[发明专利]一种表面等离激元纳米钉结构的规模化可控制备方法

摘要

本发明提供了一种表面等离激元纳米钉光电材料的可控制备方法。这种纳米材料的尺寸可控制在亚波长尺度，具有良好的局域表面等离激元共振效应，其光学、电学及力学等特性均可调控。该等离激元纳米钉由两部分组成，分别为银纳米棒或银‑金‑银合金纳米棒和生长在纳米棒上的近似等边三角形纳米银薄片。纳米棒的长度控制在20纳米至30微米之间，直径控制在10纳米至200纳米之间。三角形纳米银薄片的边长控制在20纳米至2微米之间，三角板的尺寸小于等于纳米棒的长度。该等离激元纳米钉光电材料具有光谱可调谐、窄带共振增强效应及高Q值等特性。这些特性使得银纳米钉具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种表面等离激元纳米钉结构的规模化可控制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：方法1：主干为银纳米棒的表面等离激元纳米钉的合成：a.光照诱导生成银十面体核以控制银纳米棒粗细：配制弱还原剂A、光催化剂B、硝酸银和表面活性剂C的混合水溶液，然后向该混合水溶液中快速加入强还原剂D，当加入强还原剂D的溶液由淡黄色变为亮黄色，即大量的银离子被还原成银单质时，加入刻蚀剂E，光照0.1‑5h，在E的筛选作用下，各向同性的颗粒被刻蚀成银离子，同时在光的牵引作用下，银离子吸附在十面体表面，生成高产率的银十面体，得到银十面体核水溶液Ⅰ；b.将得到的银十面体核水溶液Ⅰ化学还原，使银十面体核沿纵轴方向生长成为银纳米棒：将弱还原剂A和表面活性剂C的混合水溶液置于70‑120℃条件下加热得具有还原性的溶液，向该溶液中加入银十面体核水溶液Ⅰ，并多次加入硝酸银溶液，被还原的银离子沿着银十面体的纵轴进行多轮生长，得到银纳米棒水溶液Ⅱ；c.银棒表面缺陷处生长形成表面等离激元纳米钉：将硝酸银和表面活性剂C充分溶于二甲基甲酰胺DMF中，得到溶液Ⅲ；将银纳米棒水溶液Ⅱ充分洗涤，并加入表面处理剂F，得到溶液Ⅳ，原本光滑的银纳米棒表面被表面处理剂F处理清洗后形成一个或多个缺陷；将其与溶液Ⅲ与Ⅳ充分混合，并置于60～150℃的条件下充分反应，游离的银离子在缺陷处被还原，并在C的吸附作用下生成三角板，即得到表面等离激元纳米钉DMF‑水混合溶液；d.电泳方法分离纳米钉和杂质以进一步实现形貌可控：在电泳槽的制胶槽内加入浓度为1.5％的琼脂糖凝胶，室温下静置直至凝胶完全凝固，取下胶带，将凝胶及内槽放入电泳槽中，添加电泳缓冲液至超过胶板1‑2mm为止，将表面等离激元纳米钉DMF‑水混合溶液加入胶板的样品槽中，对电泳槽通电进行电泳，纳米球颗粒的粒径比纳米钉尺寸要小的多，因此纳米球运动速度快，纳米钉的运动速度慢，从而可将纳米球等杂质和纳米钉分开，得到均匀分散的表面等离激元纳米钉，进一步实现形貌可控。