软刻蚀及其应用

软刻蚀是一类基于自组装和复制模塑等原理的非光刻微米和纳米加工方法。它为形成和制作微米、纳米图案提供了简便、有效、价廉的途径。在软刻蚀中，用一个表面带图案的弹性模板来实现图案的转移，其加工的分辨率可达30nm－100μm。软刻蚀是微接触印刷、复制模塑、转移微模塑、毛细微模塑、溶剂辅助微模塑等的总称。本文将简介软刻蚀的原理、方法以及它们在微米和纳米加工、微电子学、材料科学、光学、微电子机械系统、表面化学等方面的应用。     

微反应器和微聚合反应器

微反应器是指容量仅为零点几μm^3或宽度为1μm左右的反应“容器”，反应在这个微小区域内有控地进行。以表面科学与微制造技术为核心，新型微反应器近年来发展很快。本文介绍五种微反应器，即反相胶束微反应器，聚合物微反应器，固体模板微反应器，微条纹反应器和微聚合反应器，以及它们在各高科技领域中的可能应用。     

芳香共聚酯B-N多种向列织构的形态研究

从一种聚芳酯B-N得到了丝状(包括细丝和粗丝)、纹影状和大理石纹状等与小分子向列液晶相似的多种织构。由于样品淬火后晶片装饰在织构上而不影响分子取向矢的分布,因而可以用化学刻蚀和电镜技术揭示其向错和取向矢图。电镜和光学显微镜的结果相互补充,表明了细丝和粗丝状织构的分子取向矢分布很不相同,是两种不同的织构,而粗化始于第二熔融降温。在这些向列织构中分别发现了S=±(1/2)和s=+1的向错的例子和平面内微区转向壁的证据。     

表面等离子共振传感器的原理与进展

表面等离子共振光谱(Surface Plasmon Resonance,SPR)是近年来得到快速发展的一门技术。它是一种无标记的、可用于实时定量检测某些固定于传感芯片上的组分与被结合物种间的绑定亲合度(binding affinity)、且可用于对相对小量物质进行检测的重要手段。由于它可方便地研究不同生物或化学物种的有关反应与动力学问题,因此具有重要的实用意义,受到广泛关注和重视。本文对有关等离子共振现象的形成及其作为敏感检测手段的机制、原理和改进等问题作了简要的介绍。     

纳米银刻蚀比色法检测褪黑激素

该文构建了一种基于氯金酸刻蚀球形纳米银检测褪黑激素的简单、高灵敏比色探针。纳米银可被氯金酸氧化刻蚀为Ag+,同时还原生成的纳米金沉积在刻蚀后的纳米银表面,导致其溶液的吸光度降低和颜色增强(由黄色变为橘黄色)。当向体系中加入褪黑激素时,氯金酸被还原,抑制了纳米银的刻蚀,从而使得溶液吸光度增加和颜色变浅。结果显示,在0.1 nmol/L~1.0 mmol/L范围内,褪黑激素浓度对数值(lgC)与其吸光度改变值(ΔA)呈良好的线性关系,线性方程为ΔA=0.049 8+0.516lgC,相关系数(R2)为0.996 4,检出限为0.09 nmol/L。该方法成功应用于人体尿液和葡萄中的褪黑激素的测定。     

约束刻蚀剂层技术对金属铝的微结构加工研究

采用约束刻蚀剂层技术, 以亚硝酸钠为先驱物, 通过电化学氧化产生刻蚀剂(硝酸)刻蚀铝, 并以NaOH为捕捉剂, 在电极模板上形成约束刻蚀剂层. 在金属铝表面加工出梯型槽微结构, 加工分辨率约为500 nm. 通过测量表面氢离子浓度, 对捕捉剂的约束效果进行了分析.     

聚四氟乙烯材料表面激光改性与刻蚀

利用波长为248 nm的准分子激光束在不同激光能量密度下照射聚四氟乙烯(PTFE)材料的表面,并用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)光谱等手段对激光处理前后样品的表面形貌、化学成分和结构进行测量和分析,进而对激光与聚四氟乙烯相互作用的机理进行了研究。实验结果表明,激光辐照使聚四氟乙烯表面产生去氟效应,导致表面碳化、分子链的交联以及含氧基团的产生,随着激光能量密度的增加,C=C双键逐渐形成。这些结构的变化可以导致表面硬度和粘结性增强。激光能量密度的大小对照射后样品表面的物理性质和化学结构有着重要的影响,它是聚合物表面激光改性和烧蚀的关键因素。     

微流控层流技术的研究

基于微型通道自身的层流特点而发展起来的多相层流技术,从最初的液-液微萃取开始,由于其结构加工简单、操作方便和分析功能强大,已逐渐发展成为一种加工分析方法,为微流控分析的研究应用打开了一个崭新的局面。本文概述了层流的基本原理,总结了近10年来在这方面的研究,包括层流界面间的分子扩散、转移现象和化学反应,以及层流刻蚀加工技术及其在制备纳米材料和在生命医学方面的应用。具体介绍了应用层流技术进行微芯片的加工制作,微型反应器的制备,离子、分子的分离分析,聚合物薄膜的形成和应用,微通道内有机合成反应的控制,溶液的浓度梯度控制以及在免疫检测中的应用,对细胞、生物大分子的操作控制,以及对生物试剂的预处理分析等。     

用规整膜板对砷化镓的三维微结构图形加工刻蚀

以微齿轮图形结构作为规整模板 ,用约束刻蚀剂层技术对GaAs样品表面进行了加工刻蚀 .在有捕捉剂H3AsO3存在的情况下 ,规则微齿轮图形能够很好地在样品表面复制 .刻蚀结果与没有捕捉剂存在时的刻蚀结果做了比较 .另外还测试了不同方法制得膜板的性能 ,初步探讨了电化学模板的制作工艺 .     

多孔硅纳米材料的制备及在高能锂电池中的应用

多孔硅纳米材料具有巨大的比表面积,可调控的物理化学性质,在药物治疗、传感、能源储存与转化等领域拥有巨大的应用前景。尤其在高能量密度锂离子电池领域,多孔硅由于其丰富的孔道结构能有效释放充放电过程中硅体积变化带来的巨大应力以及大大地缩短锂离子传输距离,而引起了人们的广泛研究兴趣。但是,开发简便快速的方法来合成结构可调变的多孔硅纳米材料仍是当前研究的挑战。近年来,一些用来合成多孔硅纳米材料的方法已有报道。我们基于本课题组最近的研究进展和近年来相关文献,比较详细综述了近年来多孔硅纳米材料的制备方法以及重点关注其在高能锂电池领域的应用。最后,对多孔硅纳米材料的未来发展方向做了进一步的展望。