一种纳米颗粒聚合体微纳结构的制备方法

本发明涉及的是纳米光子学，具体涉及一种纳米颗粒聚合体微纳结构的制备方法。

背景技术：

1、具有特殊尺寸、特殊形貌和图案的高度规则的微纳结构材料不仅具有纳米结构单元自身的性质特征，还可能具有由组装产生的耦合效应和协同效应等特殊特性，对进一步设计新材料与新器件具有重要意义。

2、目前构建微纳结构的主导方法有“自上而下”和“自下而上”两种。其中，“自上而下”的方法主要是通过电子束光刻、聚焦离子束光刻、纳米光刻和纳米压印刻蚀等方法制备二维或三维结构；其优点在于可加工尺寸小，且结构形貌可控的样品，有较高的重复性和均匀性；缺点是纳米颗粒间难以稳定在较小间距，不利于纳米颗粒间的耦合且工序繁琐、成本高。而“自下而上”的方法是通过非共价键作用力下，如静电力、范德华力、氢键和疏水间作用力等，自发形成有序纳米结构，其优点在于成本低、样品穿透率高、纳米颗粒紧密排列，缺点是对于结构形貌的控制与“自上而下”的方法相比较差。比如，周之燕等人对自组装法制备聚苯乙烯光子晶体进行了研究(周之燕,王秀峰,等.自组装法制备聚苯乙烯光子晶体的研究进展,陕西科技大学材料科学与工程学院,2010年11月.)，采用外力诱导和界面自组装法制备聚苯乙烯光子晶体，结果表明：虽然采用外力诱导和界面自组装法工艺简单、易于制备，但是制得的聚苯乙烯光子晶体样品缺陷较多，厚度不可控，结构形貌不易控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纳米颗粒聚合体微纳结构的制备方法。本发明提供的方法制备的纳米颗粒聚合体微纳结构形貌可控。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种纳米颗粒聚合体微纳结构的制备方法，包括以下步骤：

4、将纳米颗粒自组装薄膜按所需微纳结构图形依次进行曝光处理和有机溶剂洗涤，得纳米颗粒聚合体微纳结构；

5、所述纳米颗粒自组装薄膜由纳米颗粒经自组装得到；

6、所述纳米颗粒为高分子材料颗粒或表面功能化纳米晶体；所述表面功能化纳米晶体为表面功能化配体包覆的纳米晶体。

7、优选地，所述高分子材料颗粒包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸钠和聚乙烯醇中的一种。

8、优选地，所述纳米晶体包括金、银、铝、钯、铂、铅、硅、二氧化硅、聚苯乙烯、聚乙烯醇、钙钛矿、硒化铅、硫化铅、硒化镉、氧化镉和四氧化三铁中的一种。

9、优选地，所述表面功能化配体包括天然烃配体、均聚物表面配体、嵌段共聚物表面配体、脂肪族表面配体和基于dna的表面配体中的一种。

10、优选地，所述所需微纳结构图形的维度包括一维、二维和三维中的一种。

11、优选地，所述所需纳米颗粒的形状包括线状、棒状、圆盘、三角片、球形、立方体、十面体、八面体和双锥中的一种。

12、优选地，所述自组装的方法包括界面自组装法、外力诱导自组装和模板辅助自组装中的一种。

13、优选地，所述曝光处理采用电子束和紫外灯中的一种进行处理。

14、优选地，所述曝光处理的时间为1～600s。

15、本发明提供了一种纳米颗粒聚合体微纳结构的制备方法，包括以下步骤：将纳米颗粒自组装薄膜按所需微纳结构图形依次进行曝光处理和有机溶剂洗涤，得纳米颗粒聚合体微纳结构；所述纳米颗粒自组装薄膜由纳米颗粒经自组装得到；所述纳米颗粒为高分子材料颗粒或表面功能化纳米晶体；所述纳米颗粒为高分子材料颗粒或表面功能化纳米晶体；所述表面功能化纳米晶体为表面功能化配体包覆的纳米晶体。本发明利用表面功能化配体包覆在纳米晶体表面，起到稳定、修饰和选择性固化的作用，形成纳米颗粒；或者直接采用可进行曝光处理的高分子材料颗粒作为纳米颗粒；利用纳米颗粒自组装形成纳米颗粒自组装薄膜，然后按照所需的微纳结构图形依次进行曝光处理和有机溶剂洗涤，利用曝光处理使表面功能化分子或高分子材料产生交联反应，在有机溶剂清洗后留下曝光区域或者利用曝光处理使表面功能化分子或高分子材料产生解聚、交联解除反应，在清洗后留下未曝光区域，从而实现对纳米颗粒聚合体微纳结构形貌的可控。实施例结果显示，采用本发明提供的制备方法制备得到了纳米颗粒基径为30nm的三层圆盘纳米颗粒聚合体微纳结构和纳米颗粒基径为60nm的七聚体纳米颗粒聚合体微纳结构。

技术特征：

1.一种纳米颗粒聚合体微纳结构的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子材料颗粒包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸钠和聚乙烯醇中的一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米晶体包括金、银、铝、钯、铂、铅、硅、二氧化硅、聚苯乙烯、聚乙烯醇、钙钛矿、硒化铅、硫化铅、硒化镉、氧化镉和四氧化三铁中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面功能化配体包括天然烃配体、均聚物表面配体、嵌段共聚物表面配体、脂肪族表面配体和基于dna的表面配体中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微纳结构图形的维度包括一维、二维和三维中的一种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒的形状包括线状、棒状、圆盘、三角片、球形、立方体、十面体、八面体和双锥中的一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述自组装的方法包括界面自组装法、外力诱导自组装和模板辅助自组装中的一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述曝光处理为采用电子束和紫外光中的一种进行处理。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述曝光处理的时间为1～600s。

技术总结本发明提供了一种纳米颗粒聚合体微纳结构的制备方法，属于纳米光子学技术领域。本发明利用表面功能化配体包覆在纳米晶体表面，起到稳定、修饰和选择性固化的作用，形成纳米颗粒；或者直接采用可进行曝光处理的高分子材料颗粒作为纳米颗粒；利用纳米颗粒自组装形成纳米颗粒自组装薄膜，然后按照所需的微纳结构图形依次进行曝光处理和有机溶剂洗涤，利用曝光处理使表面功能化分子或高分子材料产生交联反应，在有机溶剂清洗后留下曝光区域或者利用曝光处理使表面功能化分子或高分子材料产生解聚、交联解除反应，在清洗后留下未曝光区域，从而实现对纳米颗粒聚合体微纳结构形貌的可控。技术研发人员：刘绍鼎,王海峰,廉岚淇,张强,岳鹏,郭懿圆,虞应受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29