CN108467009A - 一种利用化学自组装制造线宽可控的swnt规模阵列的方法 - Google Patents

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张建伟
梅雪松
王文君
王恪典
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段文强
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    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009—Forming specific nanostructures
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
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Abstract

一种利用化学自组装制造线宽可控的SWNT规模阵列的方法，先将SWNT在十二烷基硫酸钠水溶液中超声得到水环境中非共价修饰的SWNT；然后在二氧化硅基底表面涂覆聚甲基丙烯酸甲酯，电子束曝光获得PMMA‑SiO2基底，将PMMA‑SiO2基底进行氧等离子体清洗，浸入氨丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇的溶液中，丙酮清洗，再浸入十八烷基三氯硅烷和无水乙醇的溶液中，得到在SiO2表面构筑自组装膜的功能化基底；最后将非共价修饰的SWNT转移到功能化基底表面，确保移液量完全覆盖功能化基底，大气环境中自然蒸发晾干，去离子水超声洗涤，重复转移、晾干、超声洗涤，即得到SWNT规模阵列，本发明组装工艺简单，阵列清晰，SWNT在线宽结构内排列均匀。

Description

一种利用化学自组装制造线宽可控的SWNT规模阵列的方法
技术领域
本发明属于化学自组装及纳米操纵技术领域，特别涉及一种利用化学自组装制造线宽可控的SWNT规模阵列的方法。
背景技术
目前，为了在基底表面制造SWNT(单壁碳纳米管)阵列来宏观反映SWNT的优异性能及开发高性能碳基器件，采用化学气相沉积、微流道、介电泳、化学自组装等方法制造SWNT规模阵列。其中，化学自组装由于自发性，简便易操作等特点，已经广泛应用到了纳米材料组装、操纵领域。SWNT的修饰和自组装膜的构筑是自组装法的关键步骤，共价修饰将降低SWNT的固有性能，基于有机溶剂体系的非共价修饰在组装完成后无法完全去除有机溶剂。传统自组装膜的构筑通常采用微接触印刷工艺，线宽尺寸受模板的制约。目前需要一种基于水环境的线宽可控的制造SWNT规模阵列的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用化学自组装制造线宽可控的SWNT规模阵列的方法，能够在水环境中制造线宽可控的SWNT规模阵列，操作简单，加工效率高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用化学自组装制造线宽可控的SWNT规模阵列的方法，包括以下步骤：
1)非共价修饰SWNT：将SWNT在十二烷基硫酸钠SDS水溶液中超声得到水环境中非共价修饰的SWNT 1；
2)构筑自组装膜：在二氧化硅SiO2基底表面涂覆厚度为200-700nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 2，电子束曝光获得线宽为1-5μm的PMMA-SiO2基底3，将PMMA-SiO2基底3进行氧等离子体清洗，浸入氨丙基三乙氧基硅烷APTES:无水乙醇为1:10-1:100的溶液中，丙酮清洗，再浸入十八烷基三氯硅烷OTS:无水乙醇为1:100-1:1000的溶液中，得到在SiO2表面构筑自组装膜的功能化基底4；
3)组装：将非共价修饰的SWNT 1转移到功能化基底4表面，确保移液量完全覆盖功能化基底4，大气环境中自然蒸发晾干，去离子水超声洗涤，重复转移、晾干、超声洗涤，即得到SWNT规模阵列。
所述的步骤1)非共价修饰SWNT的具体步骤为：在烧杯中配制浓度1％的十二烷基硫酸钠SDS水溶液100mL，称取100mg SWNT转移到十二烷基硫酸钠SDS水溶液中，先使用槽式超声波清洗机超声30分钟，然后使用角式超声机超声，功率60W，超声时间1秒，间隔时间1秒，累计超声时间9小时以上，得到水环境中非共价修饰的SWNT 1。
本发明的有益效果：利用电子束曝光线宽可控的特点选用不同性质的化学试剂构筑功能化基底，使经过非共价修饰SWNT与功能化基底相互作用，通过化学自组装获得SWNT规模阵列，组装工艺简单，阵列清晰，SWNT在线宽结构内排列均匀。
附图说明
图1为本发明自组装过程示意图。
图2为实施例1所得SWNT规模阵列的微观图及局部放大图。
图3为实施例2所得SWNT规模阵列的微观图及局部放大图。
图4为实施例3所得SWNT规模阵列的微观图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1，参照图1，一种利用化学自组装制造线宽可控的SWNT规模阵列的方法，包括以下步骤：
1)非共价修饰SWNT：在烧杯中配制浓度1％的十二烷基硫酸钠SDS水溶液100mL，称取100mg SWNT转移到十二烷基硫酸钠SDS水溶液中，先使用槽式超声波清洗机超声30分钟，然后使用角式超声机超声，功率60W，超声时间1秒，间隔时间1秒，累计超声时间9小时以上，得到水环境中非共价修饰的SWNT 1；
2)构筑自组装膜：在二氧化硅SiO2基底表面涂覆厚度为500nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 2，电子束曝光获得线宽为2μm的PMMA-SiO2基底3，PMMA-SiO2基底3在200mTorr，60W条件下氧等离子体清洗40秒后，浸入氨丙基三乙氧基硅烷APTES:无水乙醇为1:50的溶液中，丙酮清洗，浸入十八烷基三氯硅烷OTS:无水乙醇为1:500的溶液中，得到在SiO2表面构筑自组装膜的功能化基底4；
3)组装：将非共价修饰的SWNT 1转移到功能化基底4表面，确保移液量完全覆盖功能化基底4，大气环境中自然蒸发晾干，去离子水在槽式超声波清洗机中超声洗涤5分钟，重复转移、晾干、超声洗涤5次，即得到SWNT规模阵列。
本实施例的效果：参照图2，本实施例得到线宽为1.5μm的SWNT规模阵列，阵列清晰，SWNT在线宽结构内排列均匀。
实施例2：将实施例1步骤2)调整为：在二氧化硅SiO2基底表面涂覆厚度为200nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 2，电子束曝光获得线宽为1μm的PMMA-SiO2基底3，PMMA-SiO2基底3在200mTorr，60W条件下氧等离子体清洗40秒后，浸入氨丙基三乙氧基硅烷APTES:无水乙醇为1:100的溶液中，丙酮清洗，再浸入十八烷基三氯硅烷OTS:无水乙醇为1:1000的溶液中，得到在SiO2表面构筑自组装膜的功能化基底4；其它步骤顺序和参数不变，可以得到线宽小于1μm SWNT规模阵列，参照图3，阵列线宽小于1μm，阵列清晰，SWNT在线宽结构内排列均匀。
实施例3：将实施例1步骤2)调整为：在二氧化硅SiO2基底表面涂覆厚度为700nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 2，电子束曝光获得线宽为5μm的PMMA-SiO2基底3，PMMA-SiO2基底3在200mTorr，60W条件下氧等离子体清洗40秒后，浸入氨丙基三乙氧基硅烷APTES:无水乙醇为1:10的溶液中，丙酮清洗，浸入十八烷基三氯硅烷OTS:无水乙醇为1:100的溶液中，得到在SiO2表面构筑自组装膜的功能化基底4；其它步骤顺序和参数不变，可以得到线宽约为4μm SWNT规模阵列，参照图4，阵列线宽约为4μm，阵列清晰，SWNT在线宽结构内排列均匀。

