[发明专利]一种三明治结构平板金属纳米结及其制备方法

说明书

本发明提供了一种三明治结构平板金属纳米结的制备方法，包括：金纳米粒子与硅酸钠溶液、偶联剂混合，调节pH值，加热，得到Au@SiO₂纳米粒子；将所述Au@SiO₂纳米粒子采用液‑液自组装的方式在预处理后的ITO玻璃上制备单层Au@SiO₂纳米薄膜；重复上述液‑液自组装的方式，得到组装有多层纳米薄膜的ITO玻璃；将金片沉积在多层纳米薄膜上，得到三明治结构平板金属纳米结。本发明提供的Au@SiO₂核‑壳纳米粒子通过液‑液界面自组装形成致密堆积单层膜，其中厚度可调的绝缘的二氧化硅层作为隧穿壁垒层，等离激元活性的Au纳米粒子作为电子传输介质。本发明人在纳米结上观察到了超远程电子传输行为和现象。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种三明治结构平板金属纳米结及其制备方法。

背景技术

为了将功能性有机分子作为基本响应单元构建实用性纳米电子学器件，各国研究人员已经在分子/纳米电子学领域奋斗了数十年，并致力于探索纳米尺度下的电子传输现象。虽然在这个领域已经取得了重要的进展，但是在能够实际应用前，仍然还有很漫长的路要走。这主要是由于在制造可靠的纳米(或亚纳米级)电子器件(如纳米异质结和晶体管)方面长期存在的技术障碍，以及基于传统电子隧穿理论构建的器件存在电子隧穿效率低的根本问题。通常情况下，电子隧穿通过有机烷烃分子的距离不会超过2nm。这使得制备的超小纳米电子学器件容易短路或产生接触假信号、使用时非常不稳健，给该领域的发展带来了长期的难题。

等离激元学通过表面等离子体的激发将光转化为传播的电信号，能有效地将光子学与电子学在纳米尺度上融为一体，从而能规避衍射极限问题。因此，它有望能为下一代电子设备提供革命性的解决方案。然而，到目前为止，人们对纳米级电子传输行为的了解还很少，因为在目前的纳米器件中，由于技术上的困难，很难实现并揭示潜在的传输机理(可能存在的新电子传输机理)。

因此，开发传输距离长、传输效率高的纳米结是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种三明治结构平板金属纳米结的制备方法，本发明制备的三明治结构平板金属纳米结传输距离长、传输效率高。

本发明提供了一种三明治结构平板金属纳米结的制备方法，包括：

A)金纳米粒子与硅酸钠溶液、偶联剂混合，调节pH值，加热，得到Au@SiO₂纳米粒子；

B)将所述Au@SiO₂纳米粒子采用液-液自组装的方式在预处理后的ITO玻璃上制备单层Au@SiO₂纳米薄膜；

C)重复上述液-液自组装的方式，得到组装有多层纳米薄膜的ITO玻璃；

D)将金片沉积在多层纳米薄膜上，得到三明治结构平板金属纳米结。

优选的，步骤A)所述偶联剂包括3-氨丙基三甲氧基硅烷；所述偶联剂的浓度为1～10mM；所述硅酸钠溶液的质量浓度为0.4％～1.0％。

优选的，所述Au纳米粒子的粒径为70～80nm。

优选的，所述金纳米粒子、硅酸钠与偶联剂的体积为(25～35)：(3～5)：(0.5～0.7)。

优选的，步骤A)所述加热温度为85℃～95℃；所述加热时间为1～3h；所述pH值为8～9。

优选的，步骤B)所述单层Au@SiO₂纳米薄膜合成具体为：

将Au@SiO₂纳米粒子注入到容器中，加入正己烷形成液-液界面，而后迅速将甲醇注入到混合溶液中，将纳米粒子捕捉到两相界面中，正己烷挥发后自组装得到单层Au@SiO₂纳米薄膜。