[发明专利]多枝树形等离激元波导复合纳米结构合成及光学操控方法

摘要

本发明包括一种多枝树形等离激元波导复合纳米结构的合成及其光学操控方法，该合成方法包括多个步骤，每个步骤均可精确控制。树形纳米结构的主干和在其上生长的枝状纳米结构的粗细均可精确控制，在树形纳米结构表面叠加有壳或无壳的量子点形成量子点复合树形纳米结构，无壳量子点可用于化学催化、环境监测、生物传感等应用。光从纳米线一端入射，经纳米线及枝状结构，激励有壳量子点发光，可用于遥感拉曼、新型激光器等应用。通过光学操控可改变入射光的强度和偏振态，控制特定区域的量子点发光，可消除散射中心之间干涉衍射效应产生的串扰效应，从而可用于亚波长的高分辨率探测。

主权项

1.一种多枝树形等离激元波导复合纳米结构的合成方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：树形纳米结构的合成：a.化学还原法合成粗细可控的银纳米线以作为树形纳米结构的主干：配制硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮PVP和氯化钠的乙二醇混合溶液，硝酸银在反应体系中的浓度为0.001‑5mmol/L，并在高温下充分反应1‑8h，得到银纳米线溶液Ⅰ；b.清洗处理银纳米线使其表面形成缺陷：将所述的银纳米线溶液Ⅰ充分洗涤2‑3次后加入表面处理剂A，充分混合并搅拌，原本光滑的银纳米线表面被处理剂清洗后形成一个或多个缺陷，得到银纳米线溶液Ⅱ，即为树形纳米结构的主干；c.在银纳米线表面缺陷处生长粗细可控的枝状纳米结构以形成树形纳米结构：配制硝酸银、PVP、弱还原剂B和光催化剂C的混合水溶液，充分混合并搅拌，然后向混合溶液中一次性快速加入强还原剂D，并立即用单波长窄线宽蓝光光源光照，蓝光诱导生成高产率的银十面体，在避光条件下继续搅拌，得到树枝的前驱体溶液Ⅲ；d.将所述树枝的前驱体溶液Ⅲ、银纳米线溶液Ⅱ充分混合，置于白光光源下持续光照，在光照条件下，银晶种表面活性提高，相互连接并在纳米线表面缺陷处持续生长形成银纳米树枝结构，得到树形纳米结构溶液；步骤2：量子点复合树形纳米结构的合成：a.无壳量子点合成：将氧化铬、硬脂酸和十八烯ODE的混合溶液加热到170‑230℃，待溶液冷却至室温，加入十八胺ODA和三正辛基氧膦TOPO，在氩气保护下将混合溶液加热到250‑330℃，在此温度下，将硫、硒或碲溶于磷酸三丁酯TBP中，硫、硒或碲单质在反应体系中的浓度为0.001‑10mmol/L；接着用ODE稀释得到混合溶液Ⅳ，将混合溶液Ⅳ迅速注入反应体系中，反应混合溶液冷却至室温，得到无壳量子点溶液；b.核壳包裹量子点合成：将纳米晶E的乙烷溶液与ODA和ODE充分混合，并对反应体系抽真空，去除体系中的己烷和残留的空气，接着通入氩气，在高温下注入镉溶液，反应5‑10min后注入硫的ODE溶液，充分反应后冷却至室温，得到硫化镉包裹的量子点溶液；c.去除树形纳米结构表面封盖剂使其表面易于叠加量子点：将树形纳米结构溶液高速离心1‑2次，去除树枝表面的封盖剂，并配制成浓度为0.001‑10mmol/L的溶液Ⅴ；将无壳和核壳包裹的量子点溶液高速离心2‑3次，并配置成浓度为0.001‑10mmol/L的水溶液Ⅵ；d.量子点修饰与转相以使其易于叠加在树形纳米结构表面：将双硫醇键分子溶解在水中，配制成浓度为0.001‑10mmol/L的溶液，将其与溶液Ⅵ混合并充分搅拌，确保双硫醇键分子一端的硫醇键完全吸附在量子点表面，另一端硫醇键裸露在去离子水中，将离心后的量子点溶解在有机溶剂F中，得到浓度为0.001‑10mmol/L的混合溶液Ⅶ；将两亲性分子的乙醇溶液滴入溶液Ⅶ中，直到形成絮状物，通过高速离心提取出絮状沉淀，将其溶解在去离子水中，得到溶液Ⅷ；e.形成量子点复合树形纳米异质结构：将溶液Ⅴ和溶液Ⅷ混合，搅拌1‑2h，确保溶液中裸露的硫醇键与溶液Ⅴ中的树形纳米结构充分吸附，最终合成随机结合的枝状的树形纳米结构和在其表面绑定的量子点共同形成的纳米复合异质结构，进而实现发光增强或淬灭，以及电学肖特基接触或欧姆接触，产生热电子效应。