基于二维胶体晶体刻蚀法的纳米颗粒阵列

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第八章自组装纳米加工技术

纳米粒子组装成的二维或三维类晶体结构的用途：
1)直接用来作为光子晶体材料,或高密度磁存储介质
通过自组装形成类晶体的不仅仅是聚苯乙烯纳米球，还可以是其他各种材料,如二氧化硅纳米球、金属材料纳米球、半导体材料纳米球、磁材料纳米球或由聚苯乙烯包裹的其他材料的纳米球。
2)作为母版，由其翻制成其他材料的周期性纳米结构。
在固体表面沉积的随机分布的分子在特定温度下会自动形成纳米晶体结构
(a)制作非晶硅天层结构
(b)高温退火处理
(C)清除衬底与夹层
分子自组装
分子间发生电子交换
化学过程
不同分子电位与极性之间相互吸引和排斥
物理过程纳米粒子自组装
分子或原子在固体表面的迁移与扩散
(a)表面形貌诱导组装示意图
(b)聚苯乙烯小球在V形槽中的组装
自上而下：复杂的电路结构由平面衬底表面逐层建造形成。自上而下的加工方式其最小可加工结构尺寸最终受限于加工工具的能力：光刻工具或刻蚀设备的分辨能力。
自下而上：大自然，在上亿年间通过自组装（Selfasseinbly)和自构建 (Self-ConStmCtion)方式,从分子水平基础上创造了世间复杂万物。而分子这一最基本的构建单元与目前最小可加工的结构相比至少小一个数量级, 所以纳米加工技术的最终发展是分子水平的自组装技术。如果把分子自组装看做是一种微纳米结构加工手段，则从分子水平出发构建纳米或微米结构是一种“自下而上” （Bottom-Up)的加工方式,它彻底颠覆了传统的自上而下的加工理念。
分子自组装纳米加工有两方面的优势：一是组装结构为分子尺度，远远小于目前传统纳米加工所能实现的结构尺寸；二是低成本。
原理上，分子自组装过程是自动的、自发的，不需要昂贵的加工设备，但真正实现上述两方面优势还需要相当长的研发过程。目前分子自组装或其他自组装技术作为一种微纳米加工手段还是相当原始的，大多数自组装结构呈现二维准晶格阵列结构。即使是二维准晶格阵列，要实现大面积长程有序（long range ordered)还是相当困难的。在大多数情况下，自组装必须与传统微纳米加工技术相结合，即所谓“自上而下与自下而上相结合”，以保证自组装的结构有实用价值。

自组装技术综述

第一章1 背景意义（引言）材料在人类社会进步过程中有着特殊意义。

从石器时代，青铜时代，铁器时代，到水泥/钢筋时代，再到硅时代，无一不体现出材料的重要作用。

科学家预言，我们正步入纳米时代。

纳米是长度单位，原称毫微米，就是十亿分之一米或者说百万分之一毫米，略等于45个原子排列起来的长度。

纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，研究领域为结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。

现在纳米研究正在蓬勃展开。

科学家们通过实验发现，在纳米尺度的结构有很多新现象，新特征，新技术。

纳米电子器件有金属块，纳米陶瓷，纳米氧化物，纳米药物，纳米卫星，以后还有纳米化妆品、纳米电冰箱、纳米洗衣机、纳米布、纳米水等新产品问世。

过去几十年间，微电子和计算机技术被广泛运用。

内存的容量和运行速度以幂指数式增长。

这种增长机制正是通过降低芯片的尺寸来实现的。

目前，为满足客户需求，芯片尺寸已降低到100nm以内。

在生物医学和人类健康领域，为了更好的诊断和治疗，纳米探测器，纳米抗体，纳米药物的研究正蓬勃展开。

在纳米尺度上实现材料表面结构和性质的加工或图案化，对现代技术的发展和理论的应用有着重要的意义，特别是新型微小结构的成功构造或现有结构的微型化。

微加工或图案化技术，除了对微电子技术中的集成电路、信息存储器件、微机电系统有巨大推动作用外，还对小型传感器、机械材料、生物载体和微型光学元件等的响应速度、成本、能耗和性能有优化作用。

