【摘要】：硅作為地殼中含量第二豐富的元素,具有廉價(jià)、儲(chǔ)量充裕、無(wú)毒以及加工制造技術(shù)先進(jìn)等特點(diǎn),是現(xiàn)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中最重要的材料。硅的微納結(jié)構(gòu)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在光電轉(zhuǎn)換、光電化學(xué)催化、光化學(xué)以及生物傳感器、表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜(surface-assisted laser desorption/ionization,SALDI)質(zhì)譜等領(lǐng)域。制備硅微納結(jié)構(gòu)的方法很多,例如“氣-液-固”生長(zhǎng)法、干法刻蝕、濕法刻蝕等。金屬催化刻蝕作為濕法刻蝕的一種,因具有操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、易獲得高縱橫比結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。SALDI質(zhì)譜作為一種能夠?qū)π》肿訉?shí)現(xiàn)痕量分析的檢測(cè)技術(shù),隨著現(xiàn)代科學(xué)的飛速發(fā)展,成為一種越來(lái)越重要的分析技術(shù)。能夠用于SALDI檢測(cè)的無(wú)機(jī)材料有很多,例如硅微納結(jié)構(gòu)、碳納米材料、金屬及金屬氧化物納米粒子以及其他復(fù)合材料等。由于硅微納結(jié)構(gòu)在SALDI質(zhì)譜中具有較高的耐鹽性、較好的穩(wěn)定性等特點(diǎn),在SALDI質(zhì)譜中起著非常重要的作用�；谝陨峡紤],我們基于金屬催化刻蝕技術(shù),結(jié)合膠體球刻蝕、真空熱蒸鍍及光刻等技術(shù)制備了多種硅的微納結(jié)構(gòu),并研究了其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系,將其用于提高SALDI質(zhì)譜的檢測(cè)性能。本論文的主要研究?jī)?nèi)容可以概括為以下四個(gè)方面:一、我們結(jié)合金屬催化刻蝕和膠體球刻蝕技術(shù)制備了硅納米柱陣列,通過(guò)調(diào)節(jié)金屬催化刻蝕和膠體球刻蝕的時(shí)間分別調(diào)控硅納米柱的高度和直徑,并研究反射率和硅納米柱高度、直徑的關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)(1)硅納米柱陣列基底的反射率隨著高度的增加而減小;(2)硅納米柱陣列基底的反射峰位隨著硅納米柱的直徑的減小而發(fā)生藍(lán)移。上述結(jié)果表明硅納米柱陣列基底的光學(xué)性質(zhì)可以通過(guò)改變硅納米柱的直徑和高度進(jìn)行調(diào)控。二、我們以自組裝膠體球單層膜為模板,通過(guò)調(diào)節(jié)金屬催化刻蝕過(guò)程中刻蝕劑組分的比例,將硅納米錐陣列的傾斜角度從88.6°精確調(diào)控到69.2°�；诮饘俅呋涛g機(jī)理研究了調(diào)控傾斜角度的原理。研究結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi)增大H_2O_2與HF的比值,或同時(shí)降低H_2O_2與HF的濃度都有利于形成具有小傾斜角度的硅錐陣列結(jié)構(gòu);當(dāng)硅納米錐陣列的高度相同時(shí),陣列表面的反射率隨著傾斜角度的減小而降低。三、在上述方法制備的硅錐陣列表面,我們用光刻和分子組裝的方法制備了親水點(diǎn)陣,將其用作SALDI基底,將分析物分子濃縮到一個(gè)激光斑點(diǎn)下,消除了咖啡環(huán)效應(yīng)引起的分析物分布不均勻現(xiàn)象,提高了SALDI質(zhì)譜檢測(cè)的重復(fù)性。我們測(cè)試了羅丹明6G和孔雀石綠兩種染料分子,檢測(cè)結(jié)果均具有較好的重復(fù)性。并且我們實(shí)現(xiàn)了對(duì)羅丹明6G在1.0×10~-66 M到1.0×10~(-9) M濃度范圍內(nèi)的定量分析,羅丹明6G的檢測(cè)限低至1 fmol。由于在分析非熒光類(lèi)物質(zhì)時(shí),精確定位分析物樣品點(diǎn)存在一定困難,會(huì)影響SALDI測(cè)試效果,所以這種SALDI質(zhì)譜的測(cè)試方法的普適性還有待進(jìn)一步探索。四、針對(duì)第三部分中檢測(cè)方法的局限性,我們提出一種普適性的SALDI基底來(lái)提高SALDI質(zhì)譜檢測(cè)的靈敏度和重復(fù)性�；诮饘俅呋涛g和光刻技術(shù)制備了頂面親水、側(cè)壁和底面疏水的可見(jiàn)的硅柱結(jié)構(gòu),然后利用無(wú)電沉積技術(shù)在硅柱的頂面沉積上一層銀納米粒子作為SALDI質(zhì)譜的基底。這種具有特殊表面浸潤(rùn)性的硅柱結(jié)構(gòu)可以將分析物溶液限域在硅柱的頂面,由于硅柱的直徑小于激光斑點(diǎn)的直徑,使得樣品點(diǎn)易于精確定位且每次激光輻射下所有分子均能受到照射,提高了SALDI質(zhì)譜的重復(fù)性與靈敏度。我們用這種方法測(cè)試了氨基酸、有機(jī)小分子、多肽、聚合物等不同種類(lèi)的分析物,與沉積了銀納米粒子的平面硅基底相比,發(fā)現(xiàn)他們的信號(hào)強(qiáng)度提高了23-60倍。以血管緊張素Ш為例,考察了此SALDI基底的重復(fù)性,結(jié)果表明十個(gè)不同樣品點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差低至5.39%,且在一定濃度范圍內(nèi),血管緊張素Ш的濃度與信號(hào)強(qiáng)度直有非常好的線性關(guān)系,R~2值大于0.98,表明該方法可以用于定量分析。
【圖文】：

