CN101143710B - 菱形金属纳米粒子阵列结构制作法 - Google Patents
菱形金属纳米粒子阵列结构制作法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101143710B CN101143710B CN2007101760115A CN200710176011A CN101143710B CN 101143710 B CN101143710 B CN 101143710B CN 2007101760115 A CN2007101760115 A CN 2007101760115A CN 200710176011 A CN200710176011 A CN 200710176011A CN 101143710 B CN101143710 B CN 101143710B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- array structure
- metal
- pipe
- chromium
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 title abstract description 4
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 title 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 14
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011807 nanoball Substances 0.000 claims description 15
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 9
- 229960002163 hydrogen peroxide Drugs 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 7
- 239000011805 ball Substances 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 239000006210 lotion Substances 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 abstract 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008131 herbal destillate Substances 0.000 description 2
- 238000002164 ion-beam lithography Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 101100489867 Mus musculus Got2 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000669298 Pseudaulacaspis pentagona Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
菱形金属纳米粒子阵列结构制作法：(1)选取精抛光的硅酸盐玻璃作为基板，在玻璃表面沉积一层几纳米厚的铬；(2)将直径比例为1∶2.5的两种单分散聚苯乙烯纳米球按比例混合；(3)用化学方法对镀铬玻璃板进行亲水化处理；(4)在经过亲水化处理后的镀铬玻璃板表面自组装一层混合聚苯乙烯纳米球；(5)采用反应离子刻蚀机(RIE)对制作的聚苯乙烯纳米球自组装层进行刻蚀，把直径小的聚苯乙烯纳米球完全刻蚀掉；(6)用刻蚀后的聚苯乙烯纳米球自组装层做模具，在球与球的间隙处填充金属；(7)去除聚苯乙烯纳米球自组装层，得到菱形金属纳米粒子列阵结构。利用本发明制作的阵列化的金属纳米列阵结构可应用于生物传感领域，实现多种生物分子的多通道快速检测。
Description
技术领域
本发明为一种制作菱形金属纳米阵列结构的新方法，该结构采用反应离子刻蚀RIE工艺配合纳米球自组装技术制作而成。
背景技术
近几年，随着微纳加工技术和纳米材料的发展，纳米金属结构的电磁学性质正受到越来越多的关注，光与纳米金属结构的相互作用产生了一系列崭新的物理现象。当电磁波入射到纳米金属列阵结构表面时，产生的局域表面等离子体(Local Surface Plasmons)将使电磁能量剧烈地汇聚和增强。基于这些一特性，局域表面等离子体LSP在能量存储、转换、传感等领域有广泛的应用前景。基于该原理构成的生物传感器在DNA、蛋白、病毒等生物分子的标记、识别和检测方面具有比传统的生物传感器更快的检测速度和灵敏度。
在激发局域表面等离子体的纳米金属结构的制作方面，目前国内外普遍采用的方法有电子束光刻、离子束光刻和自组装技术，但电子束或离子束光刻制作图形面积有限，效率很低，不能实现批量制作。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用两种不同尺寸的纳米球进行自组装并结合刻蚀和镀膜工艺制作高灵敏度、高占空比的菱形金属纳米阵列结构制作方法。
