專利名稱：一種在導(dǎo)電玻璃上制備多種形貌金屬納米顆粒薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米顆粒薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
納米貴金屬顆粒由于其特殊的光學(xué)特性，即表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)，及其良好的生物相容性，在生物光學(xué)傳感、醫(yī)學(xué)診斷、臨床治療等領(lǐng)域顯示出巨大應(yīng)用前景。球形納米金顆粒具有一個(gè)SI3R吸收峰，位于520nm左右，棒狀納米金顆粒擁有長(zhǎng)軸和短軸方向兩個(gè)幾何參數(shù)，其吸收譜有兩個(gè)sra吸收峰，其中長(zhǎng)軸峰隨縱橫比及環(huán)境折射率變化非常敏感。三角形納米銀顆粒擁有三個(gè)SPR吸收峰，其中面內(nèi)偶極共振峰隨邊長(zhǎng)厚度比及環(huán)境折射率變化非常敏感。這些局域介電環(huán)境依賴的共振光吸收及電場(chǎng)增強(qiáng)特性使得不同形貌的納米貴金屬顆粒在生物傳感及醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域有很大的發(fā)展前景。近年來，電子設(shè)備以及生物芯片的尺寸越來越小，而檢測(cè)靈敏度卻越來越高，膠體狀態(tài)的納米顆粒由于難以器件化，而無法滿足方便、快捷的進(jìn)行生物傳感和醫(yī)學(xué)診斷的需要，所以研究固體薄膜狀態(tài)的納米顆粒陣列，已經(jīng)成為生物傳感領(lǐng)域的必然趨勢(shì)。目前，制備納米顆粒薄膜的方法比較多，都是基于平面和立體的堆積木方式組裝； 途徑主要是電鍍，化學(xué)等方法；使用的基板也不相同，有金屬、玻璃、塑料等。相比之下，使用透明的玻璃基板，利用化學(xué)方法進(jìn)行電荷吸附，逐層進(jìn)行組裝，具有制備過程簡(jiǎn)單、操作容易、使用方便、光學(xué)特性保持良好的特點(diǎn)。這種方法是通過對(duì)玻璃基板進(jìn)行處理，改變玻璃基板的帶電特性，使得此玻璃基板的帶電特性與納米顆粒相反，然后將金屬納米顆粒通過電荷相吸引的方式固定在玻璃基板上。目前經(jīng)常使用的玻璃基板主要有金膜玻璃和氧化銦錫膜玻璃(ITO)。由于不同納米顆粒的帶電特性及光學(xué)特性不相同，所以將不同形貌、不同種類的納米顆粒制備成納米薄膜具有重要的意義。而目前已有的方法通常只是制備單一形貌的球狀納米金或棒狀納米金顆粒。本發(fā)明在使用透明玻璃基板，利用化學(xué)方法進(jìn)行電荷吸附，逐層進(jìn)行組裝的基礎(chǔ)上，通過改變組裝物質(zhì)和化學(xué)方法，成功的將球狀和棒狀納米金顆粒組裝在同一基片上，制備成混合薄膜，也可用于銀納米三角顆粒薄膜的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在ITO導(dǎo)電玻璃上制備多種形貌貴金屬納米顆粒薄膜的方法，通過改變ITO導(dǎo)電玻璃表面帶電特性，將不同形貌的金、銀納米顆粒制備成納米顆粒薄膜；制得的納米顆粒薄膜保持了良好的納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的(1)制備納米金(球狀或棒狀)薄膜的步驟a)將ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗10-20分鐘。b)將 ITO 玻璃浸入 5-20mM linear polyethyleneimine (LPEI)和 0· 1-0. 5M NaCl 的混合水溶液中1-3小時(shí)。
c)將 ITO 玻璃浸入 5_20mM Poly sodium styrene sulfonate (PSS)和 0· 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小時(shí)。d)處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，浸入納米金(球狀或棒狀)膠體溶液中 10-15小時(shí)。e)將上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10_30分鐘，然后再浸入納米金(球狀/棒狀)膠體溶液30-60分鐘。f)重復(fù)步驟e)，直到獲得滿意的涂覆效果。(2)制備同時(shí)含有球狀和棒狀納米金薄膜的步驟a)將ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗10-20分鐘。b)將ITO玻璃浸入5-20mM LPEI和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小時(shí)。c)將ITO玻璃浸入5-20mM PSS和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小時(shí)。d)處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，一端浸入球狀納米金膠體溶液中10-15 小時(shí)。