纳米结构的构建与表征

在纳米尺寸上按照人们意愿排列物质分子、原子以及进行材料和分子的剪裁具有重 要的研究意义。本论文利用扫描探针加工技术构建种类、形状、尺寸等可控的纳米结构，并且结合表面增强拉曼光谱，对其进行了表征。同时，发展了一种合成可控形貌半导纳米结构的溶液方法，观察了在溶剂挥发作用下纳米粒子在固一液界面的白组装，这种白组装现象有望实现自然自聚集纳米器件的合成。并且制备了一种高效拉曼活性基底，稳定性和重复性好。1．探针针尖性能对扫描探针刻蚀（SPL）的影响采用四种不同类型的针尖：标准Si3N4针尖、敲击模式刻蚀Si针尖、俄罗斯针尖（末覆涂层的Si针尖）、导电针尖进行扫描探针刻蚀实验。发现针尖性能是刻蚀过程中一个重要的因素。具有较小弹性常数的针尖不易在基底进行图案刻划和粒子的操纵。并且，给出了才目应的机理。2．利用“纳米笔”加工技术（DPN）直接构建纳米结构 罗丹明6G（R6G）是一种重要的激光染料和生物染料。利用“纳米笔”加工技术在新解 离的云母表面获得了R6G分子排列。R6G分子通过静电作用结合在云母表面，并且形 成稳定的R6G纳米结构。通过控制针尖不同的运动方向，在云母上构建了不同形状的R6G纳米结构。同时讨论了针尖运行速度和接触时间对DPN的影响。结合表面增强拉曼散射效应，对这些构建的纳米结构进行了定性验证。聚-L-赖氨酸是一种常用的表面修饰试剂，它可以增强生物分子或细胞与表面间的吸附力。利用OPN技术成功的在云母表面获得了聚-L-赖氨酸纳米结构。通过控制针尖不同的运动方向，在表面构建了不同形状包括方块、线条、点、十字花等纳米图案。这种局 部或特定区域的修饰表面在生物化学传感器或微、纳米排列的实现上具有重要的潜在应用价值。牛血．清白蛋白和小牛胸腺组蛋白都是非常重要的蛋白质分子。利用DPN技术将这些蛋自质分子成功的沉积在云母表面。同时考察了针尖一基底接触时间及针尖运行速度对OPN 的影响。这种蛋白质纳米结构的构建为生物纳米器件的最终实现提供了一条简单而有效的途径。3．ZnO纳米结构可控合成及其在固一液界面的自组装使用一种简单而温和的方法直接在溶液中合成了不同ZnO纳米结构。通过调节水一甲醇比率，分别获得zno纳米线、纳米棒和纳米粒子。获得的这些ZnO纳米结构用AFM、XPS及荧光光谱加以表征。讨论了水一甲醇比率对合成ZnO纳米结构不同形貌的影响，给出了可能的机理。溶剂挥发作用卜，zno纳米粒子在云母和玻璃表面进行白组装。不同条件卜，获得不同形状的自组装排列图案。结合现有理论，给出了合理解释。这种方法可以引导纳米粒子的排列，有望实现白然自聚集纳米器件的合成。4．表面增强拉曼活性基底制备和表征使用CTAB，利用一种简单的方法制备了SERS活性基底，并且呈现很好的拉曼响应。对于R6G的检测浓度可以达到1*10-14M，且稳定性和重复性好。结合重定位技术，获得了银纳米晶、簇和膜的AFM图像，而且获得了单分子R6G在同一聚集位置上的SERS光谱。讨论了增强因子的影响因素，并且给出了合理的机理。