贵金属纳米颗粒物理制备及传感特性基础研究

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如何对纳米材料的组分、结构和形貌进行设计合成和优化是当前纳米材料科学研究的热点问题之一。金属纳米颗粒结构具备等离子共振可调变的性质和独特的光学性质,在生物医学、催化、电子、信息以及纳米器件等领域有着广泛应的用,近年来受到了人们的广泛关注。在贵金属纳米颗粒制备及工艺过程方面,实现过程相对还非常复杂,在加工效率、加工成本等方面还存在着较大的不足;在自组装结构的制备方面,其制备成本相对较高,制备效率尤很低。针对上面所描述的现有纳米制备和自组装工艺中存在的不足,在现有研究成果的基础之上,本论文面向低维周期性有序纳米结构在高灵敏度生化传感器领域的应用,展开相应的制备方法和工艺技术的基础研究。研究了贵金属银纳米颗粒的物理制备方法、自组装工艺及其生化传感应用基础。采用气态凝聚沉积技术制备了尺寸为2nm-8nm的银纳米颗粒,此制备过程属于物理制备,实现了纳米颗粒尺寸可控的制备技术。利用plasma工艺进行低维纳米材料的自组装工艺,实现了一种低成本、大面积有序的自组装工艺。同时,在理论上分析了贵金属银纳米颗粒的物理制备机理和基于plasma工艺过程的纳米颗粒自组装工艺原理。在采用气态凝聚沉积技术制备贵金属银纳米颗粒的过程中,通过调节制备时间,研究了沉积于硅衬底上的贵金属银纳米颗粒的粒径和密度分布。利用扫描电子显微镜对制备的银纳米颗粒进行形貌表征测试,分析不同溅射时间对银纳米颗粒粒径和密度分布的影响。通过调节功率、气体流量等参数制备了不同尺寸的银纳米颗粒,并利用原子力显微镜对制备的银纳米颗粒粒径进行表征测试。利用plasma工艺制备了不同的银纳米颗粒结构,采用扫描电子显微镜对其做形貌表征,对存在的差异进行理论上的分析与探讨。最后对采用气态凝聚沉积技术制备的银纳米颗粒和采用plasma工艺制备的银纳米颗粒结构分别进行SERS和SEF效应的对比测试,结合SEM和AFM形貌表征结果,分析不同的制备参数对贵金属银纳米颗粒制备过程的影响。对比分析了不同粒径和密度的银纳米颗粒增强衬底对生化传感效应的影响,对贵金属银纳米材料的生化传感应用进行了初步的探索。在本论文中我们采用物理制备方法探索了贵金属银纳米颗粒的低成本、大面积有序的制造技术。为实现工程化制造低维纳米结构提供理论与关键技术基础。通过调节纳米结构的关键参数,实现所制备的纳米颗粒自组装结构的生化敏感特性的优化。
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