本文關(guān)鍵詞：嵌段共聚物膠束法制備納米陣列及其熒光增強效應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熒光器件與熒光技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、光子學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域。熒光分子發(fā)射強度的增強將大大提高光電器件以及其它熒光技術(shù)的性能。其中,實現(xiàn)熒光增強最重要的方法就是利用金屬納米結(jié)構(gòu),因為在共振光激發(fā)下金屬納米結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生表面等離子體共振。目前,大量的金屬納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)用來增強小分子染料等熒光物質(zhì),如納米線、納米棒、納米孔、納米三角棱柱等。但是,關(guān)于高度有序金屬納米陣列作為熒光增強基底的報道還比較少。對于制備高度有序納米陣列,目前已有很多種方法,包括陽極氧化鋁(AAO)模板法、電子束刻蝕法、聚苯乙烯(PS)微球模板法等。本文基于一種簡單、經(jīng)濟的方法——嵌段共聚物膠束法,在硅襯底上制備大范圍有序排列的納米顆粒陣列,用掃描電子顯微鏡、透射電鏡、X射線能譜儀對其形貌、成分進行表征；同時利用紫外可見分光光度計、拉曼光譜儀、熒光光譜儀及FDTD模擬系統(tǒng)研究了P3HT在不同納米顆粒陣列上的熒光增強效應(yīng)。通過改變HAuCl4前驅(qū)體與吡啶基團的摩爾比,我們用嵌段共聚物自組裝法制備出不同顆粒尺寸的Au納米顆粒陣列。熒光光譜分析表明,共軛聚合物P3HT在Au納米顆粒陣列上的熒光強度遠遠高于在空白硅襯底的強度,因為局域表面等離子共振及其耦合使局域電磁場得到增強。另外,Au納米顆粒陣列上P3HT的熒光強度隨著Au納米顆粒尺寸的增大而增大。這是因為P3HT的吸收譜帶與Au納米顆粒陣列的等離子共振吸收峰的重疊越大,P3HT熒光強度越高。同時,FDTD模擬結(jié)果顯示,較大的Au納米顆�？梢栽谳^大范圍內(nèi)產(chǎn)生局域場增強,相鄰Au顆粒間發(fā)生明顯的耦合。而熒光壽命測試表明,P3HT的熒光衰減壽命沒有發(fā)生明顯改變。顆粒尺寸是決定金屬表面等離子共振頻率和熒光增強因子的重要因素之一。本文提供一種金屬顆粒的生長方法來對顆粒尺寸進行調(diào)整。將嵌段共聚物膠束法制備的Au納米顆粒陣列作為晶種層,浸入到HAuCl4、硝酸銀、抗壞血酸和十六烷基二甲基溴化銨的混合水溶液中(Au生長液)進行反應(yīng)。SEM和EDS結(jié)果顯示,10min后納米顆粒成功的長大。對生長后Au納米顆粒陣列的消光光譜進行檢測,結(jié)果表明,其等離子共振峰發(fā)生紅移,與P3HT的吸收峰重疊性更好。另外,FDTD模擬結(jié)果顯示,相鄰顆粒間具有更強的耦合,電磁場強度得到有效增強。因此,P3HT膜在生長后的Au納米顆粒陣列上的熒光強度被大大地增強了。本文通過兩個簡單的步驟制備了Au/ZnO雙納米顆粒陣列。首先,用嵌段共聚物膠束法在硅襯底制備Au納米顆粒陣列。然后以Zn(CH3COO)2作為前驅(qū)體,在制備好的Au納米顆粒陣列上制備ZnO納米顆粒陣列,組成Au/ZnO雙納米顆粒陣列。對其消光光譜進行分析表明,ZnO的加入并沒有使Au納米顆粒陣列的表面等離子體共振性質(zhì)發(fā)生變化。而熒光光譜分析結(jié)果顯示,與Au納米顆粒陣列相比,雙組分納米顆粒陣列上P3HT的熒光強度更高。
【關(guān)鍵詞】：嵌段共聚物 Au納米顆粒陣列 Au/ZnO雙納米顆粒陣列 表面增強熒光 表面等離子體共振
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 引言14
• 1.2 納米陣列的制備方法14-20
• 1.2.1 多孔陽極氧化鋁(AAO)模板法14-16
• 1.2.2 電子束刻蝕技術(shù)16-17
• 1.2.3 聚苯乙烯(PS)微球模板法17-18
• 1.2.4 嵌段共聚物自組裝法18-20
• 1.3 金屬表面等離子體共振理論20-24
• 1.3.1 表面等離子體共振基本概念20-21
• 1.3.2 表面等離子體共振吸收21-22