与此同时，纳米技术的发展和应用融合了多门传统学科，相继衍生出多种学科门类，创造了新的理论和方法，为微观世界的研究提供了很好的契机。

然而也面临着很多困难，纳米材料在热力学、动力学、光学、磁学、电学以及化学性质方面都与宏观物体有很大的不同。

首先的加工制作的困难。

尺度太小，要求很精确，受传统理论的限制。

比如，光刻中受衍射极限的限制，传统的方法很难获得突破性进展。

此外也受形态和空间排布的影响。

1959年，著名理论物理学家Feynman就提出纳米材料与技术的构想。

【国家自然科学基金】_纳米有序阵列_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731

2013年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
科研热词集束热拉伸阳极氧化铝模板金属纳米颗粒透射光谱聚合物模板纳米线等离激元共振磁滞回线电化学沉积有序阵列接触角尺寸控制多孔阵列多孔阳极氧化铝膜垂直磁各向异性固体表面能 wood异常 fano共振
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词银有序纳米结构阵列表面增强拉曼散射膀胱肿瘤细胞聚苯胺纳米线阵列纳米薄膜纳米棒碳纳米管阵列硫化镉电流脉冲法电化学聚合法形貌调控对氨基苯硫酚多孔阳极氧化铝膜
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
2014年科研热词推荐指数阳极氧化铝模板 1 镍纳米线 1 金红石型tio2纳米棒阵列 1 纳米线阵列 1 纳米线 1 电催化 1 甲醇催化 1 模板法 1 核壳式结构 1 核壳式纳米结构 1 杂化太阳电池 1 全固态纳米结构太阳电池 1 交流电沉积 1 zno纳米管阵列 1 p3ht 1 cu2o纳米晶 1 cdte纳米晶 1
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
科研热词阳极氧化铝模板阳极氧化铝自组装纳米线纳米球刻蚀纳米有序阵列电沉积模板法模板合成有序阵列团簇阵列光致发光光吸收二维cds纳米有序阵列 cu2o
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2-胶体晶体

第21卷　第5期大学化学2006年10月胶体晶体李澄　齐利民(北京大学化学与分子工程学院　北京100871) 摘要　简要综述胶体晶体的研究进展情况,主要介绍胶体粒子的简单自组装、模板引导下的自组装和二元胶体晶体组装等几类主要的胶体晶体制备技术,并概述胶体晶体在光子晶体、传感器、光子纸张、三维有序大孔材料、二维纳米结构阵列等方面的应用。

胶体一般是指分散相颗粒的特征尺度大约介于1n m～1μm之间的分散体系,例如溶胶便是一种典型的固/液分散体系,即由固态的胶体粒子(或胶粒)均匀分散于连续的液态介质而形成的胶体分散体系。

所谓单分散胶体粒子则意味着体系中所有胶粒具有高度均一的大小、形状、化学组成、内部结构及表面性质。

由一种或多种单分散胶体粒子组装并规整排列而成的二维或三维有序结构统称为胶体晶体(coll oidal crystals)。

胶体晶体与普通晶体在结构上十分相似,只是胶体晶体中占据每个晶格点的是具有较大尺度的胶粒,而不是普通晶体中的分子、原子或离子。

人们很早就发现,自然界中的一种天然多彩宝石———蛋白石(opal)就是由单分散二氧化硅球形颗粒(直径150～400n m)密堆积而成的胶体晶体[1]。

由于二氧化硅颗粒本身没有颜色,这里的颜色产生于重复周期与可见光波长可相比拟的胶体晶体对可见光的布拉格衍射,也称为结构颜色。

最近,人们又发现澳大利亚一种甲虫的背部介壳所具有的金属光泽来源于它内部的类蛋白石结构,即该介壳是由透明的单分散球形颗粒(直径250nm)严格六方密堆积而成的胶体晶体[2]。

自然界中蛋白石结构的存在引起了人们对胶体晶体的关注,而近20年来有关光子晶体的研究则大大激发了人们对于胶体晶体的研究兴趣,因为胶体晶体构成了潜在的光子晶体和制备光子晶体的模板[3]。

目前,人们已经能够在实验室中合成多种多样的胶体晶体(也称作合成蛋白石),其中使用最多的单分散胶体粒子为球形的二氧化硅胶体颗粒和聚合物乳胶颗粒,图1给出了典型的二氧化硅胶体晶体[4]和聚苯乙烯(PS)胶体晶体[5]的扫描电镜(SE M)照片。

