[发明专利]一种二轴对称多孔腔状阵列结构及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米复合材料微加工技术领域，公开了一种二轴对称多孔腔状阵列结构及其制备方法。该多孔腔状阵列结构包括若干金纳米碗，每个所述金纳米碗周围均均匀分布有6个金纳米碗；所述每个所述金纳米碗的侧面均设有若干4个小孔；所述小孔设于每个金纳米碗上与另一个金纳米碗的邻近处，且每个金纳米碗上的4个小孔两两相对；彼此相邻的两个所述金纳米碗，其邻近处均设有小孔或均不设有小孔所述多孔腔状阵列结构呈二轴对称。本发明的多孔腔状阵列结构扩大了热点范围，并呈二轴对称，有利于纳米结构阵列的应用。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料微加工技术领域，尤其涉及一种二轴对称多孔腔状阵列结构及其制备方法。

背景技术

在过去数十年里，具有特殊尺寸和形貌的周期性纳米结构阵列在能量转换和能量储存方面的应用引起了广泛的关注。由于其独特的光学性质，贵金属纳米结构阵列被广泛应用于纳米光子学、光学传感、纳米反应器、表面增强拉曼散射（SERS）等领域。

控制纳米结构的形貌对调节局域表面等离子体共振具有重要作用。由于对称的金属纳米粒子的应用比较广泛，大部分研究都集中于制备对称的金属纳米粒子。而对称性的破坏可以使纳米粒子由于各项异性的形貌而具有特殊的光学活性。近来，制备出了许多减少对称性的纳米结构，如申请号为CN201310656174.9的中国专利文献公开了一种纳米金属球碗阵列结构的制备方法，包括以下步骤：（1）对基片进行亲水性处理；（2）选择直径大小均匀一致的纳米乳胶溶液，利用旋涂法或提拉法在步骤（1）中经过亲水处理的极片上自组装单层紧密排列的纳米球阵列；（3）在步骤（2）所得到的纳米球阵列上，镀金属膜；（4）利用具有粘性、易固化成型或易操作低成本的材料将步骤（3）中表面镀金属膜的纳米阵列从基片上剥离下来；（5）利用具有腐蚀性的有机溶剂或反应离子刻蚀技术将步骤（4）中剥离下来的纳米球去除掉，即获得纳米金属球碗阵列结构。由于表面等离子体共振可调，通过该发明制得的对称性降低的纳米碗结构呈现出许多有趣的特点，例如，它不仅具有高度可调的光学特点，而且其光学活性依赖于入射角度和偏振。不过，这种纳米碗阵列结构的热点仅局限于相邻纳米碗之间的间隙中，这会影响该纳米金属球碗阵列结构的应用，如会限制其作为SERS基底使用时SERS检测的灵敏度；此外，纳米结构阵列的对称性对其光学性能有着重要影响，而包括该发明制得的纳米金属球碗阵列结构在内，通过现有技术制备的纳米碗阵列多为六轴对称（即阵列中的每个纳米粒子有六条对称轴）结构，而没有二轴对称（即阵列中的每个纳米粒子有两条对称轴）结构，这对其应用产生了限制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种二轴对称多孔腔状阵列结构及其制备方法。该二轴对称多孔腔状阵列结构扩大了热点范围，并呈二轴对称，有利于纳米结构阵列的应用。

本发明的具体技术方案为：

一种二轴对称多孔腔状阵列结构，包括若干金纳米碗，每个所述金纳米碗周围均均匀分布有6个金纳米碗；每个所述金纳米碗的侧面均设有4个小孔；所述小孔设于每个金纳米碗上与另一个金纳米碗的邻近处，且每个金纳米碗上的4个小孔两两相对；彼此相邻的两个所述金纳米碗，其邻近处均设有小孔或均不设有小孔。

现有的纳米碗阵列结构，其等离子体共振效应的热点仅分布在相邻纳米碗之间的间隙中；而本发明的多孔腔状阵列结构，通过在每个纳米碗的侧面设置小孔，使热点不仅分布在相邻纳米碗之间的间隙中，还存在于每个小孔的周围，因而扩大了热点的分布范围，有利于该阵列结构的应用，例如，当其作为SERS基底应用时，可以增大SERS检测的灵敏性。

此外，本发明的多孔腔状阵列结构呈二轴对称，其光学性能与现有的六轴对称的纳米碗阵列结构有所不同，因而会有不同的应用，拓宽了纳米碗阵列结构的应用范围，例如，本发明的二轴对称的纳米碗阵列可应用于角分辨SERS，而六轴对称的纳米碗阵列不能用于该领域。

作为优选，所述每个金纳米碗的内径为300~400nm，每个小孔直径为50~100nm。