有机/无机功能材料二维有序阵列的制备与光学性质研究

摘要

将多种功能材料组装在基底表面，构筑有序的微纳结构有着重要的科学意义。有序微结构在光学、电子学、生物传感等领域有着广泛的应用，也是器件微型化发展的需求和必然趋势。本工作围绕表面有序微结构的构造而展开，探索了多种功能材料有序组装体系的光学性质与在传感器等领域的应用前景。本论文的研究主要包括两个方面的内容，第一，基底表面微结构的构造：从简单的单一组分的蛋白质微阵列到复杂二元复杂结构的设计制备；第二，表面微结构光学性质的研究：利用成像型椭偏仪、荧光显微镜等设备研究了抗原-抗体在基底表面的识别过程及功能有机分子微阵列的化学传感性能。本论文主要取得的研究成果如下：　　1．利用微接触印刷技术在修饰的SiO2基底表面构造蛋白质的微图案阵列，并借助高空间分辨率的成像型椭偏仪实现了抗原-抗体的识别过程的检测。成像型椭偏仪是一种光学仪器，提供了一种无需标记待测蛋白质，非破坏性的，自参比的检测手段，可以通过微阵列厚度的变化来观测基底表面抗原-抗体的识别过程。我们在大小为32x32μm2点阵大小的蛋白质阵列上，实现了抗原-抗体识别过程的高空间分辨的定量分析，检测限低至1.2 pg/spot，为当前应用椭偏技术所达到的最低检测限。　　2．结合微接触印刷技术和水珠模板组装技术，实现了功能材料二元复合阵列的有序组装。我们在金片表面成功的构造了OPV/CdTe NCs的多色荧光阵列；利用高度有序的双组份OPV类有机分子square-in-ring结构的微阵列，首次构筑了一种新型的快速响应的具有自参比功能的固体荧光检测器，实现了对酸性和碱性气体的快速检测。　　3．我们选用P3HT为辅助分散剂，在低沸点有机溶剂氯仿中有效地剥离分散过渡金属二硫族化合物(MoS2，WS2)二维纳米材料。当P3HT同MoS2片层复合后，P3HT的荧光寿命减小，证明MoS2片层结构能有效淬灭共轭高分子的荧光。我们首次观测到P3HT-MoS2纳米复合物具有优于参比材料C60的光限幅性质。

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