限域组装制备无残留层金属氧化物纳米线的研究

Unconvential Confinement assembly is induced by incompletely filling of the materials and capillary force around the pattern on the stamp, which is based on the utilization of the edges of micrometer-sized stamp features for the reproduction of submicrometer and nanometer patterns. However, the low-cost method is faced with the problem of residual layer, which limits the application of nanowires in the device.. On the basis of our previous research, we intend to use the confinement assembly method, and design two experimental lines to fabricate metal oxide nanowires with large area, high resolution, orderly and no residual layer. In the self-assembly process, we study the the influence of the interaction and experimental conditions on the size of nanowires, to realize control dynamics. Meanwhile, we will improve the mechanism of confinement assembly. We further demonstrate that, by exploiting the advantages of this method, the application of such structures in the nanosensor area is thus straightforward.

非传统限域组装法是在模板法过程中物质不完全填充模板的情况下，在界面诱导的辅助下，物质聚集在模板结构边缘的一种现象。所构筑的结构分辨率远高于原始模板的结构，从而降低了模板法的成本。但是，该方法在制备金属氧化物纳米线的的过程中，非纳米线处存在残留层问题，需要后续繁琐的刻蚀处理，限制了纳米线在器件中的应用。. 在前期研究基础之上，项目拟利用限域组装方法，设计两条实验路线--微接触转移印刷和溶剂挥发组装印刷，通过热力学研究，实现大面积、高分辨率、有序排列且无残留层的金属氧化物纳米线的构筑；在自组装过程中，研究各界面的相互作用及实验条件对无残留层纳米线尺寸的影响，实现动力学可控；建立完善的限域组装机制；优化金属氧化物纳米线尺寸，构筑气体传感器件，开发纳米线的应用前景。

模板压印技术是构筑金属氧化物规则阵列的重要手段，但是所得到的金属氧化物阵列常常伴有残留层的存在，相比聚合物残留层更难被除去，限制了其发展。本课题通过界面转移技术及诱导自组装技术，结合高分子化学、无机化学、物理化学等方法，对模板压印过程中金属氧化物组装成无残留层的规则阵列的动力学机制进行研究。首先，以热力学为基础，通过设计不同的异质界面，实现热塑性聚合物（载体聚合物）在常温条件下进行快速转移，并详细研究压印时间、旋涂速度、聚合物溶液的浓度等动力学因素；进而，以热塑性聚合物为载体负载无机盐，利用上述常温压印转移技术，协同诱导金属氧化物进行无残留层的阵列组装，并详细研究了聚合物与无机盐浓度、旋涂速度、诱导组装时间等动力学因素。最后，将无残留层的金属氧化物阵列初步应用到H2的传感检测中。综合上述结果，本研究为构筑无残留层金属氧化物阵列奠定了坚实的工作基础，同时对于构筑其他材料的无残留层阵列提供了重要的启示性线索。项目资助发表SCI论文8篇，待发表1篇。申请中国发明专利6项。培养研究生3名，已经毕业1名，在读2名。项目投入经费30万元，支出21.1365万元，剩余经费8.8635万元，剩余经费计划用于本项目研究经费后续支出。