胶体刻蚀纳米结构化表面的构筑与应用
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纳 米结 构化 的独立 方法 ，目前 还不 能产 生无 缺 陷 、 有准 确 空 间位 置 和 特定 形 状 ，并 且 与传 统 方 法 实 具
现 相 同功 能性 的结 构 ．但 “自上 而下 ” 蚀技 术提 供 了特有 的几何 结构 设计 和 准确 性 ．最 近 的一 些 工作 刻
正 在致 力 于将 两个 领域 结合 起来 ．通 过将 “ 下 而 上 ” 从 自组 装 与 “自上 而 下 ” 构 化 模 板 相 结 合 ，通 过 结 “ 下 而上 ” 略引 导分 子 、 分子 、晶体材 料或 胶体 粒 子 的“ 下而 上 ” 装 Ｊ 从 策 大 从 组 ．通过 模 板 自组 装 ，能
收 稿 日期 ： ０ ９１ －２ ２ ０ —１１． 基 金 项 目：国 家 自然 科 学 基 金 （ 准 号 ： ０ ０ ０ ５ 和 国家 “ 七 三 ” 划 项 目（ 准 号 ： ０ ７ Ｂ ３ ４ ２ 资 助 ． 批 ５７ ３ １ ） 九 计 批 ２０Ｃ ９６０ ）
联系人简介 ：张 刚 ， ，博士 ，教授 ，主要从事有序 图案化结构与胶体界 面组装研究 ．Ｅ ｍ ｉ ａ ｇ ｌ．ｄ ． ｉ 男 — ａｌ ｎ ＠ｊ ｅｕ Ｏ ：ｇ ｕ ｌ
元 大将 近 ４个数 量级 的特 征 尺寸 图案 化 ．其 中 ， 突破 制 备小 尺 寸结 构 实 际操 作上 的局 限及 使 小 尺寸 结构 最大 化成 为 重 巾之重 ．其主 要策 略包 括 ：利 用光 子 、粒 子 、扫描 探 针 刻 蚀 技术 及 通 过 物理 接 触 的 模 板 印刷 、 软刻 蚀 、 边缘 刻 蚀 和 町控 沉 积等 ． “ 下而 上 ” 从 方法通 过 分子 或胶 体 粒 子之 间 的相 互作 用 将 分 离 的 纳米 尺度 结 构 组装 成 二 维 或 三 维 有序 结构 ．自组装 是 近 ４ 来很 多研 究 工作 的焦点 ， ０年 被定 义为 ２个或 多个 组 分通 过共 价 或非共 价键 作 用 自发 组成 更 大 的聚集 体 ．自组装 和 自组 织通 过 “ 下而 ｌ” 从 卜 的方 法 ， 于 组 成 单元 （ ＾ 基 如分 子 或 微 小 粒子 ） 的相 互作 用 ，为在 大面 积上 生成 小 的特 征 结 构 单元 提 供 了一 个 可选 择 的途 径 Ｊ 白组 装 或 自组 ． 织 过程 和表 面 结构 化特 征 （ 形状 、大小 、 能 等 ） 由结 构单 元 的性 质 来 控 制．这 种 方 法基 于 小组 分 之 功 可
问 的 协同作用 ， 成 二维 或 二维 的大 尺寸 结构 ． 形
１ 基 于 “ 下 而上 ＂ “自上 而 下 ＂ 结 合 的纳 米 结 构 材 料 的 制 备 从 和 相
纳米 材料 基 于“ 下而 上 ” 从 的制 作方 法能 够进 行 自组装 和 自组 织 ， 中包 含 了高级 纳米 技术 的构成 其 单 元 ．该类方 法提 供 简单且 低 消耗 的加 工处 理过 程来 制造 大 面积 的周 期 性 纳米 结 构 ．自组 装 作为 一 个
Ｖｏ ＿ Ｉ３１ ２１ ０ ０年 ５月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＡＬ Ｊ Ｃ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＥＳ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴ ＥＳ ＩＩ
Ｎｏ ５ ．
８９ ８４ ３ ５
［ 综合 评 述 ］
胶 体 刻 蚀 — — 纳 米 结 构 化 表 面 的构 筑 与 应 用
摘要
综述 ＿近年来胶 体刻蚀领域的研究进展 ，分别讨论 了基于胶 体微粒 和胶体 晶体 为模板 的可控 沉积 与 ｒ
百度文库
可控刻蚀及在 固体平 面基质 、曲面基质 和气液界面 等不 同基质上 构筑 结构化 表面 的方法 ．同时还探 讨 了利 用胶体刻蚀方法形成 的微 纳结构在光 、电 、 以及表 面润湿 和生物学等方面 的应用 ． 磁 关键词 胶体刻蚀 ；胶体晶体 ；可控沉积 ；可控刻蚀 ；图案化
