[发明专利]柔性基底表面图形化组装纳米粒子的方法

说明书

【技术领域】

本发明属于微纳加工技术领域，特别涉及一种柔性基底表面图形化组装纳米粒子的方法。

【背景技术】

纳米粒子的图形化组装在许多领域具有重要的应用价值，可直接应用于例如光电子器件、生物医疗器件、微纳气体传感器等。目前，纳米粒子的组装主要采用自组装的方法，如嵌段共聚物自组装技术。但该技术仅仅能实现局部范围的精确组装，而很难在大范围内进行长程有序的纳米粒子精确组装，更不能实现人们需求的、任意图形结构的组装。另一方面，目前针对纳米粒子的组装主要是在硬质基底表面，还没有合适的方法实现纳米粒子在柔性基底上的组装。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种柔性基底表面图形化组装纳米粒子的方法，该方法利用导电模板来实现柔性基底上纳米粒子的精确组装，使粒子形成任意的微米或纳米结构的图形化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

柔性基底表面图形化组装纳米粒子的方法，包括以下步骤：将表面洁净的柔性基底放置在导电板上，将导电模板具有微米或纳米柱形阵列结构的一面放置在柔性基底表面上；以导电模板和导电板作为两电极，采用直流电源对电极施加电压将电荷注入到柔性基底表面，取下导电模板，在柔性基底表面形成与导电模板上的微米或纳米柱阵列对应的图形化分布电荷区域；将柔性基底在悬浮有纳米粒子的溶液中浸提，纳米粒子在图形化分布电荷的诱导下，图形化地组装在柔性基底的图形化分布电荷区域表面。

优选的，所述导电模板为具有微米或纳米圆柱阵列结构的导电模板，微米柱直径为1-10um、纳米柱直径为10—500nm。

优选的，电荷注入时电源的电压为5—3000v，保持时间为10—1800s。

优选的，所述悬浮有纳米粒子的溶液为二氧化硅纳米粒子的乙醇悬浮液。

优选的，所用导电模板为一种微纳复合结构模板，其制备方法包括以下步骤：

(1)将铝薄片清洁干净；

(2)在清洁的铝薄片表面涂敷一层光刻胶；

(3)对铝薄片上的光刻胶进行微图形化加工，形成光刻胶的微米图形结构；

(4)以光刻胶微米图形结构为掩膜进行刻蚀，对铝薄片进行图形化加工；

(5)去除铝薄片表面的光刻胶图形化结构层，得到的铝薄片上形成的微米级凸起和凹下结构，制得微图形化的铝薄片；

(6)采用阳极氧化法，将上步得到的微图形化的铝薄片作为阳极，以铜或铂作为阴极，浸没于电解液中，进行电解，在铝薄片的微米级凸起和凹下结构上形成纳米级的孔阵列；

(7)将铝薄片从电解液中取出，清洗干净即得到具有微纳复合结构的铝薄片；

(8)采用电铸法，以步骤(7)中得到的具有微纳复合结构的铝薄片为母板，在金属电解液中进行电铸，形成与铝薄片上微纳复合结构互补的微纳复合结构模板；

(9)去除铝薄片母板，得到微纳复合结构模板，其材质为金属。

优选的，所述微纳复合结构模板的微米结构为凹凸结构，而纳米结构为凹凸结构上的纳米柱阵列。

优选的，步骤(4)中所述刻蚀为湿法刻蚀或者电解刻蚀。

优选的，步骤(6)中电解液为0.3M的草酸，电解电压为40V。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供一种柔性基底表面图形化组装纳米粒子的方法，该方法利用导电板和导电模板对洁净的柔性基底进行放电，在柔性基底的表面形成与导电模板表面的微米或纳米圆柱阵列对应的图形化分布电荷区域；然后通过浸提使纳米粒子在图形化分布电荷的诱导下，图形化地组装在柔性基底的图形化分布电荷区域表面；该方法工艺简便，成本低；可以按照要求设计图形化分布电荷区域的形状。

【附图说明】

图1为具有图形化电荷分布的柔性基底示意图；

图2为涂覆纳米粒子溶液后的柔性基底示意图。

【具体实施方式】

上述利用导电模板来进行柔性基底上纳米粒子的组装，其制造方法包括下列步骤：

(1)将柔性基底1(如市售的聚酰亚胺PI膜)依次、分别放入丙酮、乙醇、去离子水(均为市售)等溶液中，通过超声的方式(市售的超声清洗机)对其进行清洗，每次清洗10min，使该柔性基底表面洁净；

(2)将上述的柔性基底放置在导电板(如市售的铜板、铝板等金属板或高掺杂硅片)上；