静电自组装技十大玩彩信誉平台术及其应用
栏目:企业动态 发布时间:2020-05-15 04:23
静电自拼装技能及其操纵_资料科学_工程科技_专业材料。李小甫等:静电自拼装技能及其操纵 静电自拼装技能及其操纵! 李小甫 余海湖 姜德生 (武汉理工大学光纤传感技能磋商核心...

  静电自拼装技能及其操纵_资料科学_工程科技_专业材料。李小甫等:静电自拼装技能及其操纵 静电自拼装技能及其操纵! 李小甫 余海湖 姜德生 (武汉理工大学光纤传感技能磋商核心 武汉 430070 ) 摘 要 静电自拼装技能有很众长处:工艺简陋,能正确控

  李小甫等:静电自拼装技能及其操纵 静电自拼装技能及其操纵! 李小甫 余海湖 姜德生 (武汉理工大学光纤传感技能磋商核心 武汉 430070 ) 摘 要 静电自拼装技能有很众长处:工艺简陋,能正确担任膜厚,每层膜厚都能担任正在 分子级程度,膜的安宁性较古代措施有较大普及,合用于筑设大面积的薄膜器件。本文综 述了静电自拼装技能的特色、留心事项及其操纵前景。 合头词 分子器件,静电自拼装,薄膜,平面光波导 0 弁言 跟着集成电途技能的飞速生长,微细加工技能 以及光刻蚀资料依然得到了宏壮的进取。超大领域 集成技能急迅生长,使电子元件的尺寸进入了亚微 米量级。然而普及集成度,缩小元器件尺寸的步调 仍正在向前 迈 进,以 适 应 智 能 化 计 算 机 发 展 的 需 要。 分子器件 代 替 电 子 元 件 无 疑 已 成 为 时 代 发 展 的 要 求。然而,若何造成具有特定尺寸,而且粒度匀称分 布的纳米资料,继而拼装因素子器件,不绝是科研工 作家辛勤治理的题目。Wagner 等人通过静电自组 装技能合成了具有电荷通报功用的配合物分子梭, 其已具有开合功用。Sche mi d 等人诈骗特定的配位 体,告捷地制备出匀称散布的由55 个金原子构成的 金纳米 粒 子。 如 果 以 这 种 金 纳 米 粒 子 做 成 分 子 器 件,其分子开合的密度将比普通半导体普及105 # 106 倍。英邦巴斯大学诈骗静电自拼装技能告捷地 合成了众孔的纳米机合的文石。静电自拼装技能是 一种自下而上,由小而大的制制偏向,即从原子或分 子级入手下手完好地构制器件。这是筑设极微标准器件 的很有性命力的前沿磋商偏向,同时也是一项极富 离间性和极富吸引力的事务[1 ]。 1 静电自拼装技能的原 理、特色及拼装进程 自拼装技能开始由Sagi v 等 人[2 ]于1980 年报道。它是指原 子或分子正在基片上自觉地陈设成 一维、二维或三维有序空间机合的进程,其所造成的 纳米资料具有很众特别的性子。1991 年,Decher 等 人[3 ]报道了具有相反电荷的聚电解质靠静电引力 贯串而 形 成 了 众 层 薄 膜。 如 果 对 组 装 过 程 加 以 控 制,一律可能拼装出具有特定功用的分子器件。这 种措施首要是基于水溶液中带正电荷和带负电荷的 分子正在外外预先带电荷的基片上瓜代吸附并造成离 子键,所获得的众层薄膜资料的性子则取决于每一 单层分子的性子和各层薄膜的拼装挨次。图1 为静 电自拼装技能的拼装示企图(以 PSS 聚积物/Ti O2 纳米粒子为例)。 将外外带负电荷的基片浸入带正电荷的聚电解 质PDDA 溶液中一段时光,然后用去离子水彻底清 洗清洁,并用氩气或氮气吹干,再把基片浸入带负电 荷的聚电解质PSS 溶液中,取出基片后再次用去离 子水彻底洗濯,用氩气或氮气吹干。然后把基片浸 入 Ti O2 胶体溶液中,正在静电引力的效力下,Ti O2 胶 体粒子便吸附到基片外外,此时,被 Ti O2 胶体粒子 所笼盖的基片外面面的净电荷变为正电荷。将基片 从 Ti O2 溶液中取出,用去离子水洗濯后,再浸入阴 离子聚积物 PSS 水溶液中,十大玩彩信誉平台因为静电引力的效力, 阴离子聚电解质又被吸附到 Ti O2 胶体粒子的外外, 同时外面面的净电荷变为负电荷。将基片从阴离子 聚积物水溶液中取出后,用去离子水彻底洗濯。不 断反复以 上 过 程,即 可 制 得 众 层 自 组 装 复 合 薄 膜。 