利用胶体小球掩蔽刻蚀技术制备的半导体纳米阵列的场电子发射特性

定性较差，限制了它们在真空电子学领域的应用。场发射不稳定性是由于碳纳米管在发射Ｊ
过程中的逐渐老化所造成的。从这个方面来看，
结合微细加工技术与真空技术，制备出灵敏度高、抗辐射、体积小的场发射压力传感器。正因为场
收稿日期：０７１－５２０．１２；修订日期：０８０２０－１
２实
验
在实验中，首先采用自组装法制备有序排列
基金项目：国家自然科学基金（０２４４；６４５１）国家重大基础研究规划（０７Ｂ１４１；２０Ｃ６３０）高等学校博士点专项基金（ｏ７２４２）２ｏ０８ｏｏ
资助项目作者简介：周江（９２。，１８一）男江苏人，硕士研究生，主要从事硅基半导体薄膜的制备与场发射特性的研究。
ｉ
Ｅｍｉｊｉｅ５ａ．０・ａｌｎｎ＠，ｉｏｍ：ｚｍｌ通讯联系人； —ｌｉｕ＠ｎｕｅｕｃｌＴｌ０５８５４３Ｅｌ￣￣ｕｊ．ｄ．ｒｅｉ（２）３９８６ｌｊａ。
不论在军事还是在民用中，场发射技术都有
着广泛的应用前景。利用场致电子发射取代传统
的热电子枪发射，通过薄膜晶体管来实现寻址功
能制备的场发射平板显示器有着功耗效率低、器件薄、面积大等其他显示器无法比拟的优点 …。
最近，发射技术还被运用到微电子机械系统中，场
硅锥体结构与碳纳米管相比具有相似的几何特征和更稳定的结构特性，因此用纳米硅柱阵列来制作场发射器件应该是很有前途的。但是，目前

【精品】微纳结构在光电功能器件方面的应用研究

微纳结构在光电功能器件方面的应用研究可行性报告一、立项必要性近年来，随着绿色能源概念的提出，对于太阳能、风能、生物能源的利用需求促使人们为提高能量利用率而对器件结构、材料提出更高的要求，其中对于光能的利用涉及到光电功能器件的高效发射、传输、转换、接收与探测光子信号的过程，器件类型包括发光二极管（LED），光学波导，太阳能电池，可见及红外光探测器等，器件结构设计与优化对于性能的提高起到非常重要的作用。

近年来在器件结构优化的过程中经常用到二维微纳米周期阵列结构，用来增加对于光线的调控，均取得了较好的效果，如：1.用于LED的“表面粗化技术”和“蓝宝石图形化衬底技术”。

LED芯片在制作过程中，通常会遇到由于界面及表面折射率差过大而影响到光线出射的问题，从而影响到LED外量子效率的提高，通常采用的结构改进方法为表面粗化与蓝宝石图形化衬底技术（PSS）等，分别在外延片顶部与衬底表面采用光刻+刻蚀等工艺制作二维周期性结构，一方面能够有效改善LED表面结构对称性，增加出光几率，另一方面，还能够通过侧向外延等手段，有效地减少衬底与外延层晶格失配，达到减少位错密度，改善晶体质量的效果。

2.用于太阳能电池硅材料表面及其封装玻璃表面的二维周期阵列结构。

为了增加太阳能电池对于光线的吸收，减少材料表面的反射，通过微纳结构设计，并采用严格耦合波分析（RCWA）仿真，能够得到高吸收、低反射的二维周期结构。

如通过各向异性腐蚀、飞秒脉冲激光等硅表面微加工技术制作的“黑硅”表面，具有周期性，微纳尺寸的“小金字塔”结构，在250nm—2500nm 的宽光谱范围都具有超高效率的吸收。

在封装玻璃表面通过光刻结合蚀刻的技术，或者通过微纳尺寸小球的自组装技术获得类似“蛾眼”结构，能够形成折射率从玻璃到空气端的有效梯度减少，从而能够获得宽光谱（400nm-1100nm），宽角度（0-60度）范围极低的反射率，在太阳能电池产品中有着重要的应用前景。

生物芯片论文

生物芯片(林贤和 11111122)摘要: 生物芯片技术是国际上近年来发展起来的一门高新技术，具有高通量、高信息量、快速、所需样品少等优点，已经成为科学研究的热点之一。

本文介绍生物芯片的概念、生物芯片的种类及其应用、生物芯片的制作、生物芯片的研究开发方向等方面内容。

概念:生物芯片是根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。

狭义的生物芯片是指包括在固相载体（如硅片、玻璃、塑料和尼龙膜等）上的高密度 DNA、蛋白质、细胞等生物活性物质的微阵列，主要包括 cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列和蛋白质微阵列。

这些微阵列是由生物活性物质以点阵的形式有序地固定在固相载体上形成的。

在一定的条件下进行生化反应，反应结果用化学荧光法、酶标法、同位毒法显示，再用扫描仪等光学仪器进行数据采集，最后通过专门的计算机软件进行数据分析。

种类及其应用:生物芯片主要分为分析生物芯片、芯片实验室、生物计算机芯片。

分析生物芯片又分基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片、细胞芯片和其它芯片。

•基因芯片: 又称为寡核苷酸探针微阵列，它是基于核酸探针互补杂交技术原理而研制的。

它使待分析样品通过与芯片中已知碱基顺序的DNA片段互补杂交，从而确定样品中的核酸序列和性质，并对基因表达的量及其特性进行分析。

基因芯片是生物芯片技术中发展最成熟和最先实现商品化的产品，它和我们日常所说的计算机芯片非常相似，只不过高度集成的不是半导体管，而是成千上万的网格状密集排列的基因探针，通过已知碱基顺序的 DNA片段，来结合碱基互补序列的单链 DNA，从而确定相应的序列，通过这种方式来识别异常基因或其产物等。

