用静电自组装法制备的石墨烯薄膜特性研究

本文采用静电自组装技术制备石墨烯薄膜,以带正电的聚乙烯亚胺作为粘结剂,将带负电的氧化石墨烯自组装在粘结剂上,形成多层氧化石墨烯/聚乙烯亚胺复合膜,然后在肼蒸汽下还原得到石墨烯薄膜样品,并利用石墨烯薄膜的紫外吸收光谱、椭圆偏振光谱、扫描电镜图谱及拉曼光谱对其层数、厚度、形貌及还原效果进行了研究。研究表明此方法制备的石墨烯薄膜具有杂质含量少、层数与膜厚微观可控且膜厚均匀等优点。通过调节组装材料种类、浓度和组装次数可制备出结构和功能自由控制的石墨烯薄膜,且此方法与微电子工艺兼容,易于制作石墨烯晶体管,因此在石墨烯晶体管领域具有广阔的应用前景。     

金纳米粒子自组装薄膜的光谱学研究

采用柠檬酸钠还原氯金酸制备了金胶体，通过静电自组装制备了金纳米粒子薄膜，利用紫外-可见光吸收光谱等对金纳米粒子薄膜进行了光谱学研究，紫外-可见光吸收光谱表明所制备的金溶胶为单分散体系，根据自组装薄膜的X-射线衍射谱，由谢乐公式估算金纳米粒子的粒径约为21nm；X-射线光电子能谱显示氯金酸的还原反应比较完全，金主要以Au^0的价态存在，金胶体粒子通过静电吸引机制组装到PDDA改性的衬底表面；紫外-可见光吸收光谱和表面增强拉曼光谱显示，由于粒子间的电磁耦合，自组装金纳米粒子薄膜表现出协同等离子体共振吸收行为和表面增强拉曼散射效应。     

银纳米粒子阵列的自组装及其表面增强拉曼光谱应用

在以聚赖氨酸为表面耦联层分子的玻片基底制备了银纳米粒子阵列。ＳＥＭ表征结果表明,银粒子以亚单层的形式排列在基底表面。比较银溶胶和纳米粒子阵列的紫外可见光谱可见聚赖氨酸耦联层对银纳米粒子的粒径具有一定的选择性,甲基紫精在银纳米粒子阵列上的表面增强ＦＴ拉曼光谱表明在近红外区拉曼散射的表面增强主要来自于化学增强效应。     

汽相沉积法SnO_2薄膜光谱透过率气敏特性的研究

本文研究了用汽相沉积法制备ＳｎＯ２气敏薄膜和ＳｎＯ２膜的光谱透过率气敏特性。用汽相沉积制备ＳｎＯ２的方法是利用一个密封的石英管系统，把ＳｎＣｌ４溶液置于系统内，氧气通人系统，然后系统升温使ＳｎＣｌ４气化，通过控制氧气流量、沉积温度和沉积时间等，使气化后的Ｓｎ原子与氧原子在一定条件下生成ＳｎＯ２，沉积在玻璃衬底上。本文用ＡＳ－４３０Ｓ俄歇式电子能谱仪测试膜片的主要成分，并用光栅单色仪测试了膜片在乙醇还原性气体中的气敏特性。实验结果表明：与热喷法制备的ＳｎＯ２膜比较，沉积法具有工艺重复性好，可以控制沉积膜的厚度，灵敏度高等优点。因此，可制备出有选择性的“气敏－光透过率”型气敏传感器。     

巯基苯并咪唑在银电极表面的自组装吸附特性及表面增强拉曼光谱

采用循环伏安法处理Ag电极,得到活化的具有表面增强拉曼光谱(SERS)效应的粗糙Ag表面,进一步采用激光拉曼光谱探讨了2-巯基苯并咪唑(MBI)在其表面的自组装分子层的吸附特性。实验表明,在活性Ag表面的MBI自组装分子层能够产生理想的SERS效应,其强度随探针分子MBI浓度的增加先提高后减弱,达到一定浓度时因受其空间位阻等因素的影响,增强效应减弱。MBI在1×10^-6 mol·L^-1 浓度时增强效果最大。拉曼增强效应随着体系酸度的变化有着明显不同,在强酸性条件下的增强效应明显优于中性和碱性条件。MBI分子存在两种不同的异构体和在不同酸度下存在3种不同的存在形态,并形成动态平衡。pH <2时,MBI分子主要以硫酮式MBI⁺存在,并以巯基上的S:与活性Ag以配位方式吸附成键,其整个大π键平面垂直地吸附于Ag表面,产生相对较大的SERS信号。pH >2时,由于硫酮式和硫醇式与活性Ag的键合方式和能力不同,硫醇式上的S与Ag以S-Ag共价方式同时双键侧上的N以配位方式协同参与吸附成键,比硫酮式MBI⁺的单纯配位吸附要强,因而形成了竞争吸附,表现为SERS在pH=2~3.7之间的急剧下降。MBI硫醇式由于以S-Ag、N-Ag键的协同吸附,形成了倾斜侧卧式垂直吸附,而使拉曼增强效应相对减弱。     