有法则的众层拼装的合头是各吸附层的电荷要瓜代 相反,这取决于对基片洗濯的彻底水平和溶液的参 数,彻底洗濯的宗旨是确保惟有强静电吸引效力的 单层保存正在基片上。静电自拼装进程中所行使的去 离子水的电阻率大约为18 M$·c m,同时,去离子水 ! 湖北省自然科学基金(2001J 2015 )资助项目。 男,1965 年生,硕士;磋商偏向:平面光波导器件;合系人。 (收稿日期:2001- 02- 09 ) — 51 — 高技能通信 2002 .11 的p H 值应调动到跟阳离子和阴离子溶液的p H 值 好像[4 ]。溶液的p H 值越大,反响进程越速,但这会 使溶液 产 生 不 均 一 的 浸 淀,影 响 自 组 装 的 顺 利 进 行[5 ]。现将几种自 组 装 体 系 溶 液 的 p H 值 列 外 如 下: 0- 荷电基片,1- PDDA 层,2 、4- PSS 层,3 、5- Ti O2 纳米粒子 图! 静电自拼装挨次示企图 静电自拼装系统 PSS/Ti O2 PDDA/Ti O2 PDDA/CdS PDDA/PBS PDDA/f ulleral PDDA/PS~ 119 溶液的p H 值 4 .5 ~6 .8 10 8 .5 10 9 5 静电自拼装技能有很众特别的长处,比方:可对 浸积进程或膜机合举行分子级担任;薄膜与基片以 及薄膜中层与层之间的贯串力很强,这使得膜的稳 定性较LB 膜有极大普及;薄膜散布匀称而且其厚 度不受束缚;薄膜孕育进程具有很好的反复性;合用 界限广,外面上以为,任何带相反电荷的分子都能以 该法拼装成膜;静电自拼装不受基片尺寸和形态的 束缚;摆设简陋,等等。因而,静电自拼装技能是其 他技能无法相比的。它是制备高质料众层薄膜和分 子器件的最佳选拔。 2 基片惩罚 前已述及,正在静电自拼装进程之前,应预先使基 片带上电荷,电荷的众少直接影响众层薄膜的厚度。 磋商发掘:各层薄膜的厚度取决于第一吸附层的电 荷密度和第二吸附层溶液的离子强度,第一吸附层 的电荷密度可由调治p H 值来担任。基片外外既可 带正电荷也可带负电荷,这取决于静电自拼装的需 要。现对 石 英 和 硅(111 )基 片 的 处 理 过 程 说 明 如 下[6 ]: (1 )带负电荷基片的制备 正在吸附之前,对石英和硅(111 )基片举行妆点。 ① 将基片浸入 H2 O/H2 O2/NH4 OH(v/v 5I 1 I 1 )的混杂物(40 C )中30 mi n ; ② 用去离子水或超声波洗濯基片; ③ 将基片浸入热的 H2 O2/H2SO4(v/v 3I 7 )的 混杂溶液中30 mi n ; ④ 用去离子水或超声波洗濯基片; ⑤ 将基片置入干燥箱中,正在80 C 下干燥1h 或 用氮气吹干。 (2 )带正电荷基片的制备 ① 将基片浸入 H2 O/H2 O2/NH4 OH(v/v 5I 1 I 1 )的混杂物(40 C )中30 mi n ; ② 用去离子水或超声波洗濯基片; ③ 将基片浸入热的 H2 O2/H2SO4(v/v 3I 7 )的 混杂溶液中30 mi n ; ④ 用去离子水或超声波洗濯基片; ⑤ 用甲醇、甲醇/甲苯(v/v 1I 1 )和甲苯递次冲 洗基片; ③ 将基片浸入5 % 的 TMS 溶液中15h ; ① 将基片取出之后放入热的甲苯溶液中加热 1h ; ③ 用甲苯、甲苯/甲醇(v/v 1I 1 )和甲醇永别冲 洗2 mi n ; ② 用去离子水彻底洗濯基 片,以 除 去 残 存 的 TMS ; ① 将基片置入干燥箱中,正在80 C 下干燥1h 或 用氮气吹干。 — 52 — 李小甫等:静电自拼装技能及其操纵 3 静电自拼装资料 静电自拼装技能普通用于有机、无机分子以及 有以下几个特色: (1 )带正电荷的聚积物分子包覆胶 状 Au 纳米粒子并使其安宁,然后通过静电吸附作 用与带负电荷的聚积物分子贯串; (2 )每一层薄膜的 浸积时光惟有几分钟,这比其他职员报道的浸积时 大分子、小分子的自拼装。然而,现正在人们还无法利 用静电自拼装技能拼装诸如生物大分子/无机片层、 纳米粒子/无机片层等复合膜[7 ]。