[发明专利]一种高密度超长寿命的数据存储光盘及其制备方法

权利要求书

1.一种数据存储光盘，其特征在于：玻璃基片表面覆盖一层氧化铝薄膜，该氧化铝薄膜包含一个紧邻玻璃基片的阻挡层，以及一个规则排列的柱状孔结构层，该柱状孔内填充满纳米颗粒，该纳米颗粒为氧化硅或氧化铝或氧化锆包裹的金纳米棒。

2.如权利要求1所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在玻璃基片上采用电子束蒸发法镀制一层高纯铝金属膜，采用二次阳极氧化法将高纯铝膜氧化成具有规则排列的柱状孔结构的多孔氧化铝膜；

2)合成金纳米棒，并在金纳米棒表面包裹一层氧化硅或氧化铝或氧化锆薄膜；

3)将表面包裹氧化硅或氧化铝或氧化锆薄膜的金纳米棒灌入多孔氧化铝膜的孔隙中，得到高密度超长寿命的数据存储光盘。

3.根据权利要求2所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于：高纯铝金属膜的纯度在99％(质量)以上，高纯铝金属膜的厚度为10-60微米。

4.根据权利要求2所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于：柱状孔结构的多孔氧化铝膜，其柱状孔的深度为5-50微米，柱状孔的直径为100-300纳米。

5.根据权利要求2所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于：金纳米棒的长度为30-100纳米，纳米棒直径、长径比均连续可调。

6.根据权利要求2所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于：金纳米棒表面包裹的氧化硅薄膜的厚度为10-35纳米。

7.根据权利要求2所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于：多孔氧化铝膜的柱状孔的填充率在50％以上。

8.根据权利要求2所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于：玻璃基片的材料为B270光学玻璃。

9.根据权利要求2所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

1)电子束蒸发沉积铝膜

取玻璃基片用去离子水冲洗后放入盛有3％～5％(质量)win15清洗剂的超声波清洗机中超声清洗20分钟，超声波清洗机的功率为40-99W，频率为40-50KHz，然后取出玻璃基片用去离子水冲洗干净，再放入无水乙醇中浸泡0.5-1小时后取出烘干，得到洁净的玻璃基片，备用；

将99.999％(质量)高纯铝片依次在0.2mol/L的NaOH溶液和无水乙醇中浸泡3-5分钟，取出晾干，得到已处理的铝片，备用；取30g已处理的铝片放入镀膜机石墨坩埚中，将洁净的玻璃基片放入镀膜机的基片架上，开始蒸镀；镀膜时本底真空度为3×10^-3Pa、工作真空度为5×10^-3Pa、基片温度25℃、源基距为18cm、电子束流380mA、沉积时间60s，得到玻璃基铝膜，铝膜的厚度为10微米；

2)镀铝膜阳极氧化

以磷酸为电解液，将所制备的玻璃基铝膜在1℃恒温电解槽中进行一次阳极氧化，时间为1小时；电解液浓度为0.1M-0.5M，阳极氧化电压选用80V-120V；氧化后取出用去离子水冲洗干净，再用质量分数6％的磷酸和1.8％的铬酸混合溶液在60℃条件下浸泡2小时，磷酸与铬酸的体积比＝1：1-1.2，将一次阳极氧化生成的氧化膜去除；接着，对铝膜进行二次氧化，采用与一次氧化相同的条件，时间为4小时，得到的玻璃基氧化铝膜，氧化铝膜的柱状孔孔径在120-200纳米之间、其柱状孔的深度为5-10微米；

3)金纳米棒溶液的制备

取7.5mL浓度为0.1mol/L的CTAB溶液，加入0.25mL浓度为0.01mol/L的HAuCl₄溶液，混合均匀后加入0.6mL浓度为0.01mol/L的NaBH₄溶液，剧烈搅拌均匀后静置2小时，得到种子溶液；

取4.75mL浓度为0.1mol/L的CTAB溶液，加入0.03mL浓度为0.01mol/L的AgNO₃溶液，混合均匀后加入0.2mL浓度为0.01mol/L的HAuCl₄溶液，混合均匀后再加入0.032mL浓度为0.1mol/L的抗坏血酸溶液，混合均匀后，得到生长溶液；

取10μL的种子溶液加入到所配置的生长溶液中，搅拌均匀后静置2小时，离心分离并将沉淀物分散到去离子水中，得到金纳米棒溶液；

4)AuNRs@SiO₂的制备

取金纳米棒溶液，离心15min，转速13000rpm，取去除多余CTAB后备用；取0.1gPVP-10加入4mL去离子水，超声15分钟后得PVP水溶液；取125微升离心后的金纳米棒溶液加入PVP水溶液中，混合搅拌24小时后得到PVP活化的金纳米棒；同时，配置TEOS乙醇溶液备用；TEOS乙醇溶液为0.13mL的TEOS与2.53mL乙醇；

将PVP活化的AuNRs离心分离后，取沉淀物加入去离子水3mL的水溶液；再依次向金纳米棒溶液加入氨水乙醇溶液，氨水乙醇溶液为9.5mL乙醇与270μL氨水，混合液pH值在8-9之间；将TEOS乙醇溶液分次加入到纳米棒溶液中，每10分钟一次，每次100μL，分次分别为加入1mL、2mL、3mL、4mL；混合液搅拌12小时后加入去离子水离心3次，转速13000rpm，每次15min，去除多余的TEOS，得到AuNRs@SiO₂，氧化硅薄膜厚度在10-35纳米之间，金纳米棒的长度为30-100纳米；

5)电泳组装存储光盘

在电泳槽中加入10mL去离子水，滴入75-125微升步骤4)得到的AuNRs@SiO₂，得到AuNRs@SiO₂溶胶；以玻璃基氧化铝膜为阳极，胶纸封住背面，石墨片为阴极，电极间距为1cm，设置直流电压分别为1V、10V、100V进行电泳，电泳时间在5-15分钟之间，每一直流电压下电泳次数分别为1次、2次、3次；关闭电源后取下玻璃基氧化铝膜进行清洗、干燥，得到高密度超长寿命的数据存储光盘。

10.根据权利要求9所述一种数据存储光盘的制备方法，其特征在于：所述玻璃基片为B270光学玻璃。