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合肥研究院大面積自組裝二維周期性金納米顆粒陣列研究獲進(jìn)展

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合肥研究院大面積自組裝二維周期性金納米顆粒陣列研究獲進(jìn)展

摘要: 　　近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)學(xué)習(xí)院固體物理學(xué)習(xí)所微納技術(shù)與器件學(xué)習(xí)室學(xué)習(xí)員李越課題組在二維六方緊密排列 (hcp) 周期性金納米顆粒陣列的大面積自組裝方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果已發(fā)表在Advanced Materials In ...

　　近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)學(xué)習(xí)院固體物理學(xué)習(xí)所微納技術(shù)與器件學(xué)習(xí)室學(xué)習(xí)員李越課題組在二維六方緊密排列 (hcp) 周期性金納米顆粒陣列的大面積自組裝方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果已發(fā)表在Advanced Materials Interfaces (Adv. Mater. Interfaces， 4， 1600976 (2017))雜志上。
　　二維大面積金納米顆粒有序陣列在諸多領(lǐng)域如SERS檢測、能源催化和生物傳感器等方面有著廣闊的應(yīng)用前景，已成為廣大科研工作者的關(guān)注焦點(diǎn)。而實(shí)現(xiàn)二維大面積有序金納米陣列的組裝，目前常用的方法主要包括LB技術(shù)和油/水界面自組裝法。其中LB技術(shù)是通過調(diào)節(jié)界面表面張力的大小來實(shí)現(xiàn)納米顆粒在溶液表面進(jìn)行有序組裝，從而獲得大面積、且易轉(zhuǎn)移的有序陣列。然而，該方法需采用特殊傳感裝置，成本仍較高，且只適用于表面疏水或者具有雙親性的納米顆粒。而油/水界面自組裝法是利用油/水界面處的自由能最低，納米顆�？勺园l(fā)地在界面處組裝形成有序陣列，但該方法易污染環(huán)境和影響操作者的健康，且要求納米顆粒具有親水性。因此，發(fā)展一種普適的 (適用于任何親水和疏水納米顆粒) 自組裝方法來獲得大面積有序陣列顯得尤為重要。
　　近年來，氣/液界面組裝法由于其操作簡單方便、無需特殊裝置等特點(diǎn)，逐漸引起人們的重視，并已逐漸替代LB技術(shù)和油/水界面自組裝法，成為有效地組裝二維大面積納米顆粒陣列的方法。該方法通過調(diào)控變量參數(shù)，如Zeta電位、pH值、顆粒懸浮液和水的兼容性等，利用表面張力驅(qū)動(dòng) (界面自由能最低) 的熱力學(xué)平衡原理，可望實(shí)現(xiàn)納米顆粒有序陣列的大面積自組裝。
　　基于此，李越課題組在前期采用化學(xué)法獲得高產(chǎn)率、單分散、尺寸可控金納米球的基礎(chǔ)上，發(fā)展了雙溶劑體系的氣/液界面自組裝方法，提出了表面張力梯度誘導(dǎo)的自組裝機(jī)理。以Au球形納米顆粒為構(gòu)筑單元，利用雙溶劑體系形成的表面張力梯度，成功實(shí)現(xiàn)了大面積 (平方厘米級) 六方緊密排列 (hcp) 二維Au周期納米結(jié)構(gòu)超材料的自組裝。
　　上述學(xué)習(xí)得到了國家自然科學(xué)基金、中科院科技創(chuàng)新“交叉與合作團(tuán)隊(duì)”等項(xiàng)目的資助。



　　圖1. 雙溶劑體系的氣/液界面自組裝方法的流程示意圖。



　　圖2. (a) 由雙溶劑體系的氣/液界面自組裝方法獲得的金納米顆粒有序陣列單層膜照片，插圖為金納米顆粒有序陣列轉(zhuǎn)至硅片 (右下方)、石英片和柔性PDMS基底上的照片；(b) 大面積有序陣列單層膜向基底上轉(zhuǎn)移的流程圖。(c， d) 自組裝金納米顆粒有序陣列薄膜的SEM正面和斜面圖及相應(yīng)放大圖 (插圖)。合肥研究院大面積自組裝二維周期性金納米顆粒陣列研究獲進(jìn)展  |  責(zé)任編輯：蟲子
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