[发明专利]一种激光脉冲辅助制备复合金属纳米颗粒阵列的方法

说明书

一种激光脉冲辅助制备复合金属纳米颗粒阵列的方法。本发明提供了一种可制备出大小、形状和材料种类可调节的贵金属纳米颗粒阵列的方法，该方法先利用自组装的技术在导热基底上制备出不同形貌和材料的贵金属纳米颗粒阵列。利用高能量密度的激光束作为热源轰击贵金属纳米颗粒阵列基底背部，将该贵金属纳米颗粒阵列从基底表面熔解脱落，与正下方的另一组贵金属纳米颗粒阵列表面复合，从而形成两层或多层三维贵金属纳米颗粒阵列。该方法可以通过改变上下两层贵金属纳米阵列的形貌、材料以及调节激光能量、频率等参数而得到不同形状的复合型合金纳米颗粒阵列。这种有序合金纳米颗粒阵列在化学和生物传感器、超高密度数据存储介质、光电器件和化学催化剂等方面有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及贵金属纳米颗粒阵列的制备方法，尤其涉及可制备出大小、形状和材料种类可调节的贵金属纳米阵列的制备方法。

背景技术

贵金属纳米颗粒在可见光范围内伴随有强烈的吸收峰，这是由于颗粒内大量的传导电子的振动频率和入射光波的频率相等，产生表面等离子体共振效应，从而产生强烈的吸收峰。表面等离子体共振光谱峰位对纳米颗粒的形状、大小、分布、外部介质环境的变化非常敏感。随着现代纳米技术的发展，不同形貌的贵金属纳米颗粒的制备及它们相应光学特性的研究引起了人们广泛的兴趣。在不同形貌的贵金属纳米结构中，二维和三维有序复合纳米颗粒阵列日益受到人们的关注。

所谓二维和三维有序纳米颗粒阵列，是指纳米颗粒在二维和三维方向上按照一定的规律有序排列的结构，人们可通过颗粒大小、间距乃至成分来大范围地控制其特性。纳米颗粒阵列在生物传感、医学、光电、催化、检测等领域具有潜在的应用前景。基于此，发展和衍生出了大量的制备纳米或微米以下尺度结构的工艺，如光刻蚀法、电子束刻蚀法、X射线刻蚀法等。但这些刻蚀技术设备复杂、成本昂贵、效率低，对于制作大尺度的纳米颗粒阵列体系还存在困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可制备出大小、形状和材料种类可调节的纳米颗粒阵列的制备方法，该方法设备简单、实验手段便利灵巧、效率高效。

本发明的技术方案可以通过以下技术措施来实现：

一种激光脉冲辅助制备复合金属纳米颗粒阵列的方法，包括如下步骤：

(1)在基底上制备出二维金属纳米颗粒阵列；

(2)在步骤(1)所述的二维金属纳米颗粒阵列表面覆盖一层二维半导体薄膜；

(3)利用激光脉冲作为热源轰击步骤(1)所得附着有二维金属纳米颗粒阵列的基底背部，使该二维金属纳米颗粒阵列从基底表面熔解脱落，掉落到正下方的另一组二维金属纳米颗粒阵列或者二维半导体薄膜表面，与所述二维金属纳米颗粒阵列或者二维半导体薄膜复合，得到两层三维复合金属纳米颗粒阵列或者金属/半导体/金属三明治纳米结构。

优选地，采用步骤(3)所述的方法，继续在所得三维复合金属纳米颗粒阵列或者贵金属/半导体/金属三明治纳米结构表面继续进行组装，得到三层或三层以上三维复合金属纳米颗粒阵列或金属/半导体复合纳米结构。

优选地，所述二维金属纳米颗粒阵列的形状包括三角状、碗状、环状和网格状。

优选地，所述金属纳米颗粒包括银纳米颗粒、金纳米颗粒。

优选地，所述二维半导体薄膜材料包括：石墨烯、二硫化钼、黑磷。

优选地，所述用于进行激光轰击的基底为透明的优良热导体，包括：Al₂O₃、石英玻璃、ITO玻璃。

一种三维复合金属纳米颗粒阵列，采用上述的方法制备得到。

上述技术方案具体的可包括如下方案：

方案一，