基因芯片主要应用于基因差异表达分析和基因鉴定，DNA测序、基因突变及多态性扫描，肿瘤的发生、分型与诊断，基因组的比较及细菌学、病毒学等的多项研究中。

•蛋白质芯片: 它与基因芯片的原理类似，只是芯片上固定的分子是蛋白质(如抗原或抗体等)，而且，检测的原理是依据蛋白分子、蛋白与核酸、蛋白与其他分子的相互作用。

纳米材料与技术-纳米结构与器件

第八章纳米结构与器件一、纳米结构概述二、人工纳米结构组装体系三、纳米结构和分子自组装体系四、厚膜模板合成纳米阵列五、介孔固体和介孔复合体六、MCM—41介孔分子筛七、单电子晶体管八、碳纳米管有序阵列体系的CVD合成一、纳米结构概述1. 定义纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的一种新的体系。

该体系是当前从纳米材料领域派生出来的含有丰富科学内涵的一个重要分支科学。

2. 学科特点以原子为单元的有序排列，相对独立，有其自身的特点：①有许多奇特的理化现象和性质②与下一代量子结构器件密切相关3. 主要内容①纳米级物质单元：纳米微粒、团簇、人造超原子；纳米管、棒、丝、线、缆线、带状结构；纳米尺寸的空位、孔洞等②构筑过程中的驱动力：外因—人工纳米结构组装体系内因—纳米结构自组装体系；分子自组装体系。

4. 研究意义将对于纳米材料中的基本物理效应的认识不断引向深入①可研究单个纳米结构单元的行为、特性②可对纳米材料基元的表面进行控制，认识其间的耦合、协同效应可建立新原理，构筑纳米材料体系的理论框架，为自由利用纳米材料的理化特性、创造新的物质体系和量子器件打下基础。

二、人工纳米结构组装体系按人类的意志，利用物理、化学的方法，人为地将纳米尺度的物质单元按一定的规律组装、排列，构成一维、二维和三维的纳米阵列结构体系。

体系的特性①纳米微粒的特性：小尺寸、量子尺寸、表面效应等②组合后的新特性：量子耦合效应、协同效应等③可通过外场控制光、电、磁场操控体系的性能纳米超微型器件创造出新的物质体系：纳米结构、量子效应原理性器件等。

通过对纳米材料基本单元的行为、特性的研究、控制，可建立新的原理。

是纳米材料研究的前沿。

三、纳米结构和分子自组装体系1. 定义①纳米结构自组装体系是指通过弱的和较小方向性的非共价键（氢键、Van der Waals键和弱离子键）的协同作用把原子、离子或分子连接在一起，构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样。

纳米结构

(2)高分子模板
通常采用厚度为6—20微米的聚碳酸酯、聚酯和其他高分子膜，通核裂变碎片轰击使其出现许多损伤的痕迹，再用化学腐蚀方法使这些痕迹变成孔洞．这种模板的特点是孔洞呈圆柱形，很多孔洞与膜面斜交，因此在厚膜内有孔通道交叉现象，总体来说，孔分布是无序的。
CdSe量子点的胶体晶体的光吸收和光发射谱，可以看出，随着量子点直径由 6.2nm减小到3.85nm，光吸收带和发光带出现明显的蓝移(见实线)．胶体晶体中量子点浓度增加．量子点之间的距离缩短，耦合效应增强导致光发射带的红移(图12．1中实线对应高浓度胶体晶体，点线对应低浓度胶体晶体．)；
2 厚膜模板合成纳米阵列
厚膜模板合成纳米结构单元(包括零维纳米粒子、准一维纳米棒、丝和管)和纳米结构阵列体系，是物理、化学多种方法的集成，在纳米结构制备科学上占有极其重要的地位，人们可以根据需要设计、组装多种纳米结构的阵列．
用模板合成纳米结构给人们以更多的自由度来控制体系的性质，为设计下一代纳米结构的元器件奠定了基础．与其他制备方法相比较，模板组装纳米结构有以下几个优点：
的热溶剂，即可获得白色
的纳米结构空心的介孔文石。
第四，半导体量子点阵列体系(膜)的合成可以通过自组织技术进行，它的优点是工艺简单，价格便宜，无需昂贵的仪器设备．用分子束外延和电子束刻蚀来合成半导体量子点阵列是比较成熟的技术，但它需要价格昂贵的设备，因而自组织合成半导体量子点引起人们倍加注意。近年来，文章上陆续有一些报道，CdSe量子点阵列的自组织合成是用自组织技术合成纳米结构的典型例子．
美国IBM公司的华森研究中心和加利福尼亚大学共同合作研制成功室温下超小型激光器，主要设计原理是利用三维人造超原子组成纳米结构的阵列体系，通过控制量子点的尺寸及三维阵列的间距达到对发光波长的控制，从而使该体系的发光性质具有可调制性．