界面自组装的金/氧化石墨烯复合材料的表面增强拉曼散射行为研究

采用Frens法制备金纳米粒子溶胶,通过界面自组装技术在掺磷的非晶碳衬底表面构筑三维的金/氧化石墨烯/金复合结构.以罗丹明B为探针分子,考察金/氧化石墨烯/金复合材料的表面增强拉曼散射活性.结果表明,由于氧化石墨烯的化学增强和金纳米粒子的电磁场增强的协同作用,在该三维复合材料上获得了很强的罗丹明B拉曼信号.所设计的三维金/氧化石墨烯/金复合材料在生物分析、环境监测、疾病防控、食品安全等领域具有潜在的应用价值.     

自组装银纳米粒子及其SERS增强效应

采用柠檬酸三钠还原硝酸银方法制备出银纳米粒子, 并通过在玻璃表面修饰3-氨基丙基-三乙氧基硅烷( APTES)对银纳米粒子进行自组装。利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和扫描电子显微镜(SEM)测试手段对样品进行分析和表征。由测试结果可知银纳米粒子的尺寸比较均匀, 组装致密度较高, 基本以亚单层的形式分布于基底表面。进一步研究了以结晶紫(CV)为探针分子的自组装基底的表面增强拉曼光谱(SERS), 计算发现该基底的拉曼增强因子数量级达106。结果表明: 银纳米粒子自组装基底具有良好的SERS增强效应, 为痕量CV的检测提供了有效的方法。     

液体基底表面金薄膜中的有序结构和自组装现象

研究了沉积在液体基底（硅油）表面金薄膜中的带状有序结构和自组装现象.实验结果表明：在一定条件下，生长在硅油表面的金薄膜中可形成一种特征的有序结构，它是由近似矩形状的畴块拼接而成的；相邻畴块的长度近似相等，但宽度一般不同，因而具有特征长度为101—102μm数量级的准周期结构.进一步的实验发现：此类带状有序结构是由薄膜中特征内应力所引起的物质相互挤压而形成的.另外，对此类具有近似自由支撑边界条件的薄膜中的内应力形成机理进行了研究. 关键词： 薄膜 有序结构 内应力 自组装     

Au标蛋白自组装表面增强拉曼光谱的研究

采用免疫Au标技术,用尺寸大约在13 nm的Au胶体颗粒标记了人血清蛋白(Human IgG),然后将Au标蛋白复合体固定在通过三氨基三乙氧基硅烷和戊二醛自组装单膜的Si片上。这种方法在基底表面上不仅牢固地固定了单层Au纳米颗粒标记的蛋白分子复合体而且提高了复合体的表面覆盖度,保持了生物分子的结构。利用原子力显微镜(AFM)观察了Au标蛋白的自组装表面。实验结果表明Au标蛋白在Si片表面聚积形成一定的Au标蛋白分子的复合体“岛状”单层,并且在这些岛状单层上获得了很明显的标记蛋白的表面增强拉曼散射(SERS)信号。文章在Si表面自组装了Au标蛋白分子,获得了较好的蛋白分子的SERS信号,提供了一种研究蛋白分子的SERS活性基底。     

基于石墨烯/石墨烯卷轴复合薄膜高灵敏度柔性压力传感器

一维导电材料例如纳米线,大量应用于柔性压力传感器中. 但是一维材料和基底之间接触时相互作用力较弱,使得传感器灵敏度、响应时间、和循环寿命等性能指标有待进一步提高. 针对这些问题,设计了石墨烯/石墨烯卷轴多分子层复合薄膜作为传感器导电层. 石墨烯卷轴具有一维结构,而石墨烯的二维结构可以牢固地固定卷轴,以确保高导电性复合薄膜与基底之间的粘附性,同时整体结构的导电通道得到了增加. 由于一维和二维结构的协同效应,实现了应变灵敏度系数3.5 kPa^-1、 响应时间小于50 ms、能够稳定工作1000次以上的压阻传感器.     

Quality Characterization of CVD-Synthesized Graphene Films by Scanning Probe Microscopy

Doklady Physics - The problem of efficiency of using electrical properties for characterizing graphene structures obtained by chemical vapor deposition and formed on substrates of various materials...     

Preparation and Characterization of Transparent Conductive Nb-Doped ZnO Films by Radio-Frequency Sputtering

Niobium-doped ZnO （NZO） transparent conductive films are deposited on glass substrates by rt sputtering at 300℃. Effects of sputtering power on the structural, morphologie, electrical, and optical properties of NZO films are investigated by x-ray diffraction （XRD）, field emission scanning electron microscopy （FESEM）, Hall measurement, and optical transmission spectroscopy. The obtained films are polycrystalline with a hexagonal wurtzite structure and preferentially oriented in the （002） crystallographic direction. The minimum resistivity of 4.0×10^-4Ω·cm is obtained from the film grown at the sputtering power of 170W. The average optical transmittance of the films is over 90%.     