隨著現(xiàn)代科學(xué)對(duì)小分子無(wú)機(jī)材料的深入研究，，表面輔助激光解吸電離質(zhì)譜（surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry，SALDI MS）作為一種能夠?qū)π》肿訉?shí)現(xiàn)痕量分析的檢測(cè)技術(shù)，在多數(shù)需要應(yīng)用小分子分析技術(shù)的科學(xué)研究中都起到了十分重要的作用。SALDI 質(zhì)譜被廣泛應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)、基因組學(xué)、司法鑒定、食品組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等領(lǐng)域。圖 1.1 展示了近些年來(lái)關(guān)于SALDI 質(zhì)譜文章的引用及發(fā)表情況[1]。適用于 SALDI 檢測(cè)的無(wú)機(jī)材料有很多，例如硅微納結(jié)構(gòu)、碳納米材料、金屬及金屬氧化物納米粒子以及其他復(fù)合材料等。由于這些材料具有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，使得他們?cè)?SALDI 質(zhì)譜分析過(guò)程中很難解吸電離，因此在低分子量區(qū)域的基底干擾很少。基于此點(diǎn)的同時(shí)，由于硅微納結(jié)構(gòu)在紫外波段具有較好的光學(xué)吸收、較高的耐鹽性、較好的穩(wěn)定性等因素，因此硅微納結(jié)構(gòu)在 SALDI 質(zhì)譜中占有很重要的地位，是實(shí)現(xiàn) SALDI 檢測(cè)的熱門(mén)材料。

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文Hillenkamp[5]提出了一種利用對(duì)紫外光有吸收的有機(jī)小分子作為基質(zhì)的軟電離質(zhì)譜技術(shù)，即基質(zhì)輔助激光解吸電離（matrix-assisted laser desorption/ionization，MALDI）質(zhì)譜技術(shù)。MALDI 質(zhì)譜一經(jīng)提出便得到了飛速的發(fā)展，幾乎取代了其他解吸質(zhì)譜方法（如等離子解吸[6]、快速原子轟擊[7]、液態(tài)二次離子質(zhì)譜[8]等），被廣泛用于分析蛋白質(zhì)、多肽、聚合物、脂肪等大分子[9-15]。通常 MALDI 質(zhì)譜的基質(zhì)為可以和分析物形成共結(jié)晶的有機(jī)基質(zhì)，如 α-氰基-4-羥基肉桂酸（CHCA）、2，5-二羥基苯甲酸（DHB）等[15]。然而，在 MALDI 質(zhì)譜分析過(guò)程中，這些有機(jī)基質(zhì)會(huì)作用于自身，在低分子量區(qū)域形成碎片、加合物，嚴(yán)重干擾了分子量低于 700 Da 的小分子的檢測(cè)[16]。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 秦永寧;第二屆歐洲金屬催化會(huì)議在比利時(shí)召開(kāi)[J];化工進(jìn)展;1985年02期

2 陳立班;林欣欣;陳海生;林間;;二氧化碳和環(huán)氧丙烷共聚用的雙金屬催化體系[J];應(yīng)用化學(xué);1988年04期

3 陳梓銘;王志恒;陳穎聰;陳津橋;肖經(jīng)洋;姚日暉;;基于金屬催化化學(xué)腐蝕的硅納米線可控制備[J];功能材料;2014年12期

4 趙軍;;低氮燃燒+貴金屬催化脫硝技術(shù)應(yīng)用[J];區(qū)域供熱;2016年04期

5 秦國(guó)萍;崔春明;;金屬催化有機(jī)反應(yīng)中的堿效應(yīng)[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

