[发明专利]一种制备纳米网薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备纳米网薄膜的方法。

背景技术

具有周期性规则纳米孔的半导体、金属或介电质的薄膜，可在亚微米尺度对电磁波产生散射，因此常常会表现出一些奇特的光学及电学性质；具有规则结构的纳米网可以作为纳米加工工艺中的图案化掩膜；具有单分散网孔和高孔隙率的纳米/微米筛网对高性能纳/微过滤有重要价值。

目前，制备纳米网的传统方法主要有使用聚焦离子束刻蚀、以PDMS(聚二甲基硅氧烷)印章图案或电子束平版印刷图案为掩膜的刻蚀技术、激光相干全息印刷技术以及利用阳极多孔氧化铝薄膜进行化学沉积反应，但这些制作方法很难兼具简单、高效、廉价、通用的优点。近年来发展起来的胶体球平版印刷技术采用由单分散胶体颗粒自组装形成的高度有序的单层胶体晶体为图案化的掩膜，与各种刻蚀和沉积技术相结合，可以得到多种多样的二维有序纳米结构阵列，已发展成一种方法灵活、简单通用、高效廉价的图案化技术。但由于沉积过程通常起始于负载单层胶体晶体掩膜的基底，所以通过沉积得到的大多是碗状结构的阵列，而得不到鲜明的网状结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备纳米网薄膜的方法。

本发明提供的制备纳米网薄膜的方法，是以漂浮在反应溶液表面的单层胶体晶体为掩膜，在所述反应溶液表面上通入反应气体，所述反应气体与所述反应溶液在气液界面发生反应，反应产物沉积在未被胶体晶体覆盖的液面上，去除所述胶体晶体后，得到本发明提供的纳米网薄膜。

该方法中，反应气体与反应溶液在气液界面发生的反应是反应产物为不溶性固体的反应。该反应的温度为室温，如4-50℃之间均可，反应时间为4-120小时。胶体晶体的粒径为300-1000纳米，可为聚苯乙烯胶体晶体、聚甲基丙烯酸甲酯胶体晶体或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物胶体晶体；其中，聚苯乙烯胶体晶体是按照如下文献中的方法进行制备的：Synthesis of highly ordered，three-dimensionalmacroporous structures of amorphous or cyrstalline inorganic oxide，phosphates，andhybrid composites，B.T.Holland，C.F.Blanford，T.Do，A.Stein，Chem.Mater.1999，11，795。聚甲基丙烯酸甲酯胶体晶体是按照如下文献中的方法进行制备的：Structuraland electrochemcial properties of three-dimensionally ordered macroporous tin(IV)oxide films，J.C.Lytle，H.Yan，N.S.Ergang，W.H.Smyrl，A.Stein，J.Mater.Chem.2004，14，1616。苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物胶体晶体是按照如下文献中的方法进行制备的：Collodial crystallization induced by capillary force，H.Cong，W.Cao，Langmuir 2003，19，8177。

另外，按照上述方法制备得到的纳米网薄膜，也属于本发明的保护范围。

利用本发明提供的制备纳米网薄膜的方法，可以简单快速、高效廉价地获得大面积的纳米网薄膜。由于所用掩膜是由单分散性很高的胶体球高度有序排列而成的，所以制备所得纳米网的网孔具有很高的单分散性和长程有序性；纳米网的网孔尺寸可以通过使用不同尺寸的胶体球颗粒组成的单层胶体晶体作为界面掩膜得到调节；纳米网具有较好的机械强度和柔韧性，在一定程度上可以弯折和自我支撑。基于纳米网薄膜的高度规整性和完整性，它可以在纳米加工中用作图案化的掩膜；利用两层或多层纳米网薄膜上下叠加组装而成的多层纳米网薄膜作为掩膜，还可以获得多种特殊图案的纳米阵列；此外，利用纳米网薄膜的可弯折性，还可望使其用作非平面基底的图案化掩膜，进而获得非平面基底上的纳米阵列。

另外，对不同网孔大小的纳米网的透射光谱进行测试分析发现，由其二维有序结构引起的结构光谱的特征吸收峰位置与纳米网的二维晶格间距成线性关系，即纳米网的吸收光谱具有尺寸依赖性，其吸收峰位置可通过改变纳米网网孔的晶格间距得到调节，表明该纳米网具有显著的光子晶体特性，在光学器件及传感等领域具有潜在的应用价值。

附图说明

图1为纳米网制备过程示意图。