电场辅助溶解法实现玻璃表面金纳米粒子的形貌控制-论文.pdf

《电场辅助溶解法实现玻璃表面金纳米粒子的形貌控制-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．61，No．10(2012)104208电场辅助溶解法实现玻璃表面金纳米粒子的形貌控制术邹志宇)十刘晓芳)曾敏)杨白)于荣海)姜鹤2)唐瑞鹤2)吴章奔2)1)(北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191)2)(清华大学材料科学与工程系，北京100084)(2011年6月29日收到；2011年10月12日收到修改稿)贵金属纳米粒子由于其非常独特的光学特性和表面活性，在光子学、催化和生物标识等方面都有非常重要的应用．采用离子溅射和后续热处理相结合的方法在玻璃表面形成了尺寸大约为60—80nm的

2、单分散的球形金纳米粒子．在适当的温度条件下，采用步进式增加的强直流电场，实现了金纳米粒子的电场辅助溶解过程．在玻璃表面的不同颜色区域，初始球形的金纳米粒子溶解成月蚀状形貌．结合不同颜色区域内金纳米粒子的表面等离子体共振吸收性质和扫描电镜照片，研究了实验条件对金纳米粒子性质的影响．结合电场辅助溶解实验过程中的电流．电压特性，分析了金纳米粒子在强直流电场辅助下溶解的物理过程：金粒子中动出的电子向阳极的隧穿过程作为开始，随后是金阳离子向玻璃基体中的传输过程和阴极提供的电子与带有正电荷的金粒子相结合的过程．详细讨论了电场辅助溶解法实现金纳米粒子形貌

3、控制的物理机制．关键词：金纳米粒子，电场辅助溶解，表面等离子体共振，电流一电压特性PACS：42．70．一a，78．67．Bf,73．90．+C81．15．Cd1引言要的应用[，61．对于所有的这些应用，贵金属掺杂的纳米复合材料的光学和表面性质都强烈地依赖于光学集成电路技术在传统的电子学领域有非体系中金属纳米粒子的尺寸、形状、密度和空间常重要的应用，当以金属纳米粒子的吸收增强效分布[7，81．因而如何控制贵金属纳米粒子与形貌相应为基础发展起来的等离子体学出现之后，这项技关的各种性质的问题就成为近些年科学研究工作术得到了更为深远的发展[1]．

4、金属纳米粒子的光的焦点．吸收物理实质是在金属表面产生的相干电子振荡，在这个研究框架下，基于前人在玻璃中诱导产被称为表面等离子体．近些年贵金属掺杂的复合材生二阶非线性的极化技术中的启发，发展了一种简料由于其自身具有增强的三阶非线性磁化系数和单实用和低成本的方法，即电场辅助溶解(electric表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance，简记fieldassisteddissolution，简记为EFAD)[9,101．这种方为SPR)等十分独特的非线性光学性质[2-4]，使得法表明，在一个强直流电场和适度的温度共同作用其

5、在光学数据存储、光波导器件的制备等方面都下，可以实现体系中金属纳米粒子的分裂和溶解．有重要的应用．同时，贵金属纳米粒子由于其优良迄今为止，利用此方法已经成功实现了多种金属纳的表面活性，在催化作用和生物标识等方面也有重米粒子的EFAD，例如银[11，12]、铜[13]、金【14，]国家重点基础研究发展计划(批准号：2010CB934602)、国家自然科学基金(批准号：51171007，51102006)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号：YWF12LKGY004)资助的课题．十E-mail：hit．gluon@yahoo．com．cn{

6、E—mail：rhyu@buaa．edu．ell⑥2012中国物理学会ChinesePhysicalSocietytp：／／wulixb．hy．ac．cn1O4208—17物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．61，No．10(2012)104208等，并且制作了在微米和纳米尺度下大面积的二维电流和电压随时问的演化过程．EFAD实验的处光子晶体结构[16,17]．然而由于之前的研究中金属理温度是300。C，增加电压的工艺流程是200V-纳米粒子多数被包含在玻璃基体中，使得金属纳米20min，400V-20min，500V-20min，6

7、00V-30min，粒子的EFAD现象很难被直接观察到，并且详细的700V-70min，800V-90min，900V-100min，1000V-金属纳米颗粒溶解机制还在讨论中．120min．当回路中的电流衰减到小于I时，电本文采用离子溅射和后续热处理相结合的方压再进一步增加．为了避免样品的电击穿，在保持法在玻璃表面形成了单分散的球形金纳米粒子．在恒定的直流电压过程中，保证每一步回路中的电流适当的温度条件下，采用一个强的直流电场，实现都不超过120gA．了金纳米粒子的EFAD，在阳极下方样品表面的不同区域形成了多种形貌的金纳米粒子．样品不同

8、3处理区域内金纳米粒子的扫描电镜照片结果给出了EFAD现象的直观结果，结合表面等离子体共振吸收性质，研究了实验条件对金纳米粒子的形貌控＼2制的影响．并且依据实验过程中的电流．电压