厚度可控的高质量蛋白石薄膜的制备解剖.doc

厚度可控的高质量蛋白石薄膜的制备 浸渍的方法是制作三维胶体晶体薄膜。薄膜制作的厚度，该方法可以精确控制从一层到几数万层通过控制粒子浓度和膜的形成速度。实验结果表明,该领域形成一个面心立方结构，薄膜可以扩展厘米尺寸单晶。 绪论 单分散的领域自组装成有序三维结构最近引起了极大关注。1-17这样的物质被称为胶体晶体或蛋白石。胶体晶体具有独特属性的光传播和料应用在光学设备(如光子禁带晶体。连这些应用程序，这是至关重要的制造可控的高质量的胶体晶体薄膜厚度。单分散的颗粒在重力下的自然沉降是最简单的方法制造。22在重力和溶剂里的颗粒沉淀自我组装形成一个立方装得满满的薄膜(ccp)结构。沉积法的主要缺点是，它很少控制顶部表面的形态和数量的层的3 D晶体阵列。5需要长时间(几周到几个月)亚微米尺寸粒子得到完全解决。有效地制造高质量的胶体晶体的薄膜，很多方法，利用电场的力。10，Colvin课题组，利用毛细管力作用，提供了一个相对简单的方法来制作高质量的胶体晶体薄膜。4 图1。大量的薄膜制作技术。浸渍装置是自动化阶段。步进电机的移动速度正是由电脑控制的。 垂直沉积法本质上是类似于Nagayama的方法，24,25，主要是开发和优化生产为目的的二维单层的薄膜。在垂直沉积法、衬底垂直首次沉浸到一个包含单分散的悬浮球体。在蒸发的溶剂,溶剂的表面向下移动和薄膜沉积到衬底的溶剂表面下降。4在他的方法，因为溶剂的蒸发推导控制溶剂表面粒子的在蒸发过程中浓度发生变化，这可能对膜厚的影响。为了解决这个问题,我们的胶态晶体薄膜通过提高衬底的悬挂在一个恒定的速度代替依赖溶剂的蒸发。它将表明，面心立方(fcc)胶体晶体薄膜与统一的颜色可以用这种方法制作的。薄膜的厚度可以控制从一层几个数万层通过改变粒子的浓度或提升的速度。因为在悬浮颗粒的浓度几乎不变，统一的薄膜延伸到几厘米。 实验过程 材料和设备。单分散的聚苯乙烯和荧光不同直径的球体从Duke Scientific Corporation (美国)和Interfacial Dynamics Corp. (美国)。荧光粒子是来自Polysciences Inc.(美国) 的一个产品 ，试剂质量硫酸(95%)和过氧化氢(30%)和光化学(日本)从kouichi iwama说道。滑动玻片，玻片产品从磐玻璃，Inc .(J跨越山川)。去离子水是用于实验。浸渍机是自动化阶段由计算机控制(图1)。浸渍速度可以变化超过了通用电气0.1 -70μm / s。紫外可见光谱被记录在一个日本岛津公司模型uv - 3100电脑分光光度计。扫描电子显微镜(SEM)观察。 基底及其处理。用于实验的载玻片，玻片首次治疗解决方案包含30%过氧化氢和70%硫酸一夜之间，玻璃基板与去离子水冲洗，干燥的干燥空气或氮气流。治疗后的玻璃基板是亲水的。水的接触角测量基板为0°。 薄膜的制作。图1描绘了胶体晶体薄膜的制造方案。实验程序如下:首先，悬浮粒子的使用去离子水稀释至一定的浓度。然后，亲水的垂直玻璃衬底沉浸到分散，解除了一个恒定的速度，这正是由电动机控制。实验的温度设定在23°C。 薄膜的表征。膜厚度是由使用扫描电镜或薄膜测量系统。扫描电镜观察的样品是用锋利的刀片刮掉，然后用薄气急败坏的黄金的薄膜。扫描电镜也用于观察胶体晶体粒子排列的薄膜。从SEM可以获取信息只有胶体晶体薄膜的表面，用显微镜观察三维晶体结构。胶体晶体微薄膜。 图2。横断面图像的胶体晶体组成的球体直径246纳米:(a)电影制作的速度0.2μm / s使用1.5%(v /爆破)暂停;厚度是15层和(b)电影制作的速度0.1μm / s使用3%(v /爆破)暂停;31层厚度。 结果和讨论 膜厚的控制。胶体晶体薄膜的膜厚度可以控制通过改变粒子浓度和提升速度在图2中，胶体晶体的横断面图像在不同条件下薄膜制作展出。图2是薄膜制作升降速度为0.2μm / s使用悬挂有1.5%(v /v0)的粒子。在这种情况下，薄膜与15层的厚度。图2 b显示了薄膜制作的速度0.1μm / s使用3%(v / v0)暂停。该薄膜是31层的厚度。膜厚度显然是一个函数的浓度和提升速度这两个因素中的任何一个可以用来控制层的数量。详细的实验结果显示浓度和提升速度如何影响膜厚度是如图3所示。 图3。膜厚度的依赖，组成的球体大小为246 nm，浓度和提高速度:(a)的膜厚度和体积分数之间的关系领域。测试在六种不同的提升速度的关系，基于“增大化现实”技术的e表示为不同的标志。行是最佳结果使用线性函数。(b)厚度之间的关系，提升速度的倒数。不同的标志代表薄膜组合使用不同浓度的悬浮液。线条图中使用一个二阶多项式函数的最佳结果。 图3a是膜厚度和粒子浓度之间的关系。用于制造的体积分数变化从0.4到3%(v / v0)。每个