一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]納米粒子的圖形化組裝在許多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可直接應(yīng)用于例如光電子器件、生物醫(yī)療器件、微納氣體傳感器等等。目前，納米粒子的組裝主要采用自組裝的方法，如嵌段共聚物自組裝技術(shù)。但該技術(shù)僅僅能實(shí)現(xiàn)局部范圍的精確組裝，而很難在大范圍內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)程有序的納米粒子精確組裝，更不能實(shí)現(xiàn)人們需求的、任意圖形結(jié)構(gòu)的組裝。
[0003]我們提出了一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，該方法利用基底上的表面能差異來(lái)實(shí)現(xiàn)納米粒子的組裝，使粒子形成任意的微米或納米結(jié)構(gòu)的圖形化。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，該方法利用基底上的表面能差異來(lái)進(jìn)行納米粒子的組裝，可在無(wú)機(jī)金屬或非金屬基底表面實(shí)現(xiàn)納米粒子的微納圖形化結(jié)構(gòu)組裝。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，包括以下步驟:在基板表面形成具有表面能差異的圖形化區(qū)域；該具有表面能差異的圖形化區(qū)域包括高表面能區(qū)域和低表面能區(qū)域；然后將基板上具有表面能差異的圖形化區(qū)域與待組裝的納米粒子的懸浮溶液進(jìn)行接觸，在表面能差異的圖形化區(qū)域的誘導(dǎo)下，納米粒子圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域。
[0007]優(yōu)選的，所述可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法具體包括以下步驟:
[0008](I)將基底表面潔凈干凈；
[0009](2)將液態(tài)的光刻膠材料均勻涂敷到基底表面；
[0010](3)對(duì)基底上的光刻膠進(jìn)行微納圖形化加工，形成光刻膠的微納圖形結(jié)構(gòu)；
[0011](4)對(duì)圖形化的光刻膠進(jìn)行后烘處理；
[0012](5)將圖形化的光刻膠連同基底，放入低表面能涂層溶液中浸泡，使低表面能涂層與基底未被光刻膠覆蓋的表面結(jié)合；
[0013](6)從低表面能溶液中取出基底，吹干基底表面；然后對(duì)基底進(jìn)行烘干處理；
[0014](7)去除基底上的光刻膠，從而在基底表面得到具有表面能差異的圖形化區(qū)域；
[0015](8)基板上具有表面能差異的圖形化區(qū)域與待組裝的納米粒子的懸浮溶液進(jìn)行接觸，在表面能差異的圖形化區(qū)域的誘導(dǎo)下，納米粒子圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域。
[0016]優(yōu)選的，步驟(8)具體包括以下步驟:將懸浮有納米粒子的溶液通過(guò)離心旋涂的方式，涂覆到具有圖形化表面能差異區(qū)域的基底上，納米粒子在表面能差異區(qū)域的誘導(dǎo)下，圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域表面。
[0017]優(yōu)選的，步驟(8)具體包括以下步驟:將具有圖形化表面能差異區(qū)域的基底浸入懸浮有納米粒子的溶液中，然后緩慢提升，納米粒子在表面能差異區(qū)域的誘導(dǎo)下，圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域表面。
[0018]優(yōu)選的，所述基底為硅片、玻璃片或金屬銅薄片。
[0019]優(yōu)選的，所述低表面能涂層溶液為氟硅烷溶液。
[0020]優(yōu)選的，納米粒子的懸浮溶液為二氧化硅納米粒子的乙醇懸浮液。
[0021]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，通過(guò)光刻技術(shù)和低表面能涂層溶液相結(jié)合，在基底上制備出具有表面能差異的圖形化區(qū)域，利用基底上的表面能差異來(lái)實(shí)現(xiàn)納米粒子的組裝，使粒子形成任意的微納結(jié)構(gòu)的圖形化。
【【附圖說(shuō)明】】
[0022]圖1為具有圖形化表面能差異區(qū)域的基底的示意圖；
[0023]圖2為旋涂納米粒子溶液后的基底示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0024]一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，包括以下步驟:
[0025](I)將無(wú)機(jī)金屬或非金屬基底I (如市售的硅片、玻璃片或金屬銅薄片)依次、分別放入丙酮、乙醇、去離子水等溶液(均為市售)中，通過(guò)超聲(市售的超聲清洗機(jī))的方式對(duì)其進(jìn)行清洗，每次清洗約lOmin，使該基底表面潔凈；
[0026](2)采用離心鋪膠、噴膠或絲網(wǎng)印刷方法將液態(tài)的光刻膠材料(如市售的AZ1500)涂敷到基底I表面，并在基底表面上均勻分布；
[0027](3)采用光刻或壓印工藝，對(duì)基底I上的光刻膠進(jìn)行微納圖形化加工，形成光刻膠的微納圖形結(jié)構(gòu)；