e)上步中的ITO玻璃再次浸入5_20mM PSS和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1_3 小時(shí)。f)處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，另一端浸入棒狀納米金膠體溶液中 10-15小時(shí)。g)將上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分鐘，然后再將球狀端浸入球狀納米金膠體溶液30-60分鐘。h)將上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分鐘，然后再將棒狀端浸入棒狀納米金膠體溶液30-60分鐘。i)重復(fù)步驟g)，h)，直到獲得滿意的涂覆效果。(3)制備銀三角形納米顆粒薄膜的步驟a)將ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗10_20分鐘。b)將ITO玻璃浸入5-20mM LPEI和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小時(shí)。c)處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，浸入納米銀三角顆粒膠體溶液中10-15 小時(shí)。d)將上步中的ITO玻璃浸入LPEI溶液10-30分鐘，然后在浸入納米銀三角顆粒膠體溶液30-60分鐘。e)重復(fù)步驟d)，直到獲得滿意的涂覆效果。本發(fā)明解決的技術(shù)關(guān)鍵在于將不同形貌的金、銀貴金屬納米顆粒制備成單一及混合納米顆粒薄膜，并保持了良好的納米顆粒的光學(xué)特性。本發(fā)明的效果體現(xiàn)在(1)本發(fā)明提出了在ITO導(dǎo)電玻璃上制備多種形貌貴金屬納米顆粒薄膜的方法， 制備過程簡(jiǎn)單、快速，設(shè)備要求低，易于大規(guī)模生產(chǎn)。(2)采用本發(fā)明技術(shù)所制備的多種形貌貴金屬納米顆粒薄膜，良好的保持了納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)。(3)本發(fā)明所制備的多種形貌納米顆粒薄膜，可以直接用于傳感芯片制備及光譜檢測(cè)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式一將ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗15分鐘。將ITO 玻璃浸入IOmM LPEI和0. 2M NaCl的混合水溶液中2小時(shí)。將ITO玻璃浸入IOmM PSS和 0. 2M NaCl的混合水溶液中2小時(shí)。處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，一端浸入球狀納米金膠體溶液中12小時(shí)。上步中的ITO玻璃再次浸入IOmM PSS和0. 2M NaCl的混合水溶液中2小時(shí)。處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，另一端浸入棒狀納米金膠體溶液中12 小時(shí)。將上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液20分鐘，然后再將球狀端浸入球狀納米金膠體溶液40分鐘。將上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液20分鐘，然后再將棒狀端浸入棒狀納米金膠體溶液40分鐘。重復(fù)前面兩個(gè)步驟，直到獲得滿意的涂覆效果。制備好的納米薄膜同時(shí)含有球狀和棒狀納米金顆粒，吸收光譜測(cè)試結(jié)果表明，納米薄膜同時(shí)具有良好的球狀和棒狀納米金顆粒的光學(xué)特性。實(shí)施方式二 將ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗20分鐘。將ITO 玻璃浸入IOmM LPEI和0. IM NaCl的混合水溶液中3小時(shí)。處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，浸入三角形納米銀膠體溶液中15小時(shí)。將上步中的ITO玻璃浸入LPEI溶液10分鐘，然后再浸入三角形納米銀膠體溶液40分鐘。重復(fù)上一步，直到獲得滿意的涂覆效果。制備好的納米薄膜含有三角形納米銀顆粒，吸收光譜測(cè)試結(jié)果表明，納米薄膜具有很好的三角形納米銀顆粒的光學(xué)性質(zhì)。實(shí)施方式三將ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗15分鐘。將ITO 玻璃浸入IOmM LPEI和0. IM NaCl的混合水溶液中2小時(shí)。將ITO玻璃浸入IOmM PSS和 0. IMNaCl的混合水溶液中1. 5小時(shí)。處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，浸入球狀納米金和棒狀納米金的混合膠體溶液12小時(shí)，將上部中的ITO玻璃浸入PSS溶液中20分鐘，超純水清洗后，再浸入球狀納米金和棒狀納米金的混合膠體溶液40分鐘。重復(fù)上一步，知道獲得滿意的涂覆效果。制備好的納米薄膜同時(shí)含具有球狀納米金顆粒和棒狀納米金顆粒， 吸收光譜測(cè)試結(jié)果表明，納米薄膜具有很好的混合狀態(tài)球形納米金顆粒和棒狀納米金顆粒的光學(xué)性質(zhì)。
