[发明专利]一种基于等离激元模式金属增强荧光的金属有序阵列纳米结构的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于纳米材料领域。更具体地，涉及一种基于等离激元模式金属增强荧光的金属有序阵列纳米结构及其制备方法。

背景技术

贵金属纳米材料由于具有良好的光学和电学性质，使得其在光伏领域（如太阳能电池，发光二极管）、生物传感和临床医学等领域具有巨大的潜在应用价值。研究表明，在外加光场的刺激下，处于金属纳米结构附近的荧光体，辐射出的荧光强度，比其在自由空间的要强，这一现象即为表面增强荧光效应（Surface Enhanced Fluorescence，SEF），现已经成为引人关注的研究领域之一。

由于金、银等贵金属材料表面光学性质受其表面形貌、大小影响较大。所以不同形貌的金、银等会产生不同的增强荧光效应。因此，制备金属的纳米结构并控制其形貌，用其表面所形成的强局域电场可控制偶极子的发射波长、定向性及偏振等特性，可以对光谱行为进行调控。目前，对于贵金属在该领域的研究主要集中在如何制备规整的纳米形貌上，比如纳米棒、纳米线、纳米板、纳米立方体等。

目前，国内主要研究的有金、银溶胶凝胶纳米颗粒和金属岛膜等，虽然在贵金属的制备上取得了卓越的成就，但是存在一些不足之处。首先，纳米金属制备的重复性差，限制了其大规模的生产；其次，将规整形貌的纳米金属材料组装成均匀的膜，是一个难题，纳米金属加入到器件中时导致器件薄膜厚度不均匀，发光材料易脱落，使得发光器件的稳定性和重复性受到了严重限制。另外，有文献报道使用AAO作为模板制备了有序的银阵列结构，但是AAO模板的制备工艺复杂，且AAO的孔径不容易控制，这都给AAO制备银基底商业化带来了障碍。为了克服以上难题，研究者做出了一些尝试和努力，比如采用电子束刻蚀，光刻法，压印技术等，但是上述方法依然存在设备价格昂贵，操作复杂等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷和不足，提供一种对荧光分子发光增强倍数高、增强均匀且易于重复制备的金属纳米结构及其制备方法。

本发明的目的是提供一种基于等离激元模式金属增强荧光的金属有序阵列纳米结构的制备方法。

本发明的另一目的是提供所述基于等离激元模式金属增强荧光的金属有序阵列纳米结构的制备方法制备得到的金属有序阵列纳米结构的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种基于等离激元模式金属增强荧光的金属有序阵列纳米结构，包括聚苯乙烯薄膜层和纳米金属层。优选地，所述金属为金、银、铂或铝中的一种或几种。

本发明还提供了上述基于等离激元模式金属增强荧光的金属有序阵列纳米结构的制备方法，包括以下步骤：

S1.将单分散的聚苯乙烯微球滴涂成膜，得聚苯乙烯薄膜；所述聚苯乙烯微球可以利用常规方法制备或直接购买；

S2.在聚苯乙烯薄膜上沉积10～40nm的金属层，优选地，沉积40nm的金属层。

其中，步骤S1具体为：

S11.将玻璃片洗干净，干燥后，在玻璃片上滴涂一层单分散的聚苯乙烯微球；

S12.待干燥后，将附有聚苯乙烯微球的玻璃片按照一定的角度缓慢插入蒸馏水中，聚苯乙烯微球会漂浮在蒸馏水的表面，，并进行自组装，得聚苯乙烯薄膜；

S13.等待5～10min后，用石英片将组装好的聚苯乙烯薄膜从水溶液中完整的提出，室温过夜自然干燥。

其中，S11玻璃片的洗涤流程采用文献常用的方法，通过蒸馏水，乙醇，丙酮，98% H₂SO₄：H₂O₂（3：1）， H₂O：NH₃·H₂O：H₂O₂（5：1：1），以及蒸馏水按照顺序超声洗涤。

步骤S2具体为：

S21.将附有聚苯乙烯薄膜的石英片放入真空镀膜机中，在真空度为6.5×10^-4 Pa的真空状态下，按照1～10 ?/s的沉积速度在薄膜表面沉积上10～40nm的金属层；

S22.降至室温后，通气取出石英片，得到所述金属有序阵列纳米结构。

优选地，S11所述聚苯乙烯微球为聚苯乙烯微球的水或乙醇的分散液，聚苯乙烯微球的质量分数为1%～5%。

优选地，S11所述聚苯乙烯微球的用量为10～20 μL。更优选地，聚苯乙烯微球的用量为10～15 μL。

优选地，S11所述聚苯乙烯所涂成的薄膜为2cm×2cm的大小。