專利名稱：殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，且特別是涉及一種利用納米粒子的 光熱效應(yīng)(Photo-thermal effect)的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
納米等級(jí)的材料因?yàn)榫哂刑厥獾拇笮?、組成以及排列結(jié)構(gòu)，因此相比于宏觀材料， 納米等級(jí)的材料在光學(xué)特性、電性、化性等方面皆與宏觀材料不同。以目前廣泛應(yīng)用于電子、光學(xué)、生物等領(lǐng)域的金納米粒子為例，當(dāng)金納米粒子遇到可見光時(shí)，由于入射光的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于粒徑而使粒子吸收光的效應(yīng)相對(duì)地遠(yuǎn)大于散射的效 應(yīng)，因此金納米粒子會(huì)吸收光子的能量，進(jìn)而極化其上的自由電子云，使電子云隨著光子的 頻率震蕩而引起特殊的表面等離子體共振(surface plasmon resonance)現(xiàn)象。納米粒子 通過表面等離子體共振現(xiàn)象可將光能轉(zhuǎn)換為熱能，此即為納米粒子的光熱效應(yīng)。此外，殼核型(core-shell)納米粒子還因?yàn)榻Y(jié)合了兩種或是兩種以上的材料，因而使其功能性、結(jié)構(gòu)性及合成方法更增加了靈活性，并創(chuàng)造出更多新穎的功能與應(yīng)用。所謂 的殼核型納米粒子是指在以無機(jī)物或有機(jī)物所組成的核心的外部包覆一層無機(jī)物質(zhì)、有機(jī) 分子或是生物性大分子的雙層或多層構(gòu)造。殼核型的納米粒子基本上可分為四類核心為 無機(jī)物而外層為有機(jī)分子、核心與外層皆為無機(jī)物、核心為有機(jī)分子而外層為無機(jī)物以及 核心與外層皆為有機(jī)分子。由于殼核型納米粒子可通過改變外層的材料而改變納米粒子的特性，例如增加導(dǎo) 電性或磁性、微調(diào)核心納米粒子的光學(xué)特性、使核心粒子穩(wěn)定不易聚集且不易被氧化腐蝕， 因此目前已廣泛應(yīng)用于納米鍍膜、光子晶體的制造、特殊光學(xué)材料的合成、半導(dǎo)性螢光材料 的制作、改變粘土陶瓷的顏色、絕緣散熱材料的應(yīng)用、超高介電材料的制作以及作為異質(zhì)性 的(heterogeneous)多酵素生化催化劑。此外，若進(jìn)一步將殼核型納米粒子的核心移除，則 可以使殼核型納米粒子成為一種中空的結(jié)構(gòu)，還可在日后應(yīng)用于藥物、基因、蛋白質(zhì)等物質(zhì) 的傳遞及保存。進(jìn)一步說，在目前的技術(shù)中，與納米金屬粒子相關(guān)的殼核型納米結(jié)構(gòu)可以分為核 心/外層為納米金屬粒子/有機(jī)分子(如Au/聚吡咯(polypyrrole))、核心/外層為納米 金屬粒子/無機(jī)物(如Au/Si02)以及核心/外層為無機(jī)物/納米金屬粒子(如Si02/Au) 三種。然而，在核心/外層為納米金屬粒子/有機(jī)分子的核殼型納米結(jié)構(gòu)的合成方法中，除 了在合成時(shí)需要額外添加耦合劑與起始劑之外，在合成前還需要先將納米金屬粒子進(jìn)行表 面改性才能將有機(jī)分子接枝到納米金屬粒子上。由于這種殼核型納米結(jié)構(gòu)中的有機(jī)分子 是以接枝方式或是以螯合(chelated)的方式連接到納米金屬粒子上，因此必須精確調(diào)控 有機(jī)分子與納米金屬粒子的比例以及所接枝的官能團(tuán)，否則會(huì)造成有機(jī)分子層的包覆性不 佳，導(dǎo)致殼核型納米結(jié)構(gòu)在有機(jī)溶液中的分散效果不佳，因而在應(yīng)用上造成相當(dāng)大的不便。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的旨在提供一種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其通過納米 粒子的光熱效應(yīng)而在納米粒子上形成具有良好涂布的材料層。