国家胶体材料工程技术研究中心-山东大学

申报书
所在单位国家胶体材料工程技术研究中心申请人李澄
填表日期2017 年 4 月 3 日
山东大学人事部制
填写说明
1．申报书内容要逐项填写，实际内容不发生的，请注明“无”。

有字数限制的，应严格控制在限定字数以内。

2．申请人应客观、如实填写申报材料，所在单位应严格把关，对申报材料进行认真审查。

3．“研究领域”请填写所在研究方向的关键词，至多填写三项。

4．项目“经费来源”请填写项目的具体性质，如“美国NIH基金项目”、“863项目子课题”、“国家社会科学基金项目”等。

5．表中涉及时间的，一律按“2013.09”格式填写。

6．本申报书一式一份，用A4双面纸打印，按左侧装订线装订。

二、教学及人才培养情况（近五年）
四、可行性及预期目标
五、培养期内所需研究经费预算。

模板法及其在纳米材料制备领域的应用研究进展

effect , the sur face effect and the macro sco pic quant um tunnel effect. T hus nano mater ials hav e bro ad application in the electro nics, envir onmental pr otectio n, bio medicine and other fields. T emplate met ho d for sy nt hesizing nano materials is a simple and effect ive wa y. T he for mation mechanisms o f nano mater ials and the pro per ties of sev eral co mmon tem plates, including anodic aluminum o x ide, po ro us silicon, bio lo gical macro molecules and sur factant a re r eview ed. T he latest develo pments of nano materials prepared by the abov e metho ds ar e described. A nd the pr ospect o f template me thod is given. Key words templat e, nano arr ays, application
* 国家自然科学基金 ( 50903045) 蔡彬 : 男 , 1989 年生 , 硕士研究生 , 主要从事纳米材料方面的研究
目前科研人员已经开发出多种结构的微反应器作为合成纳米材料的模板, 获得多种理想的研究结果。所用模板的主要种类如表 1 所示。表 1 常用模板归类介绍 T able 1 Classif ied int roduction of com mon tem plates 模板类型模板材料多孔 AA O 膜硬模板多孔硅与二氧化硅径迹刻蚀模板有机大分子软模板生物模板表面活性物质典型实例 AAO 模板[ 1- 4] 、硅基 A AO 模板 [ 5, 6] 、金基 A AO 模板 [ 7] 多孔硅[ 8, 9] 、 KIT 6[ 10, 11] 、氧化硅颗粒

一种新型大面积绿光双渔网结构超材料的制备方法

层ＰＶＡ溶胶，９Ｏ ℃真空干燥固化后；最后，以银纳米网
大胆有效的改进，获得大面积高周期性的金属银双渔网结构超材料，同时也使结构的周期常数达到了
１３５ｎｍ，实现了绿光频段内的左手效应。
后放人８Ｏ。Ｃ水浴锅中，通氮气并搅拌，转速２００ｒ／ａｉｒｎ；同时将０．１５ｇＫＰＳ溶于１０ｍＬ超纯水中。一次性加入１０ｍＬＫＰＳ溶液；滴加第１批Ｓｔｌ和正丁醇的混合物，
２实验
２．１主要试剂
格／ＰＶＡ凝胶复合结构为二次基板，在其上重复第１层金属银纳米网格结构的制备过程，得到完整的银网格／ＰＶＡ凝胶／银网格的金属银双渔网结构。２．５金属银双渔网结构的形貌及性质测试对所制备的结构进行ＳＥＭ形貌分析，所用仪器为
其中Ｓｔ１为０．１５ｇ，正丁醇为０．１ｇ，滴加时间为２０ｍｉｎ；称取０．６ｇＰＶＰ，充分溶解于４０ｍＬ超纯水中，

待完全溶解后一次性倒入４．８５ｇＳｔ２混合，将混合液进行超声分散２０ｍｉｎ；当水相和油相充分混合乳化后，
将混合液一次性倒入三口烧瓶中；８０。Ｃ反应１ｈ，然后升温至８５ ℃再反应２ｈ，冰浴过滤收集。

