嵌段共聚物图案化对金属纳米粒子多重有序排列的模板化作用

基于表面等离子体共振的纳米结构体系的研究，有目的地制备多重有序的金属纳米粒子的阵列是目前研究的热点。本项目拟利用嵌段共聚物薄膜微相分离图案模板化作用，制备四方、六方及Fano共振结构的多重有序金属纳米粒子，主要研究对象包括聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯二嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚环氧乙烷二嵌段共聚物。通过改变分子量、溶剂、膜厚、基底性质、退火条件等来调控有序图案形成的动力学及热力学因素，同时结合结晶与微相分离的协同作用，以及纳米压印技术与嵌段共聚物图案化的结合，得到高质量有序薄膜。探索金属纳米粒子在模板化基底上自组装的作用机理；最后得到四方、六方及Fano共振结构的多重有序金属纳米粒子阵列，同时保持粒子的单分散性和均一性，并进一步探索这些高质量的有序纳米子的应用尤其是在等离子体共振领域的应用。

利用嵌段共聚物有序图案模板化的方法来制备高质量的金属纳米阵列，这种方法新颖、高效，是一种非常有前途的制备有序金属纳米阵列的方法。多级有序金属纳米阵列及等离子共振应用是一个非常活跃的领域，具有重要的基础研究价值和广阔的应用前景，属于前沿性研究课题。同时，利用嵌段共聚物模板化作用可将其推广的任意纳米粒子的多级有序排列，应用可更加广阔。因此，我们首先利用聚合物的去润湿，聚合物小球，DVD模板进行图案化研究。图案化基底可以诱导金属纳米粒子排列。其次利用嵌段共聚物的微相分离制，研究调整薄膜图案的取向，有序度，微区尺寸等所需的实验条件，选择适宜的聚合物分子量，溶剂，后处理条件等，获得有序薄膜，环状薄膜。再次，一种简单的方法获得多种尺度的共聚物即用嵌段共聚物胶束和均聚物共混物直接旋涂。PS-b-P2VP嵌段共聚物和PMMA均聚物共混。通过改变PS-b-P2VP和PMMA的比例、分子量可获得不同的图案。根据分子的性质，相分离和微相分离可同时发生。与纯的嵌段共聚物相比，均聚物分子量调节提供了改变薄膜形貌和微区尺寸的方法。最后，利用配体与金属前驱物配比调节及反应条件的控制，实现金属纳米粒子的形状和尺寸的控制，得到多重有序的结构，如：引发Fano 共振的七星结构。进一步研究这些纳米粒子在电化学、拉曼增强等方面的应用。