[发明专利]多元异质不对称微粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种多元异质不对称微粒的制备方法。

背景技术

不对称微粒的制备及应用研究，已经成为材料科学领域一个独立而重要的分支。不对称微粒以其独特的结构，在许多领域都有着广泛的应用，例如高级结构的自组装(Perro，A.；Reculusa，S.；Ravaine，S.；et al.；J.Mater.Chem.2005，15，3745)、生物与化学传感器(Kim，S.-H.；Jeon，S.-J.；Jeong，W.C.；et al.；Adv.Mater.2008，20，4129)、用于检测和治疗的各向异性成像探针(Yoshida，M.；Roh，K.-H.；Lahann，J.；Biomaterials 2007，28，2446)以及控制细胞粘附(Yoshida，M.；Roh，K-H.；Mandal，S.；et al.；Adv.Mater.2009，21，4920)等方面。在过去几年里，人们主要关注单侧修饰的二元不对称微粒的制备，除了发展已有的技术外，创造了很多新颖的技术来制备不对称微粒。

随着现代科技的高速发展，实现各种功能性应用设备的一体化连接，成为人们高效率、低成本解决科研难题的新目标，二元不对称微粒以其自身的各向异性优势具有实现这一目标的能力。然而，它所提供的特征区域有限，很难满足需要，而多元不对称微粒就可以弥补这一缺陷，其中，以三元不对称微粒最为基础。目前能够实现多元不对称微粒制备的方法很少，而且许多得到的不对称微粒不属于严格意义上的多元或修饰区域不够稳定(Kaufmann，T.；Gokmen，M.T.；Wendeln，C.；et al.；“Sandwich”Microcontact Printing as a Mild Route TowardsMonodisperse Janus Particles with Tailored Bifunctionality，Adv.Mater.2011，23，79)。

发明内容

本发明的目的是提供一种步骤简单的、低耗、修饰区域可控和有很好稳定性的多元异质不对称微粒的制备方法。

我们的方法涉及以旋涂和滴涂法制备两种聚苯乙烯掩模层，结合两次氧等离子体刻蚀和多次功能化修饰，在二氧化硅胶体微粒表面的两端修饰荧光量子点或金属膜层，得到多元不对称微粒，修饰区域的大小可控，整个过程没有用到复杂的操作，以及昂贵、不容易得到的试剂，并且不对称微粒有很好的稳定性。我们还以聚苯乙烯为掩膜层，结合了物理的可控沉积和化学沉积反应得到一侧为金，中间为银，其他区域为二氧化硅的多元不对称微粒。

为此，本发明所述方法包括两种技术方案，分别是制备多元异质不对称微粒和制备一侧为金，中间为银，其他区域为二氧化硅的多元不对称微粒；

具有荧光性异质多元不对称微粒的制备，具体步骤如下：

1)将5～20mL浓度为1～20wt％的二氧化硅胶体微粒的水分散液，离心分离，除去水分后分散在乙醇中；将50～150μL十八烷基三氯硅烷溶解在甲苯中，再将两种溶液混合，磁力搅拌6～8h后，离心分离用乙醇清洗沉淀物，得到疏水二氧化硅胶体微粒；然后用一次性注射器吸取0.1～0.2mL疏水二氧化硅胶体微粒，慢慢注入到盛满水的培养皿中，静置片刻，再沿着培养皿壁滴加50～200μL、浓度为1～10wt％的十二烷基硫酸钠水溶液，从而在水面上形成紧密地排列成单层的二氧化硅胶体微粒；以用体积比为7∶3的浓硫酸与过氧化氢处理过的干净的硅片为基底，将其伸入到水面以下，倾斜向上提起，最后将提起的硅片放于斜面自然干燥，从而在硅片上得到有序的单层二氧化硅胶体微粒阵列；

2)将100～200μL、浓度为10～50mg/mL的非水溶性聚合物的甲苯溶液滴加到硅片的单层二氧化硅胶体微粒阵列上，利用台式匀胶机以2000～5000rpm的转速旋涂成100～500nm厚的膜层后，再经过反应性等离子体刻蚀(刻蚀气压为5mTorr，刻蚀温度20℃，氧气流速20sccm，刻蚀功率为30W)50s～600s，选择性刻蚀掉一部分聚合物(如图1a所示)，从而在硅片上得到部分裸露的二氧化硅胶体微粒阵列，二氧化硅胶体微粒阵列的其余区域则被聚合物掩蔽；

3)将100～200μL带有氨基且能与二氧化硅胶体微粒进行化学键联的试剂加入小称量瓶中，与步骤2)得到的硅片一同放入干燥器中，于60～80℃下加热3h～0.5h，使裸露的二氧化硅胶体微粒表面带有氨基，从而在硅片上得到氨基功能化修饰的二氧化硅胶体微粒阵列；