基于胶体刻蚀的不对称微结构制备、组装及其应用探索

不对称粒子具有多官能结构，在纳微米尺度范围内，它可作为超粒子组装的构筑基元，在传感器、电子显示器件制备以及高性能稳定剂合成等方面的研究有着重要的应用。新一代的材料将受益于新颖构筑基元的设计、程序化合成与组装以满足特定的功能性需求。本项目利用胶体刻蚀技术制备具有不同形状、大小和纵向结构特点的不对称微粒，通过对模板的加工控制以及沉积材料、条件、程序的调整，共同调控形成三维不对称微结构；利用胶体刻蚀结合接触区域刻蚀和微接触印刷等技术制备不对称二元和多元异质微球，拓展多元异质微球的应用范围；根据不同区域的物理化学性质，通过偶联与自组装，形成具有多级结构并有一定功能的组装体；尝试把它们与功能性纳米粒子结合形成组装体，并在异质性基材上实现定点组装。进一步研究它们的异质表面增强特性；探讨不对称微结构及其组装体对环境的多重响应性质，为它们在催化、组装以及物理、化学和生物学传感器等领域的应用奠定基础。

不对称微粒由于其在结构，化学组成等方面的不对称性在近年来一直是科学家们关注的重点。其在各个维度上的不对称行为使其在传感，“粒子”表面活性剂，微运载器等方面有着广泛的应用。在诸多的制备不对称微粒的方法中，胶体刻蚀技术是一种灵活高效的制备手段，而且它从胶体微球出发，结合了“自上而下（top-down）”和“从下而上(bottom-up)”两大类微构造手段，更为其提供了与其他传统微构造手段的兼容性，从而极大的拓宽了其应用范围。.我们以普通的胶体微球作为构筑基元，将其初步组装成二维或三维的胶体晶体，进一步结合胶体刻蚀技术——包括可控的沉积、刻蚀、掩蔽等等——成功的制备了多种二元或三元的不对称微粒，不对称胶体晶体以及不对称薄膜。对于多元的不对称微粒，利用其微粒表面各个区域的差异，我们成功的在其上组装了各种功能性材料，如纳米粒子，半导体量子点等等，并初步探索了不对称微粒之间的组装，通信行为，为其进一步的应用奠定了基础；我们还通过简单的可控刻蚀，成功的制备了光子禁带连续可调的不对称胶体晶体，这种特殊的带有梯度结构的胶体晶体为更加深入的研究光子晶体的特性提供了实验上的可行性；以二维胶体晶体为掩板，结合可控刻蚀和沉积，我们制备了一系列不对称的准三维金属多孔膜，这些多孔膜都表现出了非常优异的光学性质，如连续可调的单色性，超高的灵敏度，以及各向异性的光学透过性，这些不对称多孔膜将在传感器，光学显示器件上有极大的应用前景。