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功能化酞菁锌纳米结构的胶体光刻制备：利用扫描探针显微镜评估表面取向与尺寸
摘要： 采用胶体光刻结合有机硅烷溶液浸渍与气相沉积步骤，制备出具有纳米孔洞和纳米环的图案化阵列。通过胶体光刻制备的样品在整个表面区域内呈现出数百万个可重复的测试结构，这些结构根据粒子掩模的尺寸和间距呈周期性排列。利用原子力显微镜（AFM）观察纳米图案的尺寸与形貌，可获得纳米结构在抗蚀剂膜限定的空间区域内生长时化学反应渐进步骤的信息。研究使用胶体乳胶或二氧化硅球体表面掩模来?；i(111)基底上离散区域免受有机硅烷沉积。当移除掩模后，表面暴露出的规则形状微小区域可作为构建层级表面结构的后续反应位点。 以氨基末端纳米图案为结合位点构建了酞菁锌（ZnPcs）纳米结构。通过使用2-[甲氧基(聚乙二醇)丙基]三氯硅烷（PEO-硅烷）和十八烷基三甲基硅烷（OTMS）两种抗蚀剂膜，实现了ZnPcs在表面定向附着的空间选择性。所选连接分子（3-氨丙基）三乙氧基硅烷（APTES）在界面处呈现氨基基团。通常酞菁分子倾向于通过物理吸附以共面取向结合于表面，并可通过相邻大环间的π-π相互作用发生堆叠。然而取代基性质也会影响分子在表面是以侧向取向还是大环共面排列方式组装。 本研究选择的ZnPc大环上连接了羟基和异硫氰酸酯侧基，用以探究其与APTES纳米图案结合时的构象差异。通过轻敲模式AFM对纳米结构的尺寸与形貌进行可视化灵敏测量，利用力调制AFM绘制了ZnPc图案化样品的弹性响应图谱。纳米结构高度变化可指示大环是直立、平行于表面平面取向，或是形成了多层结构。
关键词： 原子力显微镜、胶体光刻、纳米图案化、酞菁
更新于2025-09-23 15:19:57
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针对相互作用定制的大面积胶体组装体组织结构
摘要： 胶体光刻是一种创新制造技术，它利用球形纳米晶体作为光刻掩模，以低成本实现纳米级图案化。所得纳米结构的特征与颗粒尺寸、沉积条件及相互作用有关。本工作研究了聚苯乙烯球在基底上的吸附行为，并探讨了颗粒-基底及颗粒-颗粒相互作用对其排列方式的影响。根据胶体薄膜形成过程中作用力的性质和强度，我们开发了两种不同策略来控制表面颗粒数量及颗粒间距：即通过改变颗粒溶液中的盐浓度和吸附时间。这些方法实现了大面积（约平方厘米级）不同尺寸和材质的纳米孔（nanoholes）与纳米盘（nanodisks）的图案化制备。
关键词： 局域表面等离子体共振、大面积纳米结构图案化、胶体光刻、球形纳米颗粒、静电相互作用
更新于2025-09-22 13:10:13
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用于超灵敏等离子体传感器的界面毛细力驱动单层胶体晶体自组装
摘要： 基于单层胶体晶体（MCCs）的胶体光刻技术被认为是制备大面积图案化功能纳米结构与器件的杰出候选方案。尽管学界已投入大量努力实现各类创新应用，但作为图案化纳米结构可控性与可重复性关键因素的MCCs质量却常被忽视。本研究设计了一种界面毛细力驱动自组装策略（ICFDS），通过利用基底表面界面水膜的毛细效应并调控聚苯乙烯颗粒的zeta电位，实现了高质量、高度有序的六方单层MCCs阵列构筑。与传统自组装方法相比，该策略能在基底表面实现再自组装过程，且胶体团聚体、空位及晶界缺陷极少。进一步结合反应离子刻蚀、金属辅助化学刻蚀等技术，成功制备出多种典型的大规模纳米结构阵列。特别值得注意的是，得益于所制备的高质量二维六方胶体晶体，表面等离子体共振（SPR）传感器实现了3497 nm RIU?1的卓越折射率灵敏度值，可检测浓度低至10?8 m的超低浓度牛血清白蛋白。本研究为更多潜在应用领域制备高质量MCCs开辟了新途径。
关键词： 胶体光刻、等离子体传感器、单层胶体自组装、纳米结构阵列、界面毛细力
更新于2025-09-16 10:30:52
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具有优化雾度特性的颗粒涂层
摘要： 描述光线通过透明材料时发生散射比例的雾度系数，对从提供环境照明同时遮蔽视线的乳白玻璃到通过精密光管理层优化的太阳能电池等各类光学器件都具有重要意义。这类功能层通常由沉积在基底上的颗粒材料薄膜构成。本研究探究了颗粒结构排列方式、位置及取向对最终雾度系数的影响，设计出能通过迭代改变颗粒层结构来实现不同优化场景下雾度系数最大化或最小化的数学模型。随后采用胶体自组装技术复现优化设计中的典型颗粒结构，并将宏观测量的雾度值与优化预测结果进行关联。结果表明：具有分散散射体和高有序度的非密堆积结构能实现最低雾度值，而链状排列和小团簇结构则使颗粒层雾度达到最大。最后将这些发现应用于作为可控雾度值透明电极模型的金属纳米孔薄膜。
关键词： 霾因子、电磁散射、薄膜、胶体光刻、胶体、数学优化
更新于2025-09-10 09:29:36