權(quán)利要求
1. 一種在導(dǎo)電玻璃上制備多種形貌金屬納米顆粒薄膜的方法，其特征在于，該方法包括以下幾個(gè)分類(1)制備納米金球狀或棒狀薄膜的步驟a)將氧化銦錫hdium-TinOxide-ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗10-20分鐘；b)將ITO 玻璃浸入 5-20Mm 聚乙烯亞胺 linear polyethyleneimine-LPEI 和 0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小時(shí)；c)將ITO 玻璃浸入 5-20mM 苯乙烯磺酸鈉 Poly sodium styrene sulfonate-PSS 和 0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1_3小時(shí)；d)處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，浸入納米金球狀或棒狀膠體溶液中10-15小時(shí)；e)將上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分鐘，然后再浸入納米金球狀/棒狀膠體溶液30-60分鐘；f)重復(fù)步驟e)，直到獲得涂覆效果；(2)制備同時(shí)含有球狀和棒狀納米金薄膜的步驟a)將ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗10-20分鐘；b)將ITO玻璃浸入5-20mMLPEI和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小時(shí)；c)將ITO玻璃浸入5-20mMPSS和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小時(shí)；d)處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，一端浸入球狀納米金膠體溶液中10-15小時(shí)；e)上步中的ITO玻璃再次浸入5-20mMPSS和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1_3小時(shí)；f)處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，另一端浸入棒狀納米金膠體溶液中10-15小時(shí)；g)將上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分鐘，然后再將球狀端浸入球狀納米金膠體溶液30-60分鐘；h)將上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分鐘，然后再將棒狀端浸入棒狀納米金膠體溶液30-60分鐘；i)重復(fù)步驟g)，h)，直到獲得滿意的涂覆效果；(3)制備銀三角形納米顆粒薄膜的步驟a)將ITO導(dǎo)電玻璃在超聲清洗機(jī)中分別使用肥皂水和超純水清洗10-20分鐘；b)將ITO玻璃浸入5-20mMLPEI和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小時(shí)；c)處理過的ITO玻璃經(jīng)過超純水清洗后，浸入納米銀三角顆粒膠體溶液中10-15小時(shí)；d)將上步中的ITO玻璃浸入LPEI溶液10-30分鐘，然后在浸入納米銀三角顆粒膠體溶液30-60分鐘；e)重復(fù)步驟d)，直到獲得涂覆效果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在導(dǎo)電玻璃上制備多種形貌金屬納米顆粒薄膜的方法，該方法是在對(duì)氧化銦錫(Indium-Tin Oxide-ITO)導(dǎo)電玻璃表面進(jìn)行涂層處理的過程中，加入不同形貌的金、銀納米顆粒，進(jìn)而將不同形貌的納米顆粒涂覆在ITO導(dǎo)電玻璃上，在ITO導(dǎo)電玻璃表面進(jìn)行處理，使ITO導(dǎo)電玻璃表面的帶電特性改變。當(dāng)ITO導(dǎo)電玻璃表面帶不同的電荷，不同形貌的納米顆粒會(huì)被吸附在此處理過的ITO導(dǎo)電玻璃表面上，從而改變ITO導(dǎo)電玻璃的光學(xué)性質(zhì)，使其同時(shí)具有不同形貌納米顆粒特有的光學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明通過增加處理的次數(shù)，控制納米顆粒薄膜的厚度。
文檔編號(hào)C03C17/10GK102432187SQ201110229390
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者孫璋, 朱鍵, 李劍君, 趙軍武 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)