二氧化硅纳米颗粒的合成与表征

二氧化硅纳米颗粒的合成与表征纳米科技在现代科学领域中扮演着重要的角色，纳米材料的合成与表征是其中至关重要的一环。

本文将探讨二氧化硅纳米颗粒的合成方法以及相关的表征技术。

一、二氧化硅纳米颗粒的合成方法1. 溶胶-凝胶法(Sol-Gel Method)溶胶-凝胶法是一种常用的制备二氧化硅纳米颗粒的方法。

该方法主要通过将硅源溶解在适当的溶剂中，然后加入催化剂和表面活性剂，使得硅源逐渐凝胶化为固态颗粒。

最后通过热处理，去除溶剂和表面活性剂，得到纯净的二氧化硅纳米颗粒。

2. 气相沉积法(Gas-Phase Deposition)气相沉积法通过将二氧化硅前驱物蒸发至高温高压的环境中，使其分解并沉积在基底表面上。

通过控制沉积条件，可以得到不同形态和尺寸的纳米颗粒。

这种方法具有制备高纯度、高结晶度的纳米颗粒的优势。

3. 胶体溶胶法(Colloidal Sol-Gel Method)胶体溶胶法是一种通过制备稳定的胶体溶液来合成纳米颗粒的方法。

其基本原理是将硅源与溶剂、还原剂和表面活性剂进行反应，形成胶体溶液。

通过调节反应条件，如温度和pH值等，可以控制纳米颗粒的形貌和尺寸。

二、二氧化硅纳米颗粒的表征技术1. 扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜是一种常用的表征纳米颗粒形貌和尺寸的技术。

通过扫描电子束照射样品表面，获得样品表面形貌的高分辨率图像。

利用SEM可以观察到纳米颗粒的形貌、大小和分布情况。

2. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜是一种表征纳米颗粒内部结构的重要工具。

通过将电子束穿过样品，得到电子衍射图样和高分辨率图像。

透射电子显微镜可以揭示纳米颗粒的晶体结构、晶格参数以及纳米颗粒之间的相互作用。

3. X射线衍射(XRD)X射线衍射是一种用来表征纳米颗粒晶体结构的方法。

通过使X射线入射到样品表面，观察X射线的衍射图案，可以确定纳米颗粒的晶体结构、晶格常数和晶体尺寸等信息。

4. 红外光谱(IR)红外光谱可以用来表征纳米颗粒的表面官能团和化学组成。

一种自上而下制备纳米粒子的方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910892960.6(22)申请日 2019.09.20(71)申请人南京大学地址 210046 江苏省南京市栖霞区仙林大道163号(72)发明人傅欣欣　陈柯戎　葛海雄　宁兴海　崔玉双　袁长胜　(74)专利代理机构江苏法德东恒律师事务所32305代理人李媛媛(51)Int.Cl.C23C 14/24(2006.01)C23C 14/02(2006.01)C23C 14/58(2006.01)B82Y 30/00(2011.01)B82Y 40/00(2011.01)(54)发明名称一种自上而下制备纳米粒子的方法(57)摘要本发明公开了一种自上而下制备纳米粒子的方法。

该方法的步骤如下：首先在基片上自下而上依次涂布牺牲层、保护层和压印胶层，保护层为可选层；通过纳米压印的方法，将模板上的纳米图案复制至压印胶中，获得压印胶柱阵结构；再通过干法刻蚀的方法，向下刻蚀保护层及牺牲层，直至纳米柱周围暴露出基片，从而获得牺牲层纳米柱阵结构；然后通过真空蒸镀的方法在牺牲层纳米柱阵结构顶部沉积目标材料；最后利用溶剂将牺牲层溶解，即可获得游离的目标材料的纳米粒子。

本发明利用自上而下的微加工手段，可实现对纳米粒子形状、尺寸、成分的精确调控。

权利要求书1页说明书4页附图3页CN 110656311 A 2020.01.07C N 110656311A1.一种自上而下制备纳米粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)在基片上依次涂布牺牲层、保护层和压印胶，其中保护层为可选层；b)通过纳米压印的方法，将模板上的纳米图案复制至压印胶中，获得压印胶的纳米柱阵列；c)通过干法刻蚀的方法，以步骤b)的纳米柱阵列为掩膜，依次向下刻蚀保护层及牺牲层，直至纳米柱周围暴露出基片，获得牺牲层纳米柱阵结构；d)通过真空蒸镀，在牺牲层纳米柱阵结构的顶部沉积目标材料；e)用溶剂溶解牺牲层，即可获得游离的目标材料的纳米粒子。

一种大面积的二维有序金纳米颗粒阵列及其制备方法

一种大面积的二维有序金纳米颗粒阵列及其制备方法
近年来，随着纳米科学技术的飞速发展，金纳米颗粒、纳米线和金纳
米片已成为科学研究的热点，其应用在众多领域，其中大面积的二维有序
金纳米颗粒阵列更是有着更为广泛的应用。