6 張建;王銳;蘇黨生;;納米金剛石非金屬催化性能研究進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué):化學(xué);2012年04期

7 劉志常;龍伯華;鄭東輝;向建南;;阿達(dá)帕林的雙金屬催化偶聯(lián)反應(yīng)合成[J];中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜志;2006年04期

8 ;廣州生物院在非金屬催化的含氮雜環(huán)合成中取得新進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2016年06期

9 ;科學(xué)家研發(fā)成功金屬催化新方法[J];河南化工;2018年09期

10 ;東華大學(xué)研發(fā)成功金屬催化新方法[J];浙江化工;2018年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張建;王銳;蘇黨生;;納米碳材料表面化學(xué)與非金屬催化性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第01分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

2 徐柏慶;;多相金屬催化中的納米尺寸效應(yīng)[A];第十三屆全國(guó)催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

3 秦安軍;唐本忠;;無(wú)金屬催化的點(diǎn)擊聚合[A];2015年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題A-高分子化學(xué)[C];2015年

4 秦安軍;李紅坤;王強(qiáng);魏強(qiáng);孫景志;唐本忠;;炔和疊氮的無(wú)金屬催化的點(diǎn)擊聚合[A];2013年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題A：高分子合成[C];2013年

5 李紅坤;秦安軍;孫景志;唐本忠;;無(wú)金屬催化的“點(diǎn)擊聚合”制備功能化聚三唑[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

6 傅強(qiáng);;兩維層狀結(jié)構(gòu)限域金屬催化研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第十五分會(huì)：表界面結(jié)構(gòu)調(diào)控與催化[C];2016年

7 鄧軼;劉超;王晶;孟令奎;雷愛(ài)文;;有機(jī)金屬催化中的“電子”銀行[A];第十六屆全國(guó)金屬有機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

8 張業(yè)新;齊國(guó)祿;張建;;堿金屬催化納米碳氧化解構(gòu)的電子轉(zhuǎn)移機(jī)制[A];第九屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議——助力兩型社會(huì)快速發(fā)展的環(huán)境催化與環(huán)境材料會(huì)議論文集（NCECM 2015）[C];2015年

9 趙勁;;仿生金屬催化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第七分會(huì)：無(wú)機(jī)化學(xué)前沿[C];2016年

10 王孝菊;劉強(qiáng);;可見(jiàn)光作用下的非貴金屬催化的漢斯酯及其衍生物芳構(gòu)化產(chǎn)氫[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第四十五分會(huì)：物理有機(jī)[C];2016年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 特約記者：程蓉盧曦 記者：王春;起舞在分子間[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

2 華鳴;美國(guó)熔噴新原料問(wèn)市[N];中國(guó)紡織報(bào);2005年

3 解放軍總醫(yī)院營(yíng)養(yǎng)科微量元素研究室研究員 鮑善芬;物無(wú)美惡 過(guò)則為災(zāi)[N];健康報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 滕飛;基于金屬催化刻蝕制備硅微納結(jié)構(gòu)及其在SALDI質(zhì)譜中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2018年

2 李林;吸附量熱裝置的建立及其在金屬催化研究中的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2005年

3 李紅坤;無(wú)金屬催化的點(diǎn)擊聚合制備功能化聚三唑甲酸酯[D];浙江大學(xué);2012年

4 閆溢哲;非金屬催化的氧化碳?xì)涔倌芑兔擊确磻?yīng)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

5 王曉兵;無(wú)金屬催化的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化功能納米復(fù)合材料制備中的應(yīng)用[D];鄭州大學(xué);2016年

6 賈穎萍;光照下非貴金屬催化鹵代烴的羰基化反應(yīng)[D];大連理工大學(xué);2014年

7 吳永偉;基于活化疊氮的無(wú)金屬催化環(huán)加成聚合反應(yīng)制備功能化聚三唑[D];華南理工大學(xué);2017年

8 馮承濤;金屬催化的環(huán)化反應(yīng)在含氮稠雜環(huán)合成中的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

9 楊雪;功能化離子液體的合成及在金屬催化中的應(yīng)用[D];天津大學(xué);2009年

10 趙慶陽(yáng);手性氨基化合物不對(duì)稱(chēng)合成：從有機(jī)催化，金屬催化到合并策略[D];蘭州大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王達(dá)典;導(dǎo)向基促進(jìn)的金屬催化酰胺衍生物碳?xì)滏I烷基化的研究[D];湖南大學(xué);2017年

2 王向東;Br?nsted酸催化苯胺遠(yuǎn)程C-H鍵胺甲基化反應(yīng)的研究[D];華僑大學(xué);2017年

3 何s

本文編號(hào)：2594683