Ecofriendly Route for the Synthesis of Highly Conductive Graphene Using Extremophiles for Green Electronics and Bioscience

Highly conductive biocompatible graphene is synthesized using ecofriendly reduction of graphene oxide (GO). Two strains of non‐pathogenic extremophilic bacteria are used for reducing GO under both aerobic and anaerobic conditions. Degree of reduction and quality of bacterially reduced graphene oxide (BRGO) are monitored using UV–vis spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy, and Raman spectroscopy. Structural morphology and variation in thickness are characterized using electron microscopy and atomic force microscopy, respectively. Electrical measurements by three‐probe method reveal that the conductivity has increased by 10⁴–10⁵ fold from GO to BRGO. Biocompatibility assay using mouse fibroblast cell line shows that BRGO is non‐cytotoxic and has a tendency to support as well as enhance the cell growth under laboratory conditions. Hereby, a cost effective, non‐toxic bulk reduction of GO to biocompatible graphene for green electronics and bioscience application is achieved using halophilic extremophiles for the first time.     

CdSyTe1-y多晶薄膜的制备及光谱表征

采用真空共蒸发法制备了CdSyTe1-y(0≤y≤1)多晶薄膜,并用X射线衍射谱(XRD)、能量色散谱(EDS)研究了CdSyTe1-y多晶薄膜的结构、组分。实验结果表明:石英振荡法监控的组分与EDS谱结果较为一致;当y<0·3时,CdSyTe1-y多晶薄膜为立方结构,当y≥0·3时,CdSyTe1-y多晶薄膜为六方结构。采用XRD线形分析法可计算出CdSyTe1-y多晶薄膜晶粒大小约20～50nm。最后,用紫外-可见-近红外谱(UV-Vis-NIR),测得300～2500nmCdSyTe1-y多晶薄膜的透过率曲线,并结合一阶Sellmeier模型的折射率色散关系,表征了CdSyTe1-y多晶薄膜的光学性质,获得了CdS0·22Te0·78多晶薄膜的光学厚度d～535nm,光能隙Eg～1·41eV,以及吸收系数α(λ)、折射率n(λ)等光学量。结果也表明,采用真空共蒸发法可以制备需要组分的CdSyTe1-y多晶薄膜,对CdSyTe1-y多晶薄膜光学性质的表征方法可推广到其他的半导体薄膜材料。     

聚氨基苯腈自组装膜及其光谱分析

本文用等离子体法合成了聚对氨基苯腈，并用自组装技术将其成功地与聚苯乙烯磺酸钠组装成超薄薄膜，紫外－可见吸收光谱显示自组装过程非常规则。这为制备聚对氨基苯腈薄膜提供了一个新方法。     

In Situ Synthesis and Characterization of Polypyrrole/Graphene Conductive Nanocomposites via Electrochemical Polymerization and Chemical Reduction

Polypyrrole/graphene sheets (PPy/GNs) nanocomposite electrodes were in- situ synthesized via electrochemical polymerization and chemical reduction from pyrrole (Py) and graphene oxide (GO). The surface morphologies of the nanocomposites were observed by scanning electron microscopy (SEM). The SEM results showed graphene sheets (GNs) scattered on the surface of the polypyrrole (PPy), and the morphologies of PPy/GNs nanocomposites manufactured by pulse current (PC-PPy/GNs) or direct current (DC-PPy/GNs) were smoother than that of PC-PPy. The electrochemical capacitance properties of the nanocomposite films were measured by cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge and discharge (GC), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques in 3 mol·L^?1 KCl aqueous solutions. The results indicated that the specific capacitance of the DC-PPy/GNs nanocomposite was 13.5% higher than that of a PC-PPy electrode. Comparison of the electrochemical performance of the nanocomposites indicated that the PC-PPy/GNs nanocomposite had higher specific capacitance and better charging/discharging capability than that of the DC-PPy/GNs nanocomposite. The specific capacitance of the PC-PPy/GNs nanocomposite could reach to 280 F·g^?1 at a scanning rate of 100 mV·s^?1.     

薄膜的光谱发射率

本文讨论了薄膜内的多次反射对低吸收薄膜光谱发射率的影响。这里推导出的薄膜发射率的表达式与薄膜厚度d和其光学常数n(λ）和k(λ）有关。在d→∞的特殊情况下，薄膜发射率与大块材料发射率相等。给出了实际数值评价及发射率与d、n(λ）和k(λ)相互关系的更为精确的数值结果。     

Diamond-Like Films from Twisted Few-Layer Graphene

JETP Letters - The atomic and electronic structures of diamanes, i.e., diamond-like films formed by few-layer moiré graphene with a twist angle θ in 00θ and θ00θ stackings...