中國粉體網(wǎng)訊 瑰麗多姿的納米世界總是吸引人們不斷的探索。當(dāng)貴金屬顆粒的尺寸達(dá)到納米級別時，金屬表面的電子會被入射光激發(fā)而產(chǎn)生共振，這種獨(dú)特的局域表面等離子基元共振效應(yīng)（LSPR）在光學(xué)，醫(yī)學(xué)和能源領(lǐng)域都展示出廣泛的應(yīng)用前景。人們可以通過調(diào)控金屬納米顆粒的形狀，尺寸，組成及顆粒間的耦合來調(diào)控它的光學(xué)性質(zhì)，以滿足不同的應(yīng)用需求。其中納米顆粒的形貌調(diào)控是一個非常有效的方法。當(dāng)顆粒的形狀從球形變成各向異性后，它的光學(xué)性質(zhì)會產(chǎn)生顯著的變化。人們已經(jīng)利用化學(xué)合成的方法制備了豐富的個向異性結(jié)構(gòu)，例如納米棒，納米片，納米環(huán)等，這些結(jié)構(gòu)均在不同的應(yīng)用領(lǐng)域展示出了超越球形的巨大優(yōu)勢。但是，以往的化學(xué)合成會受到方法本身的限制，一方面，一種合成方法只能用于合成特定的材料，不具有廣泛的意義；另一方面，合成出來的材料在溶液里的方向是隨機(jī)的。由于各向異性金屬納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)會隨著入射光電場振動方向的改變而發(fā)生改變，而隨機(jī)分布的顆粒無法體現(xiàn)出這個性質(zhì)，這個不足大大限制了各向異性納米材料的應(yīng)用范圍。
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近日，加州大學(xué)河濱分校殷亞東(Yadong Yin)教授課題組提出了一種利用模板輔助合成多種各向異性納米顆粒的方法。該方法使用二氧化硅納米球作為載體，將球形金納米顆粒先負(fù)載在硅球上，再沉積一層二氧化硅。通過對二氧化硅層厚度的精確控制，研究人員可以準(zhǔn)確控制球形金納米顆粒暴露在溶液中的部分，再以此結(jié)構(gòu)作為種子進(jìn)一步長金，得到棒狀的金球二聚體。這個生長方法有以下幾個獨(dú)特之處：（1）合成的金球二聚體表現(xiàn)出了與單個金球完全不同的光學(xué)性質(zhì)，除了在530 nm的吸收之外，樣品在620 nm處出現(xiàn)一個新的吸收峰，使得納米顆粒的顏色由紅色變成藍(lán)紫色；（2）此方法中使用的模板為一般的二氧化硅納米球，不需要像通常的模板法一樣精確控制模板的形貌，省去了復(fù)雜的模板制備過程；（3）可以通過重復(fù)沉積二氧化硅和長金的步驟制備具有更大長徑比的棒狀金屬納米顆粒，例如金球的三聚體，四聚體等等；（4）此方法可以被廣泛應(yīng)用，不僅可以制備同種金屬的二聚體，還可以制備不同金屬，甚至金屬氧化物的二聚體，例如金-銀，金-鈀，金-氧化亞銅等等；（5）最重要的一點(diǎn)，此方法可以有效地控制棒狀金屬二聚體的排列方向，所有棒狀顆粒均可以按照長邊垂直于基底的方向自發(fā)排列�；谶@一特點(diǎn)，研究人員用磁性納米棒和納米片作為基底，制備了長邊垂直于納米棒長軸和納米片平面的金-金，金-銀球形二聚體納米顆粒。通過施加外部磁場，溶液中金屬納米顆粒的方向可以被有效控制。當(dāng)入射光振動方向固定時，研究人員可以通過改變金屬納米顆粒的方向來調(diào)控其光學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)從紅色到藍(lán)紫色，紅色到綠色的轉(zhuǎn)變�；谶@一特點(diǎn)，他們制備了一種新型的加密膜材料。該膜材料中，金屬納米顆粒的方向可以被很方便地通過磁場來固定在圖案中，互相垂直。在普通光照下，圖案被隱藏，偏振光下圖案被解碼。這個工作提出了一個非常有效的合成定向排列的各向異性金屬納米顆粒的方法，有望被廣泛應(yīng)用于其它光電相關(guān)領(lǐng)域。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/小虎）