本发明的技术解决方案是：菱形金属纳米粒子阵列结构制作法，其特点在于包括下列步骤：
(1)选取精抛光的硅酸盐玻璃作为基板材料，在其表面沉积一层5nm～10nm纳米厚的铬；
(2)采用直径比例为1∶2.5～3的两种单分散聚苯乙烯纳米球水溶胶按1∶4.3～5.2的比例混合；
(3)用化学方法对镀铬玻璃板进行亲水化处理；
(4)在经过亲水化处理后的镀铬玻璃板表面自组装一层聚苯乙烯纳米球；
(5)采用反应离子刻蚀机RIE工艺对制作的聚苯乙烯纳米球自组装层进行刻蚀，把直径小的聚苯乙烯纳米球完全刻蚀掉；
(6)利用刻蚀后的聚苯乙烯纳米球自组装层做模具，利用真空镀膜机在模板表面沉积一层40～50纳米厚的金属膜(如金、或银、或铜均可)；
(7)去除聚苯乙烯纳米球自组装层，仅留下球与球的间隙处的金属；得到阵列化的金属纳米列阵结构。
所述的步骤(2)中采用直径比例为1∶2.5的两种单分散聚苯乙烯纳米球水溶胶按1∶5的比例混合。
所述步骤(4)中亲水化处理方法为：把镀铬玻璃基板放入98％的浓硫酸和双氧水H2SO4∶30％H2O2 3～4∶1(最佳配比为3∶1)配成的洗液中加热到80℃～120℃(最佳80℃)浸泡30～60分钟(最佳60分钟)，以去除杂质，然后反复冲洗，再放入氨水、双氧水和水配成的溶液NH3∶H2O2∶H2O/1∶1∶5中超声波处理40～60分钟(最佳60分钟)，再取出基板反复冲洗用，保存，以备使用。
所述的步骤(6)中的金属为金、或银、或铜。
本发明与现有技术相比主要有以下优点：
(1)由于金属纳米粒子激发的电磁能量主要集中在粒子的尖角处，尖角越多其能产生的表面等离子体共振(LSPR)就越强，因此采用本发明方法制作的菱形金属纳米列阵结构比利用单一粒径的纳米球自组装方法制作的三角形金属纳米结构的灵敏度高；
(2)本发明采用微细加工技术与纳米加工技术相结合的方法，实现了金属纳米结构的大面积和高占空比；
(3)金属纳米结构的列阵化分布，在生物传感领域可以实现多种生物分子的免标快速检测；
附图说明
图1为本发明实施例1在某个区域里利用两种粒径的聚苯乙烯纳米球自组装获得的单层纳米球结构的示意图；
图2为本发明经过刻蚀后的单层纳米球结构；
图3为本发明实施例1通过对图二结构进行金属填充，去球处理制作的金属纳米金属结构，图3中的白色标尺为500nm，特征尺寸＜170nm；
具体实施方式
实施例1，是通过本发明的方法制作的特征尺寸小于170纳米的列阵型菱形金属纳米阵列结构。
(1)首先选取尺寸φ25mm×2mm的精抛光硅酸盐玻璃片作为基板，采用真空镀膜机在玻璃片表面沉积一层5nm的铬膜；
(2)取直径500nm、浓度2％的单分散聚苯乙烯纳米球水溶胶1ml和直径200nm、浓度1％的单分散聚苯乙烯纳米球水溶胶0.2ml用超声波混合备用；
(3)把镀铬玻璃基板放入98％的浓硫酸和双氧水H2SO4∶30％H2O2 3～4∶1配成的洗液中加热到80℃～120℃浸泡30～60分钟，以去除杂质，然后反复冲洗，再放入氨水、双氧水和水配成的溶液NH3∶H2O2∶H2O/1∶1∶5，中超声波处理40～60分钟，再取出基板反复冲洗用，保存，以备使用；
(4)把经过处理的镀铬玻璃基板用氮气吹干，再把配好的混合聚苯乙烯纳米球水溶胶取2μl滴到玻璃基板表面进行自组装，室温干燥后得到特殊排列的纳米球结构，见图1；
(5)将已组装好的聚苯乙烯纳米球结构用RIE刻蚀机进行处理，去掉直径200nm的聚苯乙烯纳米球，结果见图2；
(6)将经过刻蚀处理的聚苯乙烯纳米球结构放入真空镀膜系统的工作腔，在3×10-4pa的真空度下在模板表面沉积一层银膜，银纯度99.99％，，膜层厚度：50nm；
(7)去掉聚苯乙烯纳米球和覆盖在聚苯乙烯纳米球表面的金属膜，留下菱形银纳米阵列结构，见图3。
Claims (4)
1.菱形金属纳米粒子阵列结构制作法，其特征在于包括下列步骤：
(1)选取精抛光的硅酸盐玻璃作为基板材料，在其表面沉积一层5nm～10nm纳米厚的铬；
(2)取直径500nm、浓度2％的单分散聚苯乙烯纳米球水溶胶1ml和直径200nm、浓度1％的单分散聚苯乙烯纳米球水溶胶0.2ml用超声波混合备用；
(3)用化学方法对镀铬玻璃板进行亲水化处理；
(4)在经过亲水化处理后的镀铬玻璃板表面自组装一层聚苯乙烯纳米球；
(5)采用反应离子刻蚀机RIE工艺对制作的聚苯乙烯纳米球自组装层进行刻蚀，把直径小的聚苯乙烯纳米球完全刻蚀掉；
(6)利用刻蚀后的聚苯乙烯纳米球自组装层做模板，利用真空镀膜机在模板表面沉积一层40～50纳米厚的金属膜；
(7)去除聚苯乙烯纳米球自组装层，仅留下球与球的间隙处的金属；得到阵列化的金属纳米阵列结构。
2.根据权利要求1所述的菱形金属纳米粒子阵列结构制作法，其特征在于：所述步骤(4)中亲水化处理方法为：把镀铬玻璃基板放入98％的浓硫酸和双氧水H2SO4∶30％H2O23～4∶1配成的洗液中加热到80℃～120℃浸泡30～60分钟，以去除杂质，然后反复冲洗，再放入氨水、双氧水和水配成的溶液NH3∶H2O2∶H2O/1∶1∶5中超声波处理40～60分钟，再取出基板反复冲洗用，保存，以备使用。
3.根据权利要求1所述的菱形金属纳米粒子阵列结构制作法，其特征在于：所述的步骤(6)中的金属为金、或银、或铜。