Claims (2)

1.一种利用化学自组装制造线宽可控的SWNT规模阵列的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)非共价修饰SWNT：将SWNT在十二烷基硫酸钠SDS水溶液中超声得到水环境中非共价修饰的SWNT(1)；
2)构筑自组装膜：在二氧化硅SiO2基底表面涂覆厚度为200-700nm的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA(2)，电子束曝光获得线宽为1-5μm的PMMA-SiO2基底(3)，将PMMA-SiO2基底(3)进行氧等离子体清洗，浸入氨丙基三乙氧基硅烷APTES:无水乙醇为1:10-1:100的溶液中，丙酮清洗，再浸入十八烷基三氯硅烷OTS:无水乙醇为1:100-1:1000的溶液中，得到在SiO2表面构筑自组装膜的功能化基底(4)；
3)组装：将非共价修饰的SWNT(1)转移到功能化基底(4)表面，确保移液量完全覆盖功能化基底(4)，大气环境中自然蒸发晾干，去离子水超声洗涤，重复转移、晾干、超声洗涤，即得到SWNT规模阵列。
2.根据权利要求1所述的一种利用化学自组装制造线宽可控的SWNT规模阵列的方法，其特征在于：所述的步骤1)非共价修饰SWNT的具体步骤为：在烧杯中配制浓度1％的十二烷基硫酸钠SDS水溶液100mL，称取100mg SWNT转移到十二烷基硫酸钠SDS水溶液中，先使用槽式超声波清洗机超声30分钟，然后使用角式超声机超声，功率60W，超声时间1秒，间隔时间1秒，累计超声时间9小时以上，得到水环境中非共价修饰的SWNT(1)。
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