本發(fā)明提出一種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，此方法是先提供納米粒子，此納米粒 子中含有具有表面等離子體共振(surface plasmon resonance, SPR)吸收的金屬，其中納米 粒子適于將波長(zhǎng)在SPR吸收光譜范圍中的光能轉(zhuǎn)換為熱能。然后，將納米粒子分布于第一熱 固性材料前驅(qū)物上。接著，在第一熱固性材料前驅(qū)物上涂布第二熱固性材料前驅(qū)物，以覆蓋納 米粒子。而后，將波長(zhǎng)在SH 吸收光譜范圍中的光源照射納米粒子以產(chǎn)生熱能，使納米粒子周 圍的第一熱固性材料前驅(qū)物與第二熱固性材料前驅(qū)物固化，以在納米粒子上形成熱固性材料 層。之后，移除第一熱固性材料前驅(qū)物與第二熱固性材料前驅(qū)物的未固化的部分。本發(fā)明另提出一種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，此方法是先提供納米粒子，此納 米粒子中含有具有表面等離子體共振吸收的金屬，其中納米粒子適于將波長(zhǎng)在sra吸收光 譜范圍中的光能轉(zhuǎn)換為熱能。然后，將納米粒子分布于基板上。接著，在基板上涂布熱固性 材料前驅(qū)物，以覆蓋納米粒子。而后，將波長(zhǎng)在SI^R吸收光譜范圍中的光源照射納米粒子以 產(chǎn)生熱能，使納米粒子周圍的部分熱固性材料前驅(qū)物固化，以在納米粒子上形成熱固性材 料層。之后，移除熱固性材料前驅(qū)物的未固化的部分。本發(fā)明再提出一種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，此方法是先提供納米粒子，此納 米粒子中含有具有表面等離子體共振吸收的金屬，其中納米粒子適于將波長(zhǎng)在sra吸收光 譜范圍中的光能轉(zhuǎn)換為熱能。然后，將納米粒子與熱固性材料前驅(qū)物混合。接著，將波長(zhǎng)在 sra吸收光譜范圍中的光源照射納米粒子以產(chǎn)生熱能，使納米粒子周圍的部分熱固性材料 前驅(qū)物固化，以在納米粒子上形成熱固性材料層。之后，移除熱固性材料前驅(qū)物的未固化的 部分?；谏鲜觯景l(fā)明以光源照射納米粒子并通過表面等離子體共振吸收的納米粒 子的光熱效應(yīng)來對(duì)納米粒子進(jìn)行加熱，使得位于納米粒子周圍的熱固性材料前驅(qū)物在吸 收由納米粒子所產(chǎn)生的熱能之后固化，因此可直接在納米粒子上形成熱固性材料層而不 需對(duì)納米粒子進(jìn)行表面改性(例如接枝有機(jī)單體(grafting organic monomer)、寡聚物 (oligomer)或未交聯(lián)高分子(un-crosslink polymer))的步驟，進(jìn)而使得所形成的熱固性 材料層(殼)對(duì)于金屬納米粒子(核)具有較佳的包覆性。此外，本發(fā)明還可以通過控制 光源的強(qiáng)度與照射時(shí)間來調(diào)整所形成的材料層的厚度，以及通過控制納米粒子的形狀來調(diào) 整所形成的殼核型納米結(jié)構(gòu)形狀。為了使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特列舉實(shí)施例，并結(jié)合附圖 詳細(xì)說明如下。


圖IA至圖ID為依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造流程剖面 圖。圖2A至圖2D為依照本發(fā)明另一實(shí)施例所繪示的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造流程剖面 圖。圖3A至圖3C為依照本發(fā)明再一實(shí)施例所繪示的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造流程剖面圖。圖4A為金納米粒子在PMMA基材上的示意圖。圖4B為當(dāng)金納米粒子被照射時(shí)距PMMA基材的底部不同距離之下PMMA與空氣的 溫度分布圖。圖4C為PMMA的表面溫度分布圖。圖4C的中心處為PMMA附著金納米粒子的位置。 圖5A至圖5D為聚合物/金殼核型納米粒子的制造過程的掃描式電子顯微鏡 (scanning electron microscopy, TEM)圖。圖6為聚合物/銀殼核型納米粒子的掃描式電子顯微鏡圖。圖7為經(jīng)不同波長(zhǎng)的光照射的CdSe納米粒子、CdTe納米粒子、Ag納米粒子與Au 納米粒子的熱能分布圖。圖8為在水中的單獨(dú)Au納米粒子表面的溫度增加與等離子體共振照射能量的關(guān) 系圖。圖9A為表面等離子體共振吸收與不同Ag納米粒子尺寸的關(guān)系圖。圖9B為表面等離子體共振吸收與不同Ag納米棒尺寸的關(guān)系圖。主要附圖標(biāo)記說明100 納米粒子102、104 熱固性材料前驅(qū)物106 光源108 熱固性材料層110、114、116 殼核型納米結(jié)構(gòu)112:基板Ll L6 線
