模板法自组装银团簇阵列的制备和性质研究

利用自组装的嵌段聚合物有序图案为模板来制备有序金属颗粒纳米阵列是人们关注的热点之一。本文概述了最近利用团簇束流沉积系统将银团簇淀积在聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)三嵌段聚合物自组装形成的有序图案上,制备了有序的银纳米颗粒阵列材料,如线形银团簇颗粒阵列和二维银团簇颗粒阵列。利用自编的径向分布函数计算程序对线形银团簇颗粒阵列进行了定量分析,进一步定标了这种线形阵列的有序度,发现在同一线形阵列内有小部分银团簇是近接排列的,大部分团簇颗粒是等间距排列的。同时探讨了这些有序阵列形成的机制。并讨论了利用紫外-可见分光光度计和拉曼谱仪研究这些有序阵列所得到的相关性质。     

完全有序的全同金属纳米点阵列的生长与研究

利用分子束外延在半导体Si(111）衬底上第一次成功地制备了尺寸相同、空间分布均匀的金属纳米团簇阵列，文章作者提出的这种“幻数稳定团簇 模板”的方法并不局限于制备某一种金属团簇阵列，且生长出的金属纳米点阵列非常稳定，用扫描隧道显微镜（STM）原位分析结合第一性原理计算，确定了金属纳米点的原子结构以及这些结构的形成机理。     

银团簇纳米颗粒的制备及其光吸收谱性质

 采用自悬浮定向流技术制备银团簇纳米颗粒，理论分析了银团簇的成核机理与影响因素，实验研究了制备条件和工艺。结果表明：惰性气体的冷却效率、气体流速和压强、金属熔球的温度和大小是控制颗粒尺寸大小及分布的关键条件，制备粒径小于10 nm的团簇颗粒须采用氦气为载流气体；团簇颗粒流速越大，颗粒粒径越小，尺寸分布越窄，但颗粒生成数量越少。性能表征说明：制备的颗粒呈较规则的球形，为面心立方结构，分散均匀，表面纯净无氧化，粒径分布窄。理论与实验研究了银团簇纳米颗粒的光学吸收谱性质，证明表面等离子共振吸收峰与颗粒的尺寸有很强的相关性，随着颗粒尺寸的减小，由于量子尺寸效应，吸收峰将发生宽化和蓝移。     

气体团簇离子束装置的设计及其在表面平坦化、自组装纳米结构中的应用

根据超声膨胀原理,n(10-10^4)个气体原子可以绝热冷却后凝聚在一起形成团簇,经过离化后,形成带一个电荷量的团簇离子,比如Arn^+.当团簇离子与固体材料相互作用时,由于平均每个原子携带的能量(~eV)较低,仅作用于材料浅表面区域,因此,气体团簇离子束是材料表面改性的优良选择.本文介绍了一台由武汉大学加速器实验室自主研制的气体团簇离子束装置,包括整体构造、工作原理及实验应用.中性团簇束由金属锥形喷嘴(F=65-135μm,q=14°)形成,平均尺寸为3000 atoms/cluster,经离化后,其离子束流达到了50μA.Ar团簇离子因其反应活性较低,本文运用Ar团簇离子(平均尺寸为1000 atoms/cluster)进行了平坦化和自组装纳米结构的研究.单晶硅片经Ar团簇离子束处理后,均方根粗糙度由初始的1.92 nm降低到0.5 nm,同时观察到了束流的清洁效应.利用Ar团簇离子束的倾斜(30°-60°)轰击,在宽大平坦的单晶ZnO基片上形成了纳米波纹,而在ZnO纳米棒表面则形成了有序的纳米台阶,同时,利用二维功率谱密度函数分析了纳米结构在基片上的表面形貌和特征分布,并计算了纳米波纹的尺寸和数量.     

纳米球刻蚀法制备的二维有序的CdS纳米阵列及其光学性质的研究

采用纳米球刻蚀(nanosphere lithography)技术,以自组装的聚苯乙烯纳米小球(polystyrene,PS小球)的单层膜为掩模,制备出二维有序的CdS纳米阵列.利用扫描电子显微镜(SEM)对样品结构进行了表征,用紫外—可见分光光度计对样品光学性质进行了分析.结果表明：制备的二维CdS纳米阵列是高度有序的,且与作为掩模的纳米小球的原始尺寸及排布结构一致;禁带宽度为2.60eV,相对于体材料的2.42eV,向短波长蓝移了0.18eV,表现出CdS材料在纳米结构点阵中的量子尺寸效应;CdS纳米 关键词： 纳米球刻蚀 二维CdS纳米有序阵列     

制备高质量聚苯乙烯微球胶粒晶体的蒸发自组装法

建立了一种组装亚微米级聚苯乙烯微球的方法，称作蒸发自组装法.该方法是在一定温度下 ，聚苯乙烯微球随着分散介质的蒸发在悬浮液的气-液相界面处进行高效组装的过程.扫描电 子显微镜显示组装体为规则排列的密堆积面心立方结构.研究发现，气-液界面处生成的组装 体强烈地阻碍着分散介质的蒸发，单位时间内消耗的颗粒总数量随组装面积的增大而增加. 通过调整悬浮液的蒸发温度和组装面积，可以有效地控制悬浮液相浓度的变化，从而实现在 相浓度基本不变的情况下组装出高质量的聚苯乙烯胶粒晶体. 关键词： 蒸发自组装法 胶粒晶体 聚苯乙烯微球 三维有序大孔材料     

Al纳米颗粒表面等离激元对ZnO光致发光增强的研究

基于聚苯乙烯球自组装法,在P型氮化镓(P-GaN)衬底上制备了有序致密的掩模板;采用热蒸发法在该模板上沉积金属Al薄膜,通过甲苯溶液去除聚苯乙烯球,得到了金属Al纳米颗粒阵列;采用原子层沉积法,在Al纳米颗粒阵列表面依次沉积氧化铝(Al_2O_3)和氧化锌(ZnO).通过测试Al纳米颗粒阵列的消光谱以及ZnO薄膜的光致发光谱,研究了Al纳米颗粒表面等离激元与ZnO薄膜激子之间的耦合效应.实验结果表明:引入Al纳米颗粒后,在约380 nm位置附近的ZnO近带边发光峰积分强度增强了1.91倍.对Al纳米颗粒表面等离激元增强ZnO光致发光的机理进行探讨.     

磁性液体中非磁性小球与磁性纳米颗粒的相互作用及磁组装

利用磁性液体与聚苯乙烯小球溶液混合得到的复合磁性液体, 研究了聚苯乙烯小球和磁性纳米颗粒在外加磁场作用下的动力学过程. 实验结果表明, 当外加磁场的方向平行于样品平面时, 聚苯乙烯小球在沿着磁场的方向上表现出相互吸引而形成链状结构, 其动力学过程可分为聚苯乙烯小球被反磁化产生相互吸引而形成短链的快过程以及短链间相互吸引形成长链的慢过程; 当外加磁场的方向垂直于样品平面时, 相邻聚苯乙烯小球表现出排斥的相互作用而形成短程有序的二维结构, 当磁场强度增加到一定的阈值时, 聚苯乙烯小球和磁性纳米颗粒形成的团簇会产生相互吸引而组装成复合式的花瓣结构. 关键词： 磁性液体 磁组装 非磁性颗粒     

C36团簇自组装的分子动力学研究

提出了利用C36团簇在气相条件下自组装制备新纳米团簇的设想，并利用分子动力学方法模 拟了包括真实氦气氛作用的碳团簇生长过程，发现环境气体温度是影响最后所生成的团簇结 构的关键因素：C36团簇在1000?K到2000?K的温度范围内，自组装形成保持C36线径特征的 蚕茧状新纳米团簇；在高于2000?K的温度下，最后形成的团簇趋于球状. 关键词： 分子动力学模拟 纳米碳团簇     

超亲水性SiO2-TiO2纳米颗粒阵列结构的制备与性能研究

用分子自组装的方法在玻璃衬底上分别制备了TiO₂纳米颗粒层和SiO₂-TiO₂复合纳米颗粒阵列结构. 其中,SiO₂ 纳米颗粒层用旋涂法制备,得到密排阵列结构,而TiO₂纳米颗粒层则用浸渍提拉法制备. 文章分析了TiO₂纳米颗粒层和SiO₂-TiO₂复合纳米颗粒阵列结构的理论粗糙度,并通过扫描电子显微镜研究了它们的微观结构,用接触角 关键词： 自清洁 表面粗糙度 光催化 分子自组装