[0028](4)對(duì)圖形化的光刻膠進(jìn)行后烘處理，如放入烘箱中加熱，如溫度可為95°C，時(shí)間20min，以提高光刻膠與基底I表面的附著力；
[0029](5)將圖形化的光刻膠連同基底1，放入低表面能涂層溶液(如市售的氟硅烷溶液)中，浸泡一段時(shí)間，使低表面能涂層與基底表面結(jié)合；
[0030](6)從低表面能溶液中取出基底1，利用高純氮?dú)獯蹈苫妆砻?；再采用烘箱或熱板?duì)基底進(jìn)行烘干處理，如熱板溫度可為100°c，時(shí)間2min ;
[0031](7)將基底放入溶劑(如市售的丙酮)中，利用溶劑去除基底上的光刻膠，從而在基底I表面得到具有表面能差異的圖形化區(qū)域，包括高表面能區(qū)域3和低表面能區(qū)域2 (請(qǐng)參閱圖1所示)；
[0032](8)將懸浮有納米粒子的溶液(如市售二氧化硅納米粒子的乙醇懸浮液)通過(guò)離心旋涂(如旋涂速度為100rpm，時(shí)間60s)的方式，涂覆到具有圖形化表面能差異區(qū)域的基底I上，納米粒子4 (如二氧化硅納米粒子)將在表面能差異區(qū)域的誘導(dǎo)下，圖形化地組裝在基底I的高表面能區(qū)域3 (如市售的硅片、玻璃片或金屬銅薄片)表面(請(qǐng)參閱圖2所示，納米粒子趨向于集中在高表面能區(qū)域，而遠(yuǎn)離低表面能區(qū)域，從而可實(shí)現(xiàn)納米粒子在基底的圖形化分布)。
[0033]如果在步驟(8)中，將具有圖形化表面能差異區(qū)域的基底浸入懸浮有納米粒子的溶液(如市售二氧化硅納米粒子的乙醇懸浮液)中，然后緩慢提升，納米粒子(如二氧化硅納米粒子)將在表面能差異區(qū)域的誘導(dǎo)下，圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域表面表面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，其特征在于，包括以下步驟:在基板表面形成具有表面能差異的圖形化區(qū)域；該具有表面能差異的圖形化區(qū)域包括高表面能區(qū)域和低表面能區(qū)域；然后將基板上具有表面能差異的圖形化區(qū)域與待組裝的納米粒子的懸浮溶液進(jìn)行接觸，在表面能差異的圖形化區(qū)域的誘導(dǎo)下，納米粒子圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，其特征在于，所述可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法具體包括以下步驟: (1)將基底表面潔凈干凈； (2)將液態(tài)的光刻膠材料均勻涂敷到基底表面； (3)對(duì)基底上的光刻膠進(jìn)行微納圖形化加工，形成光刻膠的微納圖形結(jié)構(gòu)； (4)對(duì)圖形化的光刻膠進(jìn)行后烘處理； (5)將圖形化的光刻膠連同基底，放入低表面能涂層溶液中浸泡，使低表面能涂層與基底未被光刻膠覆蓋的表面結(jié)合； (6)從低表面能溶液中取出基底，吹干基底表面；然后對(duì)基底進(jìn)行烘干處理； (7)去除基底上的光刻膠，從而在基底表面得到具有表面能差異的圖形化區(qū)域； (8)基板上具有表面能差異的圖形化區(qū)域與待組裝的納米粒子的懸浮溶液進(jìn)行接觸，在表面能差異的圖形化區(qū)域的誘導(dǎo)下，納米粒子圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，其特征在于，步驟(8)具體包括以下步驟:將懸浮有納米粒子的溶液通過(guò)離心旋涂的方式，涂覆到具有圖形化表面能差異區(qū)域的基底上，納米粒子在表面能差異區(qū)域的誘導(dǎo)下，圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，其特征在于，步驟(8)具體包括以下步驟:將具有圖形化表面能差異區(qū)域的基底浸入懸浮有納米粒子的溶液中，然后緩慢提升，納米粒子在表面能差異區(qū)域的誘導(dǎo)下，圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，其特征在于，所述基底為硅片、玻璃片或金屬銅薄片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，其特征在于，所述低表面能涂層溶液為氟硅烷溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，其特征在于，納米粒子的懸浮溶液為二氧化硅納米粒子的乙醇懸浮液。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種可對(duì)納米粒子進(jìn)行精確圖形化組裝的方法，其包括以下步驟：在基板表面形成具有表面能差異的圖形化區(qū)域；然后將基板上具有表面能差異的圖形化區(qū)域與待組裝的納米粒子的懸浮溶液進(jìn)行接觸，在表面能差異的圖形化區(qū)域的誘導(dǎo)下，納米粒子圖形化地組裝在基底的高表面能區(qū)域。本發(fā)明通過(guò)光刻技術(shù)和低表面能涂層溶液相結(jié)合，在基底上制備出具有表面能差異的圖形化區(qū)域，利用基底上的表面能差異來(lái)實(shí)現(xiàn)納米粒子的組裝，使粒子形成任意的微納結(jié)構(gòu)的圖形化。
【IPC分類(lèi)】B82B3-00, B82Y40-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104591082
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410843154
【發(fā)明人】葉向東, 蔡安江, 吳曉君
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日