具體實(shí)施例方式圖IA至圖ID為依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造流程剖面 圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供至少一個(gè)納米粒子100。納米粒子100中含有金屬，且每一個(gè) 納米粒子100適于將光能轉(zhuǎn)換為熱能。上述的金屬例如為銀、金或銅。詳細(xì)地說，納米粒子 100中的金屬經(jīng)光源照射之后可以吸收光能而引起表面等離子體共振，以將所吸收的光能 轉(zhuǎn)換為熱能。也就是說，納米粒子100具有光熱效應(yīng)。此外，納米粒子100中除了含有金屬 之外，也可以含有無機(jī)物或有機(jī)物。意即，納米粒子100除了可以是金屬粒子之外，也可以 是由金屬粒子與無機(jī)物或有機(jī)物所形成的復(fù)合粒子。舉例來說，上述的復(fù)合粒子可以是多 個(gè)納米金粒子集合成簇且外圍披覆二氧化硅或高分子，或是二氧化硅的納米粒子表面披覆 納米金粒子。此外，上述的無機(jī)物例如為Ti02、SnO2、銀、錫或其混合物，而有機(jī)物例如為聚 (二乙烯基苯)(poly (divinylbenzene))、聚苯乙烯共聚物(polystyrene copolymer)、聚 苯乙烯-聚(甲基丙烯酸呲啶酯)(polystyrene-poly (pyridyl methacrylate))或是含有 壓克力的化合物。復(fù)合粒子例如為金-二氧化硅-聚苯乙烯復(fù)合粒子、金-硅膠(silica gel) /聚合物復(fù)合粒子、金_硅膠/樹脂復(fù)合粒子。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1A，提供熱固性材料前驅(qū)物102。熱固性材料前驅(qū)物102例如為未聚 合的單體、未交聯(lián)的寡聚體或未交聯(lián)的高分子。舉例來說，熱固性材料前驅(qū)物102可以是環(huán)氧樹脂(印oxy)、不飽和聚酯樹脂(unsaturated polyester)、酚樹脂(phenolic)或雙馬來酰亞胺樹脂(bismaleimide，BMI)。然后，將納米粒子100分布于熱固性材料前驅(qū)物102上。 將納米粒子100分布于熱固性材料前驅(qū)物102上的方法例如為噴印(injet printing)、旋 轉(zhuǎn)涂布或浸泡(dip coating)。在另一實(shí)施例中，將納米粒子100分布于熱固性材料前驅(qū) 物102上的方法也可以是利用化學(xué)鍵結(jié)(如共價(jià)鍵結(jié)、離子鍵結(jié))或物理吸附(如靜電吸 附或范德華力(van der Waals force)吸附)。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，通過浸泡、旋轉(zhuǎn)涂布或噴灑方式，在熱固性材料前驅(qū)物102上 涂布熱固性材料前驅(qū)物104，以覆蓋納米粒子100，其中熱固性材料前驅(qū)物104與熱固性材 料前驅(qū)物102的材料相同。因此，在此步驟中，納米粒子100被熱固性材料前驅(qū)物整個(gè)包覆起來。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，將光源106照射納米粒子100。光源106例如為激光或發(fā)光二 極管(light emitting diode, LED)的光束。光源106的波長(zhǎng)適于納米粒子100的SPR吸 收。由于納米粒子100具有光熱效應(yīng)，因此在吸收光能之后可將光能轉(zhuǎn)換為熱能。此外， 納米粒子100周圍的熱固性材料前驅(qū)物(熱固性材料前驅(qū)物102、104)在吸收由納米粒子 100所產(chǎn)生的熱能之后會(huì)固化，因此可在納米粒子100上形成熱固性材料層108。熱固性材 料層108的厚度例如介于1納米至100納米之間，且此厚度可以通過控制光源106的強(qiáng)度 與照射時(shí)間來調(diào)整。