[发明专利]多功能集成的纳米线阵列制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米线阵列的制备工艺，尤其涉及一种多功能集成的纳米线阵列制备方法，属于材料的制备与功能化修饰领域。 

背景技术

随着科技的进步，以一维纳米线为代表的纳米材料在生物传感、化学传感、太阳电池、生物载药及靶向治疗等领域逐渐发挥着生力军的作用。通常一维纳米线在应用于上述领域时需要针对不同的应用需求进行表面修饰，以提高工作效率以及特异性。而在修饰方面，纳米线表面的多功能集成具有重要的科学研究价值和产业化应用前景，例如分别将发光材料和磁性材料集成于纳米线表面，一方面可以进行成像或靶向定位，另外还可以通过磁场诱导的方式实现目标分子的分离，同时藉由纳米线巨大的比表面积，有效地提高了工作效率。近来纳米线表面的多功能集成已成为本领域的研究热点和前沿发展方向之一。

针对纳米线的多功能集成，目前科学界已有初步的探索，主要集中在合成多段纳米线方面，即单根纳米线由多段不同种类的材料构成，然后针对各段材料分别进行修饰，其工艺制备较为复杂，对材料的选择及其本身性质的要求较高。因此，如何发展出一种工艺简单，且对不同种类纳米线具有一定普适性的多功能集成方法，一直都是本领域的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种利用有机高分子及干法去胶工艺结合的多功能纳米线阵列制备方法，其工艺简单，对不同类型的纳米线阵列具有普适性，适用于基因药物载体、生物/化学传感以及复合材料等领域。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多功能集成的纳米线阵列制备方法：

利用有机高分子溶液覆盖纳米线阵列，并在真空环境下静置使有机高分子溶液均匀填充各纳米线之间的间隙，形成一整体结构；

其后，去除该整体结构局部表面上的有机高分子材料，使纳米线阵列上的至少一选定区域暴露在外，再在该至少一选定区域中的各纳米线表面修饰至少一种功能性材料；

而后，以有机溶剂去除该整体结构的其它局部表面的有机高分子材料，使纳米线阵列上的至少另一选定区域暴露在外，再在该至少另一选定区域中的各纳米线表面修饰至少另一种功能性材料，从而获得目标产物。

该方法具体为：

利用有机高分子溶液覆盖纳米线阵列，并在真空环境下静置使有机高分子溶液均匀填充各纳米线之间的间隙，形成一整体结构，继而利用匀胶方法处理该整体结构使其表面平整；

其后，以干法去胶工艺去除该整体结构局部表面上的有机高分子材料，使纳米线阵列上的一选定区域暴露在外，再在该选定区域中的各纳米线表面修饰至少一种功能性材料；

而后，以有机溶剂去除该整体结构表面上的其余有机高分子材料，使纳米线阵列上的其余区域均暴露在外，再在该其余区域中的各纳米线表面修饰至少另一种功能性材料，从而获得目标产物。

该方法包括如下步骤：

a、首先将有机高分子溶液滴加至垂直纳米线形成的纳米线阵列表面，再于真空度为10^-2～10⁴ Pa的真空环境中静置5min～30min，使有机高分子溶液逐渐扩散渗透入各纳米线之间；

b、在真空或大气环境中，利用匀胶方法处理覆盖在纳米线阵列上的有机高分子材料，形成表面平整的有机高分子膜，其中匀胶速率为1000～4000转/分钟，持续时间30～90秒；

c、使用干法去胶工艺去除部分有机高分子膜，使纳米线阵列表面的局部区域暴露在外，再以物理吸附或化学共价键结合的方式将功能性材料修饰到暴露在外的纳米线阵列表面上；

d、利用有机溶剂溶解去除有机高分子膜的残余部分，并以其它功能性材料修饰纳米线阵列表面的其余部分。

所述纳米线阵列至少选自Si纳米线阵列、ZnO纳米线阵列、TiO₂纳米线阵列、In₂O₃纳米线阵列和碳纳米管阵列中的任意一种；

所述有机高分子材料至少选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇和紫外光刻胶中的任意一种；

所述功能性材料至少选自纳米颗粒、有机小分子和生物大分子中的任意一种。

所述纳米颗粒至少选自半导体纳米颗粒、金属纳米颗粒和磁性纳米颗粒中的任意一种；

所述有机小分子至少选自硅烷分子、羧酸分子和有机磷酸分子中的任意一种；

所述生物大分子至少选自核酸分子、蛋白质和细胞中的任意一种。