要思使自拼装能 间(从1h 到24h )少得众;(3 )该技能可用来将胶状 金属纳米离子正在纳米标准上,拼装成众层薄膜,这类 薄膜具有极其匀称的外外和极低的粗劣度。初次获 顺手举行,每一种自拼装系统中的两种物质起码有 得了高电阻率的三维超点阵资料,其电阻率与优质 一种 是 聚 合 物。 例 如:PDDA/Ti O2 ,PDDA/CdS, PSS/Ti O2 等等。同时,因为聚积物分子量很大,因 此,它可能起着增大膜厚的效力。如许,咱们一律有 或许拼装膜厚正在1!m 以上的平面光波导[8 ]。跟着 人们对静电自拼装技能的进一步知道,必将有更众 的静电自拼装系统显露,由此而造成的分子器件可 以正在分子程度上杀青对光、电、声、磁等信号的转换 与惩罚。 4 静电自拼装技能的操纵 金属块体具有好像的数目级。电导测定声明,15 层 的5n m Au 胶粒薄膜的电阻率为5 .4 10 -6 #·c m。 其它,Au 胶粒包覆了电解质 PDDA,因为金属和电 解质两种介质的费米能级分别,使得金属- 电解质界 面造成双 电 层,这 种 双 电 层 的 电 容 相 当 高,约 为 50 !F/c m。通过对双电层举行简陋充电,很容易获得 高电场(几个107 V/c m)和大面积电荷。 !.$ 光分束器 用静电自拼装技能可能拼装成餍足人们必要的 百般光波导器件,比方1 8 途分束器。L . Larah 等 人[10 ]用加盖章章的体例正在基片外外上接触印刷加 90 年代以前,人们从事静电自拼装技能的事务 首要集结正在对静电自拼装膜的成膜性磋商,如成膜 性、选拔性、安宁性、取向性等。磋商的靠山人人以 外外妆点为宗旨。90 年代此后,跟着百般介观外象 以及测试仪器的普通操纵,人们逐步转到对膜的功 能性磋商,静电自拼装技能的磋商及操纵才获得了 工图形。的确措施是先制制1 8 途的sta mp 印章。 然后将烷烃硫醇(Al kanet hi ol )涂正在印章的隆起片面 (隆起片面为1 8 途的分束器的形态),然后把印章 盖正在单层膜( 预 先 组 装 )的 基 片 上,基 片 上 形 成 了 1 8 途分束器的图形。将带有印章图形的基片放入 待拼装的溶液中,惟有有印章图形的区域智力吸附 长足的生长。 !. 发光器件 近年来,有机发光二极管(LED )因为成 本 低、能 耗少、摆设简陋,非常是正在彩色大屏幕显示方面具有 宏壮的操纵前景。用静电自拼装法制备半导体纳米 一层膜。一直反复上述进程就可能获得1 8 途的 分束器。图2 为 1 8 途的光分束器的机合图,P0 为输入光,其他为输出光,个中囊括7 个 Y 分支单 元。这种分束器的首要墟市是用于光联搜集的无源 双星编制。 粒子/聚积物薄膜,既可担任纳米尺寸而调治波长, 又可通过 改 变 聚 合 物 种 类 而 优 化 电 学 及 空 穴 的 传 输。美邦 MI T 的 Rubner 磋商小组[8 ]用邻菲罗啉的 钌配合物与质子化的聚氨基乙烯(PEI )自拼装成众 层异质机合膜,其 LED 的开启电压为3 V 足下,发 光亮度为5 20cd/m2 ,亮子功效为0 .005 ;若是将 上述钌配合物与PPV 自拼装成膜此后,其发光亮度 有较大普及,亮度可达70 110 cd/m2 ,亮子功效为 0 .05 。 !.# 导电薄膜 导电薄膜正在集成电途中有很好的操纵前景。姜 德生等人[9 ]用带正电荷的 PDDA 包覆的胶状金属 Au 纳米粒子和带负电荷的 PS- 119 ,通过静电自组 装措施瓜代拼装成了众层导电薄膜。他们的磋商具 图# 光分束器 由此可睹,用这种措施可能制制任何图形的平 面光波导器件。 — 53 — 高技能通信 2002 .11 参考文献: [1 ] Onoda M,Chu ma A,Nakaya ma H,et al . J Phys D : A11l Phys ,1997 ,30 :2364 [2 ] Sagi v J . J Am che m soc ,1980 ,102 :92 [3 ] Decher G,Hong and J D,Sch mitt J . J thin solid Fil m ,1992 ,210(211 ):831 [4 ] Ferreira M,Rubner M F . J macrolecules ,1995 ,28 : 7107 [5 ] Li u Y,Wang A,Claus R . J Phys che m B ,1997 ,101 : 1385 [6 ] 肖敏,刘平贵,龚克成. 高技能通信,2000 ,6 :99 [7 ] Yoshi da M,Prasad P N . che m mater ,1996 ,8 :235 [8 ] Lee J K ,Yoo D S,Handy E S,et al . J A11l Phys lett , 1996 ,69 :168 [9 ] 姜德生,Claus R O. 智能资料、器件、机合与操纵. 武 汉:武汉工业大学出书社,2000 [10 ]Clar k S L ,Montague M,Ha mmond P T. su1ra molecu- l ar science ,1997 ,4 :141 El ect rost aticall y Self- Asse mbl ed techni Iue and its Applicati on Li xi aof u ,Yu Hai hu ,Ji ang Desheng (Lect . Fi ber Optic Sensi ng Technology Center ,Wuhan Uni versit y of Technology ,Wuhan 430070 ) Abst r act Electrostaticall y self- asse mbled techni Cue has lots of advantages . For exa mple ,technics is si mple and t hickness can be controlled i n molecular level . Stabilit y of t hi n fil mis better t han one ’s of traditi onal means . lt is fit f or maki ng t hi n fil m devices . The paper su mmarizes it ’s characteristic ,attenti ve proceedi ng and applied f ore- ground . Key words :Molecular devices ,Electrostaticall y self- asse mbl y ,Thi n fil ms ,Planar optical Wavegui de — 54 — 静电自拼装技能及其操纵 作家: 作家单元: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被援用次数: 李小甫, 余海湖, 姜德生 武汉理工大学光纤传感技能磋商核心,武汉,430070 高技能通信 HIGH TECHNOLOGY LETTERS 2002,12(11) 18次 参考文献(10条) 1.Onoda M;Chuma A;Nakayama H 查看详情 1997 2.Sagiv J 查看详情 1980 3.Decher G;Hong and J D;Schmitt J 查看详情 1992(211) 4.Ferreira M;Rubner M F 查看详情 1995 5.Liu Y;Wang A;Claus R 查看详情 1997 6.肖敏,刘平桂,龚克成 静电自拼装纳米复合膜及其操纵[期刊论文]-高技能通信 2000(6) 7.Yoshida M;Prasad P N 查看详情 1996 8.Lee J K;Yoo D S;Handy E S 查看详情 1996 9.姜德生;Claus R O 智能资料、器件、机合与操纵 2000 10.Clark S L;Montague M;Hammond P T 查看详情 1997(04) 本文读者也读过(9条) 1. 