０ ３ ；０ ４ ６１ ６１ 文献 标 识 码 Ａ 文章编号 ０ ５ —７ ０ ２ １ ）５０ ３ —６ ２ １０９ （０ ０ ０ —８ ９１
中图分类号
近 １ 来， ０年 纳微结 构 的表 而 图案化 技术 得 到 了越 来 越多 的关 注 ， 并成 为现 代科 技 众多 领域 的重 要 组 成部 分 ．纳 米尺 度 的材料 囚其尺 寸小 、维度 及粒 子 之 问 的交互 作 用 而具 有 一 些 特 殊 的性 质 ．这 些
及 材料 的方 法通 常被 慨括 为 “自上 而 下 ” “ 下而 上 ” 大类 ． 和 从 两
在 “自上 而 下 ” 法 中 ，结构 单元 通 过 多 种 纳米 尺 度 结 构 图案 化 刻 蚀 技术 直 接 “ 写 ” 者转 移 到 方 书 或
基底 卜．这种方 法 ， 括 串联 和并 联技 术 ， 要适 用于 二维 及超 大 尺寸 的 （ 包 主 一维 线距 离 卜） 比结 构单 和
性 质 为特 征尺 寸 的微 型化 提供 了动 力 ， 在纳 米 电化学 体 系 、 选择 性催 化 、 米化 学 、 高 纳 生物 传感 器 、 纳
米光学传感器 、 显示器以及纳米流体器件等方面都有重要应用 Ｊ ．基于此 ， 发展和衍生出了大量的制
备 纳米 或微 米 以下 尺度 结构 的工 艺 ， 传统 光刻 蚀 技术 、电子束 刻 蚀 及 微 机械 加 工 ．纳 米结 构 化 表 面 如 的制备 和研 究 已经 为化 学 、 理 、 物 材料 科 学 以及生 物科 学 的研 究 提 供 了契 机．用 于 构 造 纳米 尺 度 结 构
张 刚 赵 志 远 ， ，汪 大 洋。
（ ．吉林 大学化学学院 ，超分子结构与材料 国家重点 实验室 ，长春 １０ １ １ ３０ ２
２ ．Ｍａ ｌｎ ｋＩ ｓ ｔｔ ｏ ｏｌ ｄ ｎ ｔ ｆ ｅ ， ｏｓａ ４ ２ ，Ｇ ｒ ｎ ） ｘＰａ ｃ ｔｕｅ ｆ ｌ ｉｓａ ｄＩ ｅ ａ ｓ Ｐ ｔ ｍ １ ４ ４ ｅｍａ ｙ ｎ ｉ Ｃ ｏ ｎ ｒｃ ｄ
现 相 同功 能性 的结 构 ．但 “自上 而下 ” 蚀技 术提 供 了特有 的几何 结构 设计 和 准确 性 ．最 近 的一 些 工作 刻
正 在致 力 于将 两个 领域 结合 起来 ．通 过将 “ 下 而 上 ” 从 自组 装 与 “自上 而 下 ” 构 化 模 板 相 结 合 ，通 过 结 “ 下 而上 ” 略引 导分 子 、 分子 、晶体材 料或 胶体 粒 子 的“ 下而 上 ” 装 Ｊ 从 策 大 从 组 ．通过 模 板 自组 装 ，能
收 稿 日期 ： ０ ９１ －２ ２ ０ —１１． 基 金 项 目：国 家 自然 科 学 基 金 （ 准 号 ： ０ ０ ０ ５ 和 国家 “ 七 三 ” 划 项 目（ 准 号 ： ０ ７ Ｂ ３ ４ ２ 资 助 ． 批 ５７ ３ １ ） 九 计 批 ２０Ｃ ９６０ ）
联系人简介 ：张 刚 ， ，博士 ，教授 ，主要从事有序 图案化结构与胶体界 面组装研究 ．Ｅ ｍ ｉ ａ ｇ ｌ．ｄ ． ｉ 男 — ａｌ ｎ ＠ｊ ｅｕ Ｏ ：ｇ ｕ ｌ
元 大将 近 ４个数 量级 的特 征 尺寸 图案 化 ．其 中 ， 突破 制 备小 尺 寸结 构 实 际操 作上 的局 限及 使 小 尺寸 结构 最大 化成 为 重 巾之重 ．其主 要策 略包 括 ：利 用光 子 、粒 子 、扫描 探 针 刻 蚀 技术 及 通 过 物理 接 触 的 模 板 印刷 、 软刻 蚀 、 边缘 刻 蚀 和 町控 沉 积等 ． “ 下而 上 ” 从 方法通 过 分子 或胶 体 粒 子之 间 的相 互作 用 将 分 离 的 纳米 尺度 结 构 组装 成 二 维 或 三 维 有序 结构 ．自组装 是 近 ４ 来很 多研 究 工作 的焦点 ， ０年 被定 义为 ２个或 多个 组 分通 过共 价 或非共 价键 作 用 自发 组成 更 大 的聚集 体 ．自组装 和 自组 织通 过 “ 下而 ｌ” 从 卜 的方 法 ， 于 组 成 单元 （ ＾ 基 如分 子 或 微 小 粒子 ） 的相 互作 用 ，为在 大面 积上 生成 小 的特 征 结 构 单元 提 供 了一 个 可选 择 的途 径 Ｊ 白组 装 或 自组 ． 织 过程 和表 面 结构 化特 征 （ 形状 、大小 、 能 等 ） 由结 构单 元 的性 质 来 控 制．这 种 方 法基 于 小组 分 之 功 可
