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有序的贵金属颗粒材料由于在光学滤光器、等离激元光波导、生物/化学传感器、表面增强谱用衬底材料等领域具有非常广泛的应用价值,因此制备有序的贵金属颗粒阵列具有非常重要的意义。本研究介绍了利用嵌段聚合物自组装形成的有序图案为模板,利用团簇束流沉积系统制备有序的贵金属团簇阵列。
⑴利用超高真空多功能团簇束流系统(UHV—CBS)制备了尺寸可控的银纳米团簇颗粒薄膜。在不同的冷凝距离下根据淀积时间的不同以TEM用铜网为衬底制备了不同覆盖率下的样品。发现随着覆盖率的增加,银团簇颗粒尺寸也随之长大。团簇在表面的团聚效应更加直观,并可能出现大的“晶粒”。样品也随着团簇颗粒的长大由非晶转变为多晶。同时也发现随着冷凝距离的增加,团簇颗粒也逐渐长大。
⑵通过控制溶剂蒸发速率的方法,实现三嵌段聚合物聚苯乙烯—聚丁二烯—聚苯乙烯(SBS)的无序一有序相转变。进而在清洁的石英衬底上制备了不同形貌的聚合物薄膜,如:无序相、球状、平行面内柱状、无序多孔层状、有序多孔层状等。利用Tapping—mode的AFM对样品形貌进行了表征。并利用傅立叶变换定性分析了样品的有序度。这些丰富的形貌为纳米结构的自组装提供了非常好的模板。
⑶利用团簇束流沉积系统将银团簇淀积在聚苯乙烯—聚丁二烯—聚苯乙烯(SBS)三嵌段聚合物自组装形成的有序图案上,制备了有序的银纳米颗粒阵列材料,如线形银团簇颗粒阵列和二维银团簇颗粒阵列。利用自编的径向分布函数计算程序对线形银团簇颗粒阵列进行了定量分析,进一步定标了这种线形阵列的有序度,发现在同一线形阵列内有小部分银团簇是近接排列的,大部分团簇颗粒是等间距排列的。同时探讨了这些有序阵列形成的机制。
⑷利用紫外一可见分光光度计和拉曼谱仪研究了这些有序阵列的相关性质。样品的光吸收谱表明线形银团簇颗粒阵列和二维银团簇颗粒阵列相比较于随机淀积在石英片上的银团簇颗粒有明显的红移,分别红移了21.4nm和13nm。样品的表面增强拉曼谱证明当入射光频率接近银团簇颗粒阵列的等离激元频率时,将激发银团簇颗粒的等离激元共振,引起颗粒表面电磁能量密度的显著增强,从而引起BPE吸附分子拉曼散射信号强度的显著增强。相比于纯的石英片浸泡在BPE溶液后的拉曼光谱图和BPE溶液的拉曼光谱图,这些银团簇颗粒有序阵列引起的BPE拉曼谱信号强度有102量级的增强。