蒲利春.崔旭梅 自拼装技能及其影响成分阐述[期刊论文]-化工新型资料2004,32(10) 2. 蔺显俊.钟安永.陈德本.周宗华.贵春山.LIN Xian-jun.ZHONG An-yong.CHEN De-ben.ZHOU Zong-hua.GUI Chunshun 聚甲基丙烯酸二甲胺基乙酯与酸性金黄的超分子拼装及性子磋商[期刊论文]-高分子资料科学与工程 2001,17(1) 3. 肖敏.刘平桂.龚克成 静电自拼装纳米复合膜及其操纵[期刊论文]-高技能通信2000,10(6) 4. 微/纳米板滞粘附及外外分子自拼装膜改性技能[期刊论文]-江苏大学学报(自然科学版)2005,26(1) 5. 高水英.余来贵 联苯胺盐酸盐和聚阴离子有机超薄膜的制备和外征[期刊论文]-化学磋商与操纵2002,14(6) 6. 李文江.周兵.沙晓祥.孙长青.王子忱.赵慕愚.向前Zi-chen.ZHAO Mu-yu.XIANG Qian 正在固体基质外外制备具有催化活性的含酶分子众层膜[期刊论文]-吉林大 学自然科学学报2000(4) 7. 谢磊.闫永达.曹永智.孙涛.董申.DONG Shen.XIE Lei.YAN Yong-da.CAO Yong-zhi.SUN Tao.FEI Wei-dong. DONG Shen 基于微探针加工技能的分子自拼装进程测验磋商[期刊论文]-板滞工程师2009(8) 8. 史博.章永化.石耀刚.王筑华.SHI Bo.ZHANG Yonghua.SHI Yaogang.WANG Jianhua 原子改观自正在基聚积制备端 磺酸基PS及其与外外阳离子化的SiO2静电自拼装磋商[期刊论文]-资料导报2008,22(9) 9. 林鸿福.林峰 蒙脱土正在聚积物上的操纵[会论说文]-2003 引证文献(18条) 1.李坚 微机担任离子自拼装薄膜镀膜机编制磋商与安排[学位论文]硕士 2007 2.刘志达,唐辉,黄剑,李斌 重氮盐静电自拼装的磋商与操纵[期刊论文]-化工科技 2013(02) 3.蒲利春,崔旭梅 自拼装技能及其影响成分阐述[期刊论文]-化工新型资料 2004(10) 4.黄群武,王一平,胡瑞杰,韩立君 分子器件制制措施磋商起色[期刊论文]-化学工业与工程 2004(03) 5.沈理明,姚筑林,顾仁敖 金纳米粒子的二步电解合成及外外巩固拉曼散射活性磋商[期刊论文]-化学学报 2007(03) 6.戴明虎 超声制备纳米镓钯合金/PMMA复合资料的磋商[学位论文]硕士 2010 7.郭飞 含硫化镉纳米颗粒荧恢复合微球的制备[学位论文]硕士 2006 8.袁淑焕 Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米粒子/壳聚糖复合资料的制备及外征[学位论文]硕士 2009 9.彭影 功用型单体丙烯酸锂正在资料外外的结晶与光接枝聚积磋商[学位论文]硕士 2006 10.金海 不饱和有机分子地道结的制备及其电学功能磋商[学位论文]硕士 2007 11.高乐乐 静电自拼装法固定化溶菌酶修建羊毛抗菌外外[学位论文]硕士 2010 12.郑敏刚 静电自拼装制备聚苯胺/近红外染料复合超分子薄膜的磋商[学位论文]硕士 2009 13.郑敏刚 静电自拼装制备聚苯胺/近红外染料复合超分子薄膜的磋商[学位论文]硕士 2009 14.韩晶 静电自拼装法正在光纤上制备纳米TiO,2薄膜及其光催化功能的磋商[学位论文]硕士 2005 15.赵洪池 聚积物外外羟基化及其正在化学键拼装和生物功用化方面的磋商[学位论文]博士 2006 16.索武生 NO,2气体薄膜传感器阵列制备及性子磋商[学位论文]硕士 2005 17.孙金杰 半导体量子点的制备及其正在电化学生物传感器中的操纵[学位论文]硕士 2009 18.葛小鹏 处境微界面及纳米资料的原子力显微镜观测磋商[学位论文]博士 2005 援用本文式子:李小甫.余海湖.姜德生 静电自拼装技能及其操纵[期刊论文]-高技能通信 2002(11)