4.根据权利要求1所述的菱形金属纳米粒子阵列结构制作法，其特征在于：所述步骤(4)中亲水化处理方法为：把镀铬玻璃基板放入98％的浓硫酸和双氧水H2SO4∶30％H2O2 3∶1配成的洗液中加热到80℃浸泡60分钟，以去除杂质，然后反复冲洗，再放入氨水、双氧水和水配成的溶液NH3∶H2O2∶H2O/1∶1∶5中超声波处理60分钟，再取出基板反复冲洗用，保存，以备使用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101760115A CN101143710B (zh) | 2007-10-17 | 2007-10-17 | 菱形金属纳米粒子阵列结构制作法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2007101760115A CN101143710B (zh) | 2007-10-17 | 2007-10-17 | 菱形金属纳米粒子阵列结构制作法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101143710A CN101143710A (zh) | 2008-03-19 |
| CN101143710B true CN101143710B (zh) | 2010-07-21 |
Family
ID=39206468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2007101760115A Expired - Fee Related CN101143710B (zh) | 2007-10-17 | 2007-10-17 | 菱形金属纳米粒子阵列结构制作法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101143710B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102148429B (zh) * | 2010-02-06 | 2016-03-30 | 清华大学 | 纳米光学天线阵列的制造方法 |
| CN102173376B (zh) * | 2011-02-25 | 2013-10-16 | 复旦大学 | 高度有序的小尺寸硅基纳米坑阵列的制备方法 |
| CN103105423B (zh) * | 2013-01-25 | 2015-04-22 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 带有纳米点阵列的叉指电极及其制备方法和应用 |
| CN103474483B (zh) * | 2013-09-13 | 2017-10-17 | 南开大学 | 一种周期性结构的背反射电极及其制备方法 |
| CN107101988B (zh) * | 2017-03-16 | 2020-08-28 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种金膜覆盖的高密度纳米针尖阵列及其应用 |
| CN116177596A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-05-30 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种在固体基材表面制备无序分散微球模板的方法及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040132122A1 (en) * | 2000-06-21 | 2004-07-08 | Sukanta Banerjee | Multianalyte molecular analysis using application-specific random particle arrays |
| CN1887687A (zh) * | 2006-07-14 | 2007-01-03 | 清华大学 | 一种硅纳米线阵列的制备方法 |
| CN101051185A (zh) * | 2007-05-23 | 2007-10-10 | 中国科学院光电技术研究所 | 光刻定位自组装填充方法 |
-
2007
- 2007-10-17 CN CN2007101760115A patent/CN101143710B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040132122A1 (en) * | 2000-06-21 | 2004-07-08 | Sukanta Banerjee | Multianalyte molecular analysis using application-specific random particle arrays |
| CN1887687A (zh) * | 2006-07-14 | 2007-01-03 | 清华大学 | 一种硅纳米线阵列的制备方法 |
| CN101051185A (zh) * | 2007-05-23 | 2007-10-10 | 中国科学院光电技术研究所 | 光刻定位自组装填充方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101143710A (zh) | 2008-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101143710B (zh) | 菱形金属纳米粒子阵列结构制作法 | |
