为5:5. 随后选用最优浓度摩尔配比下制备的ZnO纳米阵列为基底, 通过一种两步溶液法成功在其表面制备刺突状CuO/ZnO异质结.从场发射扫描电镜(FE-SEM)结果中可以清楚看见, 大量的CuO纳米粒子沉积在ZnO纳米阵列表面形成刺突状异质结结构.研究发现该CuO/ZnO纳米异质结相对于纯ZnO纳米阵列在紫外光下光催化性能明显增加. 最后, 讨论了CuO/ZnO纳米异质结光催化机理.     

用简便方法组装二维模板银纳米阵列

通过制备甲基和羧基混合自组装单层膜, 然后在羧基基团上选择性地生长银制备二维模板银纳米阵列. 利用微接触印刷在金膜上制备模板自组装单层膜, 也就是利用具有二维微米图案的弹力印模把有机巯基化合物转移到金膜上. 改善的银镜反应被用来制备银纳米结构, 银纳米粒子选择性地生长在二维模板有机单分子层的羧基位置. 甲醇作为还原剂具有高的选择性和原子经济性, 一分子甲醇可以还原六个银离子. 利用原子力显微镜和扫描电子显微镜确定了银纳米结构的形貌, 用拉曼光谱研究银纳米结构的光学性质.     

Cu/AAO纳米有序阵列复合结构的光吸收特性

采用电化学沉积工艺, 成功制备了铜/氧化铝(Cu/AAO)纳米有序阵列复合结构. 研究结果发现, 在λ为570 nm附近出现了明显的Cu表面等离子共振吸收峰, 且随Cu沉积量的增加, 吸收峰位稍有蓝移, 其强度逐渐增强, 峰形由宽变锐; 另外还发现, 该结构的吸收边随着Cu沉积量(或长径比)的增加大幅度红移, 可以实现在近紫外至近红外的大范围内移动, 最大频移量超过500 nm, 且Cu表面等离子振荡吸收峰会随着吸收边的大幅度红移被掩盖而逐渐消失. 对该结构光吸收边的调制机理进行了理论分析, 阐释了吸收峰逐渐消失的原因, 并从理论上定性地解释了导致吸收峰位蓝移及宽化的主要原因.     

Au诱导形成有序Si纳米孔阵列及其应用

以自组装聚苯乙烯小球(PS)单层膜为掩膜,利用Au对Si表面的催化氧化作用以及KOH溶液对单晶Si的各向异性腐蚀特性,在Si(100)面上制备了一系列尺寸小于100 nm有序可控的Si纳米孔阵列.扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等的测试结果显示:当PS小球溶液与甲醇溶液的体积比为9:11时,可形成大面积无缺陷的单层膜;但当体积比过大时,会导致类似双层膜结构的形成;而当体积比过小时,会诱导形成点缺陷和线缺陷.对PS小球及溅射Au处理过的Si晶片进行KOH溶液腐蚀,随着腐蚀时间变长,纳米孔的横向尺寸和深度增大,其形貌由圆形逐渐变为倒金字塔型,当腐蚀时间超过10 min,纳米孔阵列的有序性遭到破坏.采用离子束溅射技术在倒金字塔型纳米孔衬底上获得了有序Ge/Si纳米岛,而在圆形纳米孔衬底上获得了有序Ge/Si纳米环.进一步对有序Ge/Si纳米岛及纳米环的形成机理进行了解释.