納米粒子作為構筑精細結構和器件的基本材料單元,在光電器件等領域具有巨大的應用前景。因而納米粒子的精確組裝與圖案化組裝成為納米科技研究領域的一個熱點。
在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支持下,中國科學院化學研究所綠色印刷重點實驗室和有機固體重點實驗室的科研人員在納米粒子制備、組裝和應用領域開展了廣泛深入的研究。通過結構設計,控制基材的表面實現了乳膠納米粒子的打印圖案化組裝(J. Mater. Chem. 2009, 19, 5499-5502)。進一步利用超疏水低粘附基材進行乳膠粒子組裝制備了窄帶隙光子晶體(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17053-17058),并發展了不同納米粒子圖案化組裝結構的應用(Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7258-7262;Lab Chip 2012, 12, 3089-3095;Angew. Chem. Int. Ed .2013, 52, 7296-7299)。
在以上研究的基礎上, 他們通過構筑微米尺度的模板結構,實現了對基材表面液膜破裂行為的控制,得到了形貌可控的微米線狀高分子圖案(Small 2013, 9,722-726)。進一步將對液膜破裂的控制與打印過程中的液滴調控相結合,利用咖啡環效應成功得到線寬為5-10 μm的金屬納米粒子圖案(Adv. Mater. 2013, 25,6714-6718)。基于以上研究成果,他們提出了一種通過控制液膜破裂實現多種納米粒子大面積精確組裝的普適方法(圖1),并研究了銀納米粒子組裝后在等離子光波傳輸方面的應用(圖2)。這種新型圖案化技術可以簡便地進行納米粒子微、納米尺度圖案的精確組裝,可以通過“印刷”方式大面積制備納米粒子組裝的精細圖案和功能器件,乃至實現單個納米粒子的組裝與圖案化,對印刷技術的功能化和器件化發展具有重要意義。該研究結果發表在近日出版的Adv. Mater.2014, 26,2501-2507上, 并被選為封面論文,前期已申請國際(PCT)發明ZL。
銀納米粒子在硅片上的圖案化組裝與當期封面
基于銀納米粒子不同組裝線寬與光波導傳輸的關系
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