| CN102285629B (zh) | 一种表面增强拉曼光谱活性基底的制备方法 | |
| CN103868909B (zh) | 蘑菇形阵列表面增强拉曼光谱活性基底及制备方法 | |
| Lee et al. | Particle-on-film gap plasmons on antireflective ZnO nanocone arrays for molecular-level surface-enhanced Raman scattering sensors | |
| Miele et al. | Controlling Wetting and Self‐Assembly Dynamics by Tailored Hydrophobic and Oleophobic Surfaces | |
| US20120052246A1 (en) | Mesoscale pyramids, arrays and methods of preparation | |
| CN105954251A (zh) | 表面增强拉曼散射基底及其制备方法 | |
| CN101691207A (zh) | 一种微纳结构的制备方法 | |
| CN101000290B (zh) | 一种基于微纳米结构的样品富集芯片及制作方法 | |
| Li et al. | Preparation of a self-cleanable molecularly imprinted sensor based on surface-enhanced Raman spectroscopy for selective detection of R6G | |
| CN105543935A (zh) | 一种表面增强拉曼散射基底及其生产方法和应用 | |
| Li et al. | Thermo-responsive molecularly imprinted sensor based on the surface-enhanced Raman scattering for selective detection of R6G in the water | |
| CN105445254A (zh) | 一种碳基量子点/纳米银表面增强拉曼基底的制备方法 | |
| CN103933902B (zh) | 一种二元有序胶体晶体、金属纳米阵列及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Recyclable surface-enhanced Raman scattering substrate-based sensors for various applications | |
| CN111426674B (zh) | 一种增强sers活性的太阳花纳米阵列结构及其制备方法 | |
| CN113125406B (zh) | 一种具有微观有序纳米结构sers基底及制备方法 | |
| Chien et al. | High-speed and direction-controlled formation of silicon nanowire arrays assisted by electric field | |
| Trang et al. | Hotspot-type silver-polymers grafted nanocellulose paper with analyte enrichment as flexible plasmonic sensors for highly sensitive SERS sensing | |
| Li et al. | A novel imprinted sensor based on Ag-modified composite MOFs for selective detection of Rhodamine B in river | |
| Jung et al. | Protein immobilization | |
| CN101391745B (zh) | 一种利用沟槽引导的单列纳米球自组装方法 | |
| Zou et al. | Fabrication of novel biological substrate based on photolithographic process for surface enhanced Raman spectroscopy | |
| Yan et al. | Drilling nanoholes in colloidal spheres by selective etching | |
| CN114965436A (zh) | 咖啡环交叉富集拉曼芯片及其制备方法和其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100721 Termination date: 20151017 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |