图1-4 模板法操作过程
1.2.4金属纳米粒子的自组装法
金属纳米粒子的自组装法是指不借助外力作用,通过非共价键之间的协同作用使纳米粒子连接在一起,从而可在基底表面上自发地形成纳米结构薄膜,此薄膜可是单层的也可以是双层的。目前常用硅片,硅纳米孔柱阵列等一些固体基底做表面增强拉曼散射的基底[10]。利用金属纳米粒子的自组装法制备表面增强拉曼散射的基底制备过程相对简单且操作方便。此方法可以通过改变反应物的参数控制合成物质的性质,例如:反应时间,反应浓度,反应温度等等。该方法操作简单、成本较低,但受实验环境影响较大。
1.3 自组装法简介
图1-5 自组装示意图
金属纳米粒子的自组装技术具有重现性好,高的稳定性,高的SERS增强因子以及粒子间尺寸间距可控制等优点吸引了众多化学家、物理学家与材料科学家的兴趣, 目前已经成为一个非常活跃并飞速发展的研究领域。这种自组装结构能够在不受外界干涉的条件下,通过它们自行组装而产生。图1-5为自组装示意图。金属纳米粒子的自组装法是制备纳米结构的方法之一,它已成为纳米科技中一个重要的核心理论技术[11]。纳米材料因其尺寸上的微观性,从而表现出特殊的光、电、磁及界面特性。这些特性使纳米材料被广泛应用于涂料、催化剂、电化学、光化学及材料科学(如光电子器件)等领域。下面将介绍几种常见的自组装方法:
1.3.1 LB膜技术
LB膜技术是一种制备粒子高度有序排列的薄膜的先进技术,全称为Langmuir-Blogeet膜,它的工作原理是将具有亲水和疏水的两亲分子分散在水面,沿水平方向向水面施加压力使得分子在水面上紧凑而形成一层有序排列的单分子膜并具有不溶性[12]。LB膜技术则是将此单分子膜转移到固体基底表面并实现连续组装。LB膜的优点在于其膜厚可控制,并且制膜的过程也无需很高的要求,操作简便,而且膜中分子的排列高度有序。所以利用LB膜技术可以实现分子水平上的自组装,在电化学、光学、材料学及生物学等领域都有广泛的应用前景。但是,实现LB膜技术的设备却十分昂贵,并且合成的膜的质量与稳定性受到来自机制的尺寸和结构方面的限制[13]。
1.3.2 层层自组装技术
为了克服LB膜技术的种种缺点,层层自组装技术(layer-by-layer self-assembly,LBL)应运而生。层层自组装技术诞生于上世纪90年代,是一种集简易、多功能于一体的表面修饰方法[14]。层层自组装技术的工作原理是基于正负电荷间的静电作用从而实现纳米单元的自组装。层层自组装技术因其可控制产物的尺寸、形貌、成分等优点,对于它的研究得到了快速发展。然而,迄今为止,海内外对于层层自组装技术的研究工作,绝大多数都是基于经典的静电作用,所以它的成熟之路还有待进一步研究。
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