大面积的二维有序金纳米颗粒阵列的制备主要通过以下几种方法来实现：第一种是金表面催化气相沉积（MPCVD）法，这是目前最为常用的方法，通过利用质子束将金纳米颗粒沉积在固态表面上，获得大面积均匀的
有序金纳米颗粒阵列。

但MPCVD过程较为复杂，需要使用核酸材料来作为
催化剂，以降低金纳米颗粒的晶界能量。

第二种是液相沉积法，即利用液体中的铜、镍、锌等元素，与金的硝
酸钾溶液形成金氢氧化物，再将金氢氧化物溶于有机溶剂中，在固体表面
上形成有序的金纳米颗粒。

第三种是滴落沉积法，它是利用金的硝酸钾水溶液缓慢滴落到固体表
面上，通过调节滴落速度形成大面积的有序金纳米颗粒阵列。

第四种是化学沉积法，其原理是通过将金的氢氧化物溶于有机溶剂中，并加入到固体表面，通过化学反应以形成有序的金纳米颗粒阵列。

利用上面这四种方法可以做出大面积的有序金纳米颗粒阵列。

基于等离子体刻蚀技术制备二维异质结构材料的研究

基于等离子体刻蚀技术制备二维异质结构材料的研究随着科技的发展和日益增长的对新材料需求，人们的注意力不断转向从微观层面控制材料性质的研究。

二维异质结构材料因其优异的电学、光学和热学性质在半导体器件和光电领域引起了广泛关注。

然而，制备高质量的二维异质结构材料依然是一个具有挑战性的问题。

近年来，一种称为等离子体刻蚀技术的方法在该领域引起了特别的关注，因其精准、可控、可扩展的特点，逐渐成为制备二维异质结构材料的一种重要方法。

一、等离子体刻蚀技术概述等离子体刻蚀技术是一种在惰性气体、氮气等气体环境下使用高频电场将气体电离形成等离子体，并使用等离子体发生化学反应或物理反应来刻蚀材料的技术。

在刻蚀过程中，等离子体和亚微米级的氧化物层相互作用，能够通过氧化层控制刻蚀速率和刻蚀形状，进而控制二维异质结构的形貌和尺寸。

等离子体刻蚀技术具有显著的优点，包括高效率、高精度、高可控性、高可重复性等。

二、等离子体刻蚀技术制备二维异质结构材料在等离子体刻蚀技术的基础上，可以快速制备出许多二维异质结构材料。

例如，在氮化硅基底上制备碳化硅/氮化硅异质结构，由于碳化硅与氮化硅之间相似的晶格结构和化学特性，因此使用等离子体刻蚀可以在表面形成高质量的碳化硅/氮化硅异质结构，改变材料的光电性质，实现有机电致发光二极管器件的制备。

