[发明专利]间距可调的贵金属纳米粒子一维组装体及其在纳米传感器中的应用

说明书

本发明公开了一种间距可调的贵金属纳米粒子一维组装体及其在纳米传感器中的应用，该纳米粒子一维组装体的制备方法包括以下步骤：1)制作纳米粒子单层膜；2)采用电子束光刻结合RIE刻蚀的方法在所述单层膜上制作需要的刻蚀图形，通过RIE刻蚀的方法对所述单层膜中的纳米粒子进行原位刻蚀以调整纳米粒子的间距。本发明提供的方法通过在贵金属纳米粒子自组装单层膜表面进行纳米图形化可形成任意形态的一维组装结构，且可精确控制纳米粒子的间距，从而可以精确控制纳米粒子一维组装体的光学特性：可对周围介电环境变化而产生相应光学响应，利用这一光学特性可将其应用于纳米光学传感器、纳米生物传感或纳米气体传感。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种间距可调的贵金属纳米粒子一维组装体及其在纳米传感器中的应用。

背景技术

贵金属纳米粒子具有特殊的纳米光学特性，是构筑纳米光学元件的基本单元材料。相比于单个粒子而言，贵金属纳米粒子的特定组装体结构具有独特的电子、化学和光学特性，其一维组装体在理解一些基础问题上比如局域化、跃迁和离散耦合体系中能带的形成等方面具有很大的研究价值；贵金属纳米粒子的一维组装体具有非线性电子传输特性，在未来电子学器件的微型化设计中，可用于纳米电路中的导线或基本单元器件；一维组装体中金属纳米粒子之间的局域等离子体共振(LSPR)耦合可以使光波可以在一维组装体中传播数百个纳米，以此可以制造基于等离子体的波导器件。其中，粒子间距是影响贵金属纳米粒子一维组装结构光学特性的最重要参数。

目前，纳米粒子一维组装体可通过几种方法制备：1)无模板自组装，即纳米粒子的自发组装，比如利用纳米粒子自身各向异性的形貌[1]、内在磁偶极矩[2]、电偶极矩[3]、表面配体修饰所产生的各向异性作用力[4]和溶剂挥发诱导等途径[5]；2)利用线性模板，比如DNA链[6]、纳米纤维[7]、纳米管[8]、纳米孔[9]和聚合物[10]等；3)固相纳米模法，即将纳米粒子自组装或制造在纳米沟道模板上，这些纳米模板可通过电子束光刻技术[11-12]、带电粒子束图形化[13]、纳米压印[14]、扫描探针图形化[15]和Langmuir-Blodgett图形化[16]等方法制作。

以上这些方法存在一些问题，首先是纳米粒子之间的间距不能精确控制。其次，在实际应用中，贵金属纳米粒子一维组装结构通常是固定在特定基底上使用。因此，需要一种可精确控制粒子间距的原位技术来制备贵金属纳米粒子一维组装结构。

[1]Cademartiri,L.；Bishop,K.J.M.；Snyder,P.W.；Ozin,G.A.,Using shape forself-assembly.Phil.Trans.R.Soc.A 2012,370(1969),2824-2847.

[2]Gambardella,P.；Dallmeyer,A.；Maiti,K.；Malagoli,M.C.；Eberhardt,W.；Kern,K.；Carbone,C.,Ferromagnetism in one-dimensional monatomic metalchains.Nature 2002,416(6878),301-4.

[3]Tang,Z.；Kotov,N.A.；Giersig,M.,Spontaneous organization of singleCdTe nanoparticles into luminescent nanowires.Science 2002,297(5579),237-40.

[4]Wang,Y.；Wang,Y.；Breed,D.R.；Manoharan,V.N.；Feng,L.；Hollingsworth,A.D.；Weck,M.；Pine,D.J.,Colloids with valence and specific directionalbonding.Nature 2012,491(7422),51-55.