[发明专利]一种在导电玻璃上制备多种形貌金属纳米颗粒薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米颗粒薄膜的制备方法。

背景技术

纳米贵金属颗粒由于其特殊的光学特性，即表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)，及其良好的生物相容性，在生物光学传感、医学诊断、临床治疗等领域显示出巨大应用前景。球形纳米金颗粒具有一个SPR吸收峰，位于520nm左右，棒状纳米金颗粒拥有长轴和短轴方向两个几何参数，其吸收谱有两个SPR吸收峰，其中长轴峰随纵横比及环境折射率变化非常敏感。三角形纳米银颗粒拥有三个SPR吸收峰，其中面内偶极共振峰随边长厚度比及环境折射率变化非常敏感。这些局域介电环境依赖的共振光吸收及电场增强特性使得不同形貌的纳米贵金属颗粒在生物传感及医学诊断领域有很大的发展前景。

近年来，电子设备以及生物芯片的尺寸越来越小，而检测灵敏度却越来越高，胶体状态的纳米颗粒由于难以器件化，而无法满足方便、快捷的进行生物传感和医学诊断的需要，所以研究固体薄膜状态的纳米颗粒阵列，已经成为生物传感领域的必然趋势。

目前，制备纳米颗粒薄膜的方法比较多，都是基于平面和立体的堆积木方式组装；途径主要是电镀，化学等方法；使用的基板也不相同，有金属、玻璃、塑料等。

相比之下，使用透明的玻璃基板，利用化学方法进行电荷吸附，逐层进行组装，具有制备过程简单、操作容易、使用方便、光学特性保持良好的特点。这种方法是通过对玻璃基板进行处理，改变玻璃基板的带电特性，使得此玻璃基板的带电特性与纳米颗粒相反，然后将金属纳米颗粒通过电荷相吸引的方式固定在玻璃基板上。目前经常使用的玻璃基板主要有金膜玻璃和氧化铟锡膜玻璃(ITO)。

由于不同纳米颗粒的带电特性及光学特性不相同，所以将不同形貌、不同种类的纳米颗粒制备成纳米薄膜具有重要的意义。而目前已有的方法通常只是制备单一形貌的球状纳米金或棒状纳米金颗粒。本发明在使用透明玻璃基板，利用化学方法进行电荷吸附，逐层进行组装的基础上，通过改变组装物质和化学方法，成功的将球状和棒状纳米金颗粒组装在同一基片上，制备成混合薄膜，也可用于银纳米三角颗粒薄膜的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在ITO导电玻璃上制备多种形貌贵金属纳米颗粒薄膜的方法，通过改变ITO导电玻璃表面带电特性，将不同形貌的金、银纳米颗粒制备成纳米颗粒薄膜；制得的纳米颗粒薄膜保持了良好的纳米颗粒的光学性质。

本发明的技术方案是这样实现的：

(1)制备纳米金(球状或棒状)薄膜的步骤

a)将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗10-20分钟。

b)将ITO玻璃浸入5-20mM linear polyethyleneimine(LPEI)和0.1-0.5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。

c)将ITO玻璃浸入5-20mM Poly sodium styrene sulfonate(PSS)和0.1-0.5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。

d)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，浸入纳米金(球状或棒状)胶体溶液中10-15小时。

e)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分钟，然后再浸入纳米金(球状/棒状)胶体溶液30-60分钟。

f)重复步骤e)，直到获得满意的涂覆效果。

(2)制备同时含有球状和棒状纳米金薄膜的步骤

a)将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗10-20分钟。

b)将ITO玻璃浸入5-20mM LPEI和0.1-0.5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。

c)将ITO玻璃浸入5-20mM PSS和0.1-0.5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。

d)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，一端浸入球状纳米金胶体溶液中10-15小时。

e)上步中的ITO玻璃再次浸入5-20mM PSS和0.1-0.5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。

f)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，另一端浸入棒状纳米金胶体溶液中10-15小时。

g)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分钟，然后再将球状端浸入球状纳米金胶体溶液30-60分钟。

h)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分钟，然后再将棒状端浸入棒状纳米金胶体溶液30-60分钟。

i)重复步骤g)，h)，直到获得满意的涂覆效果。