• 1.3.3 影響金屬顆粒表面等離子體的因素22-24
• 1.4 金屬表面等離子體增強熒光24-28
• 1.4.1 熒光基本概念24-25
• 1.4.2 表面增強熒光理論25-27
• 1.4.3 金屬表面增強熒光研究現(xiàn)狀27-28
• 1.5 本課題的研究意義和內(nèi)容28-30
• 1.5.1 本課題的研究意義28-29
• 1.5.2 本課題的研究內(nèi)容29-30
• 第二章 實驗材料與表征方法30-34
• 2.1 實驗材料與化學(xué)試劑30-31
• 2.2 實驗儀器與設(shè)備31
• 2.3 表征測試方法31-34
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)31
• 2.3.2 X射線能譜儀(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)31-32
• 2.3.3 透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy,TEM)32
• 2.3.4 紫外可見分光光度計(Ultraviolet and Visible Spectrometer)32
• 2.3.5 熒光光譜儀(Fluorescence Spectrometer)32-33
• 2.3.6 激光拉曼光譜儀(Laser Raman Spectroscopy)33-34
• 第三章 嵌段共聚物膠束法制備Au納米陣列及其熒光增強效應(yīng)研究34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 樣品的制備34-36
• 3.2.1 Au納米顆粒陣列的制備34-36
• 3.2.2 Au納米顆粒陣列上P3HT薄膜的制備36
• 3.3 結(jié)果與討論36-48
• 3.3.1 嵌段共聚物膠束薄膜的制備36-37
• 3.3.2 還原、去除共聚物方法對Au納米陣列形貌的影響37-40
• 3.3.3 不同顆粒尺寸Au納米陣列的制備40-41
• 3.3.4 Au納米顆粒陣列的消光光譜41-42
• 3.3.5 Au納米顆粒陣列對P3HT的熒光增強效應(yīng)42-43
• 3.3.6 Au納米顆粒陣列局域電磁場的FDTD模擬及拉曼增強效應(yīng)43-47
• 3.3.7 P3HT在Au納米顆粒陣列上的熒光壽命47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 Au納米陣列的顆粒生長及其熒光增強效應(yīng)研究49-54
• 4.1 引言49
• 4.2 樣品的制備49-50
• 4.2.1 Au納米陣列的顆粒生長49-50
• 4.2.2 Au納米顆粒陣列上P3HT薄膜的制備50
• 4.3 結(jié)果與討論50-53
• 4.3.1 Au納米陣列的顆粒生長50-51
• 4.3.2 生長后Au納米顆粒陣列的消光光譜51-52
• 4.3.3 生長后Au納米顆粒陣列的局域電磁場的FDTD模擬52-53
• 4.3.4 生長后Au納米顆粒陣列對P3HT的熒光增強效應(yīng)53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 Au/ZnO雙納米陣列的制備及其熒光增強效應(yīng)研究54-61
• 5.1 引言54
• 5.2 樣品的制備54-55
• 5.2.1 ZnO納米陣列的制備54-55
• 5.2.2 Au/ZnO雙納米陣列的制備55
• 5.2.3 納米顆粒陣列上P3HT薄膜的制備55
• 5.3 結(jié)果與討論55-59
• 5.3.1 ZnO納米顆粒陣列的形貌55-56
• 5.3.2 Au/ZnO雙納米陣列的制備56-57
• 5.3.3 Au/ZnO雙納米陣列的消光光譜57-59
• 5.3.4 Au/ZnO雙納米陣列的對P3HT膜的熒光增強效應(yīng)59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻63-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文73-75
• 致謝75

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