胶体纳米晶在模板约束空间内的自组装及其转移机理研究

发展纳米构建单元的图形化组装方法，对于纳米晶粒的操控和集成、新人工超材料的制造和新原理器件的研发等基础研究具有十分重要的意义。本项目在单分散胶体纳米晶的制备研究的基础上，通过采用自下而上与自上而下相结合的纳米制造方法，将自组装技术与模板制造技术结合起来，开展模板约束空间内的纳米晶图形化自组装研究。.研究内容包括：采用胶体化学方法研究小尺度、单分散胶体纳米晶的控制制备；研究胶体纳平衡自组装的控制机理；研究表面配体替换控制胶体纳米晶组装结构；设计加工图形化的PDMS模版，并对其表面进行亲水、疏水改性，调节纳米晶溶液与PDMS表面接触角；利用模注液滴形状和去湿条件控制胶体纳米晶自组装；研究组装工艺过程对结构和性能的可控性、一致性和可重复性的影响规律。.主要创新点：通过提高的自组装温度，使纳米粒子获得足够的动能迁移至平衡位置，提高自组装结构的均匀一致性，发展胶体纳米晶图形化组装新方法。

通过本项目的实施：1）克服了胶体化学法合成过程溶剂和纳米晶氧化以及量子点晶粒尺寸不均一等难题，掌握了尺寸可控、粒径分布窄、分散性良好的PbTe 、CdSe等胶体量子点的制备，并提出了一种胶体纳米晶平衡自组装新方法，改善了胶体纳米晶膜的导电性，为Pb系胶体纳米晶红外探测器的研究提供了新途径；2）分别采用自下而上、自上而下及其相结合的纳米制造方法，设计制备了几种不同模板（PDMS、PS球及ZnO阵列），图形化尺度从亚微米到几个微米可调，利用这些不同尺度和结构的模板，开展了纳米材料图形化组装、纳米复合的控制制备研究，提高了纳米材料的结构和性能可控性、一致性和可重复性，为发展纳米材料在光电探测器、敏化太阳能电池等器件应用提供了实验依据和理论基础。有关单分散胶体纳米晶的制备及图形化组装、纳米材料的图形化生长、不同维度纳米复合材料制备及光电性能、光电探测器、量子点敏化太阳能电池等研究成果，在国内外学术刊物上共发表论文32篇（影响因子IF>5的8篇，IF>3的24篇），论文得到国际一流学术期刊的重点引用；申请发明专利7项，授权专利3项。项目研究取得的研究成果超过预期，很好地完成了项目任务书的研究任务。