【摘要】：當(dāng)材料的尺度在納微級別時,會表現(xiàn)出同宏觀尺度完全不同的性質(zhì)和行為。貴金屬納微結(jié)構(gòu)材料因其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)引起廣泛關(guān)注,這得益于貴金屬材料的表面等離子體共振(SPR)現(xiàn)象。該共振強(qiáng)烈地依賴納米結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸、組分和周圍的介電環(huán)境。當(dāng)納米結(jié)構(gòu)在其共振波長處被激發(fā)時,入射光會發(fā)生強(qiáng)的吸收和散射,同時局部電場也會增強(qiáng)。基于貴金屬納微結(jié)構(gòu)材料特殊的SPR性質(zhì),它在小型光學(xué)器件、傳感、光通信、藥物診斷和治療上表現(xiàn)出了應(yīng)用價值。隨著合成化學(xué)技術(shù)以及微加工技術(shù)的發(fā)展,人們制備出了不同尺寸和形貌的貴金屬納微米結(jié)構(gòu)和材料,并在諸多領(lǐng)域研究中取得了很大的進(jìn)展。如何能更簡單、快速、低成本的制備貴金屬納微結(jié)構(gòu)材料并調(diào)控其光學(xué)性質(zhì)一直是人們的追求。本論文主要利用掩板法制備不同形貌的貴金屬納微結(jié)構(gòu)材料,并研究相應(yīng)的光學(xué)性質(zhì)以及潛在的相關(guān)應(yīng)用。第二章中,我們利用掩板法可以制備不同形貌的有序貴金屬納米陣列結(jié)構(gòu)。該方法簡便、可控且能夠?qū)崿F(xiàn)大面積有序的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑。首先,我們用HF刻蝕玻璃基底的方法成功實(shí)現(xiàn)了金多孔膜掩板的轉(zhuǎn)移,很大程度上解決了傳統(tǒng)膜轉(zhuǎn)移過程中容易產(chǎn)生褶皺和破裂的問題。其次,該掩板法用一個模板就可以實(shí)現(xiàn)大面積長程有序不同形貌納米陣列結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑,通過改變聚苯乙烯膠體微球的周期和刻蝕時間來調(diào)控納米陣列結(jié)構(gòu)的周期和尺寸。另外,用該方法可以很容易的組合不同的材料構(gòu)筑復(fù)合材料的納米陣列結(jié)構(gòu)(Au,Ag,Al,Pt,Pd,SiO2),可以應(yīng)用在化學(xué)生物傳感器、納米天線、增強(qiáng)光學(xué)光譜的基底等領(lǐng)域。第三章中,我們繼續(xù)利用金多孔膜掩板法,用同一個模板分別制備出大面積有序的Ag納米圓盤陣列結(jié)構(gòu)、Ag納米柱陣列結(jié)構(gòu)和Ag納米雙月牙陣列結(jié)構(gòu)。通過改變刻蝕時間,制備不同結(jié)構(gòu)尺寸的納米圓盤和納米柱陣列,隨著刻蝕時間的增加,結(jié)構(gòu)尺寸逐漸減小,共振吸收峰均發(fā)生藍(lán)移。另外,在改變刻蝕時間的同時,改變貴金屬材料的熱沉積角度,可以制備不同結(jié)構(gòu)尺寸的雙月牙納米陣列結(jié)構(gòu),并研究其參數(shù)的改變對光學(xué)性質(zhì)的影響。構(gòu)筑不同形貌的有序納米結(jié)構(gòu)并對其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究,為納米結(jié)構(gòu)在傳感器、增強(qiáng)光譜和負(fù)折射材料等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用提供可能。
[Abstract]:When the scale of the material is at the nano-micro level, the properties and behaviors of the material are completely different from those of the macro-scale. Precious metal nanostructured materials have attracted much attention due to their unique optical properties, which is due to the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon of precious metal materials. The resonance strongly depends on the shape, size, composition and surrounding dielectric environment of the nanostructures. When the nanostructure is excited at its resonance wavelength, the incident light will be strongly absorbed and scattered, and the local electric field will also be enhanced. Based on the special SPR properties of precious metal nanomechanical materials, it has shown its application value in small optical devices, sensing, optical communication, drug diagnosis and treatment. With the development of synthetic chemistry and micro-machining technology, nano-micron structures and materials of precious metals with different sizes and morphologies have been prepared, and great progress has been made in many fields. How to fabricate precious metal nano-structural materials and control their optical properties is always the pursuit of simple, rapid and low-cost preparation of precious metal nanowires. In this thesis, noble metal nanowires with different morphologies were prepared by mask method, and their optical properties and potential applications were studied. In chapter 2, we can fabricate ordered noble metal nanoarrays with different morphologies by mask method. This method is simple, controllable and can realize large area ordered structure construction. Firstly, we successfully realized the transfer of gold porous mask by HF etching of glass substrate, which to a great extent solved the problem of wrinkle and rupture in the process of traditional membrane transfer. Secondly, the mask method can be used to construct a large area long-range ordered nanoarray structure with different morphologies. By changing the period and etching time of polystyrene colloid microspheres, the period and size of the nanoarray structure can be controlled. In addition, the nanoarray structure (Au,Ag,Al,Pt,Pd,SiO2) of composite materials can be easily fabricated by using this method, which can be used in chemical biosensors, nano-antennas, and so on. The substrate of enhanced optical spectrum and other fields. In chapter 3, we continue to fabricate large area ordered Ag nanodisk array, Ag nanocolumn array and Ag nanobilunar array using the same template using gold porous mask method. By changing etching time, nano-disk and nano-column arrays with different structure sizes were prepared. With the increase of etching time, the structure size decreased gradually, and the resonance absorption peaks shifted blue. In addition, by changing the etching time and the thermal deposition angle of precious metal materials, the bimorune nanoarrays with different structure sizes can be prepared, and the influence of the parameters on the optical properties can be studied. The ordered nanostructures with different morphologies are constructed and their optical properties are studied, which provides the potential applications of nanostructures in the fields of sensors, enhanced spectra and negative refractive materials.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1

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本文編號：2457811