此外，研究人员还使用等离子体刻蚀技术在二氧化硅单晶上制备出了杂化石墨烯/二氧化硅异质结构。

由于石墨烯具有良好的导电性和光学性能，将其与二氧化硅异质结构结合可为光电器件提供更好的传输性能。

三、等离子体刻蚀技术制备二维异质结构材料的挑战尽管等离子体刻蚀技术具有高效率、高可控性等优点，但是制备二维异质结构材料仍然存在一些挑战。

首先，等离子体的化学反应非常复杂，需要精准的气体环境和高能量电子束来激活化学反应。

同时，等离子体刻蚀材料的表面容易产生缺陷、表面纳米颗粒等不良影响。

其次，制备二维异质结构材料需要控制多个参数，如气体类型、加工时间、加工功率和气压等，因此需要对处理参数进行深入的研究和探索。

纳米阵列制备方法

纳米阵列制备方法纳米阵列是一种具有高度规律性和有序性的纳米结构。

纳米阵列制备方法包括模板法、自组装法、机械法、光刻法等多种技术。

下面将详细介绍这些方法的原理、优缺点和适用范围。

一、模板法模板法是一种通过模板控制纳米结构的制备方法。

通常采用两种类型的模板：硅模板和聚合物模板。

制备过程涉及到薄膜生长、沉积和去除等步骤。

该方法具有制备纳米管阵列、纳米球阵列和纳米棒阵列等多种纳米结构的能力。

优点：制备过程简单、可控性高、成本相对较低；缺点：需要制备高度规则的模板，制备难度较大。

适用范围：适用于硅、金属等材料的纳米结构制备。

二、自组装法自组装法是一种自发形成纳米结构的制备方法。

该方法通常采用有机分子或胶体颗粒作为自组装单元，纳米结构形成过程中通过静电相互作用、亲疏水性相互作用等方式达到自组装目的。

该方法具有制备纳米颗粒阵列、纳米棒阵列、纳米孔阵列等多种形式。

优点：制备过程简单、可控性高、成本相对较低；缺点：制备较大尺寸的纳米结构时需要较长时间。

适用范围：适用于多种有机、无机材料的纳米结构制备。

三、机械法机械法是一种通过机械加工方法制备纳米阵列的方法。

该方法通常采用离子束刻蚀、拉伸、滚压等方式实现纳米结构的制备。

该方法具有制备纳米线阵列、纳米点阵列等多种结构的能力。

优点：制备过程简单、制备成本相对较低；缺点：制备过程中会造成加热损伤、机械损伤等问题；适用范围：适用于较大面积的纳米结构制备，对样品材料要求较高。

四、光刻法光刻法是一种通过光学刻蚀制备纳米结构的方法。

该方法通常采用紫外光照射光刻胶、刻蚀等方式实现纳米结构的制备。

该方法具有制备纳米线阵列、纳米点阵列、纳米孔阵列等多种结构的能力。

优点：制备过程简单、制备成本相对较低；缺点：制备过程中需要使用高成本的光刻设备，对样品材料要求较高；适用范围：适用于芯片、电子器件等微电子领域的纳米结构制备。

综上所述，不同制备方法适用于不同的纳米结构制备需求。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的制备方法。

二维点阵超结构材料-概述说明以及解释

二维点阵超结构材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述二维点阵超结构材料是一种具有特殊结构的材料，其表面由完全对齐的二维点阵组成。

这种材料具有许多独特的性质和潜在的应用前景，引起了广泛的研究兴趣。

二维点阵超结构材料的制备方法包括自下而上的组装和自上而下的精确控制。

通过这些方法，可以制备出各种不同形状和组织结构的二维点阵超结构材料，如纳米颗粒阵列、纳米线阵列和纳米孔阵列等。

这些材料具有许多独特的性质，如高度有序性、大比表面积、可调控的孔径和形状等。

这些性质使得二维点阵超结构材料在多个领域具有广泛的应用前景。

例如，在能源领域，二维点阵超结构材料可以用作催化剂、电池电极材料和光催化材料，提供了可持续能源解决方案。

在传感器领域，这些材料可以用于制备高灵敏度的传感器，用于检测环境中的化学物质和生物分子。

在纳米器件领域，二维点阵超结构材料可以作为模板和载体，用于制备纳米电子器件和纳米光子器件。

然而，二维点阵超结构材料的制备和应用仍然面临一些挑战。

例如，如何实现大尺寸的二维点阵超结构材料的制备，如何控制其几何形状和组织结构，以及如何进一步优化其性能等。

为了应对这些挑战，研究人员正在开发和探索新的制备方法和改进现有方法，以实现更高效、可控和可扩展的二维点阵超结构材料的制备。

综上所述，二维点阵超结构材料具有广阔的应用前景，并且在多个领域展示出巨大的潜力。

随着对其制备和性能的深入研究，相信二维点阵超结构材料将为未来的科学和技术发展带来新的突破和创新。

文章结构部分应当简要介绍整篇文章的组织结构，让读者了解各个章节或部分的内容安排。

以下是一个可能的编写内容，供参考：1.2 文章结构本文共分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分旨在给读者提供文章的背景和整体性的介绍。

首先，我们将介绍二维点阵超结构材料的概述，包括其定义和特点。

接着，我们将简要阐述整篇文章的结构，以让读者对文章的组织有一个清晰的了解。

最后，我们将明确文章的目的，即对二维点阵超结构材料进行研究并探讨其应用前景。

二维纳米片阵列

二维纳米片阵列
二维纳米片阵列是一种纳米结构，其中包含大量相互连接的纳米片，形成有序的阵列。

这些纳米片通常具有特定的尺寸和形状，并且可以通过各种方法进行制备。

二维纳米片阵列的制备方法有多种，包括溶液法、气相法和光刻法等。

其中，溶液法是较常用的一种方法，通过将纳米材料的前驱物溶解在溶剂中，利用表面张力和自组装效应使其有序排列在基底上。

而气相法则是通过控制气相中的反应条件，使纳米材料自组装成阵列状。

光刻法则利用光敏材料的特性，通过光刻和腐蚀等步骤制备出具有特定形状和尺寸的二维纳米片阵列。

二维纳米片阵列具有许多优点，例如高比表面积、优异的电学和光学性能、良好的生物相容性等。

因此，它们在许多领域具有广泛的应用前景，例如电子器件、光电器件、生物医学、能源存储和转化等。

在制备二维纳米片阵列时，需要选择合适的制备方法、控制纳米片的尺寸和形状、优化阵列的结构和排列等。

同时，还需要考虑纳米材料的性质、制备条件对阵列性能的影响等因素。