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研究生： 洪慈懿
Hung, Tzu-Yi
論文名稱： 發展模板輔助自組裝技術製備金奈米粒子團簇陣列結構
Development of Template-Assisted Self-Assembly Processes to Fabricate Arrarys of Hierarchical Gold Nanoparticles Clusters
指導教授： 李介仁
Li, Jie-Ren
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2016
畢業學年度： 104
語文別： 中文
論文頁數： 98
中文關鍵詞： 分級多層次 、單一步驟圖案轉移 、原子力顯微鏡 、金屬奈米陣列 、奈米球微影
外文關鍵詞： hierarchical multilayered, one-step pattern transfer, AFM, nanoparticle array, particle lithography
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    • 近年來奈米粒子自組裝成分級多層次的微奈米結構吸引了更多的關注，製作此多層次的微奈米結構需要經過多個步驟，其中結合了微奈米結構製程、奈米粒子的合成及分子間自組裝等技術，然而由於過多的製程步驟及奈米粒子的合成而這些方法通常較耗時，為了克服目前方法的限制，本研究中我們致力於發展新的技術製作奈米粒子多層次的結構，並且也發展製作奈米粒子團簇陣列的方法。首先我們開發了一個新的製程策略使奈米粒子多層次的組裝，此方法利用一個進行具催化活性的微奈米模版進行原位奈米粒子合成法與一步圖案轉移法，一系列奈米粒子多層次結構成功被製備出來，其結構特徵及性質經由AFM、吸收光譜及XPS光譜進一步的驗證後確定為金奈米粒子的分級多層組裝而成。另外，在本實驗中我們也利用奈米球微影及微接觸印刷製作矽烷分子圖案陣列，再進一步使用不同的矽烷分子去控制金屬奈米粒子的排列，以製作金屬點狀奈米團簇陣列，其陣列間距從500 nm至100 nm之間可任意調整，並且已經成功地可以由AFM及SEM影像證明。這些具有特殊形貌的金奈米粒子的分級多層結構及金屬點狀奈米團簇陣列日後將應用於表面增強拉曼射散(SERS)或是生物傳感器的研究上，發展新型態化學或生物感測器。

    Recently, hierarchical micro- and nanostructures of self-assembled nanoparticles have attracted more attention. Fabrication of hierarchical micro- and nanoparticle structures requires time-consuming, multiple steps that combine with fabrication process, synthesis and self-assembly of nanoparticles. To simplify the fabrication process and overcome limitations of prior approaches, we developed a new fabrication strategy to produce hierarchical assembly of nanoparticles using in-situ nanoparticle synthesis in conjunction with one-step pattern transfer process. Structural characterization using AFM, UV-Visible and XPS spectrum further confirms the morphology and property which correspond to the composition of hierarchical multilayered assembly of gold nanoparticles. In addition, we successfully utilized particle lithography and microcontact printing (μCP) in conjunction with organosilane chemistry to manufacture periodic arrays of metal nanoparticle clusters. The cluster size and interspaces between the ordered cluster arrays can be tuned with the diameter of template nanospheres. The morphology and chemical property of nanoparticle cluster arrays were further characterized using UV-Vis spectrum, A FM and SEM. Arrays of hierarchical gold nanoparticles clusters will be applied in SERS and biosensor application, developing label-free sensing systems.

    目錄 圖目錄 1 第一章、緒論 3  1.1微奈米製程的介紹 3  1.2金屬奈米粒子陣列製作 3  1.3金屬奈米粒子的特性 9  1.4金屬奈米粒子陣列的應用 9  1.5 原子力顯微鏡原理 10 第二章、利用催化性模板開發同時還原且排列多層次金屬奈米結構製程 13  2.1前言 13  2.2 實驗部分 15  2.2.1 儀器 15  2.2.2 藥品 16  2.2.3 步驟 17  2.3 結果與討論 20  2.3.1結構最佳化 20  2.3.2幾何圖形 29  2.3.3其他金屬溶液 33  2.3.4層狀的3D金屬奈米結構 34  2.3.5分析奈米粒子結構陣列性質 40  2.3.6推測金屬奈米粒子還原的機制 43  2.4 結論 51 第三章、利用不同的微影技術製作金屬奈米粒子陣列 52  3.1前言 52  3.2 實驗部分 55  3.2.1 儀器 55  3.2.2 藥品 55  3.2.3 步驟 57  3.3 結果與討論 64  3.3.1金、銀奈米粒子溶液之分析 64  3.3.2利用 µCP 轉印技術在基板上製作OTS圖案陣列 66  3.3.3利用OTS圖案製作金奈米粒子陣列 71  3.3.4利用奈米球微影技術製作OTS奈米洞 78  3.3.5利用OTS奈米洞製作金屬奈米粒子陣列 82  3.3.6分析奈米孔洞及金奈米粒子陣列 89  3.4 結論 94 第四章、未來工作 95  4.1分級多層次的鉑奈米粒子結構其性質的驗證 95  4.2改善利用微接觸印刷法製作的金屬奈米粒子陣列其缺陷 95  4.3 SERS感測器的應用 95 參考資料 96

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    下載圖示 校內：2019-07-31公開
    校外：2019-07-31公開
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