问 的 协同作用 ， 成 二维 或 二维 的大 尺寸 结构 ． 形
１ 基 于 “ 下 而上 ＂ “自上 而 下 ＂ 结 合 的纳 米 结 构 材 料 的 制 备 从 和 相
纳米 材料 基 于“ 下而 上 ” 从 的制 作方 法能 够进 行 自组装 和 自组 织 ， 中包 含 了高级 纳米 技术 的构成 其 单 元 ．该类方 法提 供 简单且 低 消耗 的加 工处 理过 程来 制造 大 面积 的周 期 性 纳米 结 构 ．自组 装 作为 一 个
Ｖｏ ＿ Ｉ３１ ２１ ０ ０年 ５月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＡＬ Ｊ Ｃ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＥＳ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴ ＥＳ ＩＩ
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［ 综合 评 述 ］
胶 体 刻 蚀 — — 纳 米 结 构 化 表 面 的构 筑 与 应 用
摘要
综述 ＿近年来胶 体刻蚀领域的研究进展 ，分别讨论 了基于胶 体微粒 和胶体 晶体 为模板 的可控 沉积 与 ｒ
百度文库
可控刻蚀及在 固体平 面基质 、曲面基质 和气液界面 等不 同基质上 构筑 结构化 表面 的方法 ．同时还探 讨 了利 用胶体刻蚀方法形成 的微 纳结构在光 、电 、 以及表 面润湿 和生物学等方面 的应用 ． 磁 关键词 胶体刻蚀 ；胶体晶体 ；可控沉积 ；可控刻蚀 ；图案化
０ ３ ；０ ４ ６１ ６１ 文献 标 识 码 Ａ 文章编号 ０ ５ —７ ０ ２ １ ）５０ ３ —６ ２ １０９ （０ ０ ０ —８ ９１
中图分类号
近 １ 来， ０年 纳微结 构 的表 而 图案化 技术 得 到 了越 来 越多 的关 注 ， 并成 为现 代科 技 众多 领域 的重 要 组 成部 分 ．纳 米尺 度 的材料 囚其尺 寸小 、维度 及粒 子 之 问 的交互 作 用 而具 有 一 些 特 殊 的性 质 ．这 些
及 材料 的方 法通 常被 慨括 为 “自上 而 下 ” “ 下而 上 ” 大类 ． 和 从 两
在 “自上 而 下 ” 法 中 ，结构 单元 通 过 多 种 纳米 尺 度 结 构 图案 化 刻 蚀 技术 直 接 “ 写 ” 者转 移 到 方 书 或
基底 卜．这种方 法 ， 括 串联 和并 联技 术 ， 要适 用于 二维 及超 大 尺寸 的 （ 包 主 一维 线距 离 卜） 比结 构单 和
性 质 为特 征尺 寸 的微 型化 提供 了动 力 ， 在纳 米 电化学 体 系 、 选择 性催 化 、 米化 学 、 高 纳 生物 传感 器 、 纳
米光学传感器 、 显示器以及纳米流体器件等方面都有重要应用 Ｊ ．基于此 ， 发展和衍生出了大量的制
备 纳米 或微 米 以下 尺度 结构 的工 艺 ， 传统 光刻 蚀 技术 、电子束 刻 蚀 及 微 机械 加 工 ．纳 米结 构 化 表 面 如 的制备 和研 究 已经 为化 学 、 理 、 物 材料 科 学 以及生 物科 学 的研 究 提 供 了契 机．用 于 构 造 纳米 尺 度 结 构
张 刚 赵 志 远 ， ，汪 大 洋。
（ ．吉林 大学化学学院 ，超分子结构与材料 国家重点 实验室 ，长春 １０ １ １ ３０ ２
２ ．Ｍａ ｌｎ ｋＩ ｓ ｔｔ ｏ ｏｌ ｄ ｎ ｔ ｆ ｅ ， ｏｓａ ４ ２ ，Ｇ ｒ ｎ ） ｘＰａ ｃ ｔｕｅ ｆ ｌ ｉｓａ ｄＩ ｅ ａ ｓ Ｐ ｔ ｍ １ ４ ４ ｅｍａ ｙ ｎ ｉ Ｃ ｏ ｎ ｒｃ ｄ