特別值得一提的是，在本實(shí)施例中，納米粒子100的形狀為圓形，而在 其他實(shí)施例中，納米粒子100也可以視實(shí)際需求而是任意的形狀(如立方體、棒狀、角柱、線 狀)，且形成在納米粒子100周圍的熱固性材料層108也具有與納米粒子100相同的形狀。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1D，移除未固化的熱固性材料前驅(qū)物。此處所指的未固化的熱固 性材料前驅(qū)物即為未交聯(lián)的熱固性材料前驅(qū)物102、104。移除未固化的熱固性材料前驅(qū)物 的方法例如是針對(duì)熱固性材料前驅(qū)物來選擇適合的溶劑來進(jìn)行清洗。舉例來說，未交聯(lián)的 環(huán)氧樹脂可通過丙酮來移除。當(dāng)未固化的熱固性材料前驅(qū)物被移除后，即留下由納米粒子 100以及位于其上的熱固性材料層108所形成的殼核型納米結(jié)構(gòu)110。圖2A至圖2D為依照本發(fā)明另一實(shí)施例所繪示的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造流程剖面 圖。在圖2A至圖2D中，與圖IA至圖ID中相同的附圖標(biāo)記即代表相同的元件，其形成方法 與材料將不另行描述。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D2A，提供至少一個(gè)納米粒子100與基板112?；?112例如為玻璃基板。然后，將納米粒子100分布于基板112上。將納米粒子100分布于 基板112上的方法例如為噴印、旋轉(zhuǎn)涂布或浸泡。納米粒子100可利用等離子體(plasma) 處理，在活化離子的沖擊下使基板112的表面粗糙化，由此分布納米粒子100 ；或者，可在基 板112上施加自組裝單分子膜(self-assembly monolayer)由此分布納米粒子100 ；再者， 亦可通過納米粒子的表面改性，由此利用化學(xué)鍵結(jié)的方式(例如離子鍵結(jié)或共價(jià)鍵結(jié)等) 將納米粒子100予以分布(例如在基材表面予以C00H的修飾，再將納米粒子表面予以帶正 電離子的修飾如NH3+等，或者可將基材表面予以帶正電離子的修飾，再將納米粒子表面予 以帶負(fù)電離子的修飾)。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，在基板112上涂布熱固性材料前驅(qū)物104，以通過噴印、旋轉(zhuǎn)涂 布或浸泡來覆蓋納米粒子100。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，將光源106照射納米粒子100。光源106的波長(zhǎng)適于納米粒子 100的sra吸收。由于納米粒子100具有光熱效應(yīng)，因此在吸收光能之后可將光能轉(zhuǎn)換為熱能。此外，納米粒子100周圍的熱固性材料前驅(qū)物104在吸收由納米粒子100所產(chǎn)生的熱能之后會(huì)固化，因此可在納米粒子100上形成熱固性材料層108。同樣地，熱固性材料層 108的厚度可以通過控制光源106的強(qiáng)度與照射時(shí)間來調(diào)整。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，移除未固化的熱固性材料前驅(qū)物104。在本實(shí)施例中，由于基 板112的材料并非為熱固性材料前驅(qū)物，因此在移除未固化的熱固性材料前驅(qū)物104時(shí)，并 不會(huì)將基板112移除。也就是說，在移除未固化的熱固性材料前驅(qū)物104之后，由納米粒子 100以及位于其上的熱固性材料層108所形成的殼核型納米結(jié)構(gòu)114仍分布于基板112上。特別值得一提的是，由于在本實(shí)施例中基板112并不會(huì)被移除，因此可以視實(shí)際 需求經(jīng)由控制納米粒子100分布于基板112上的位置來調(diào)整殼核型納米結(jié)構(gòu)114位于基板 112上的位置，以形成所需的元件。圖3A至圖3C為依照本發(fā)明再一實(shí)施例所繪示的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造流程剖面 圖。在圖3A至圖3C中，與圖IA至圖ID中相同的附圖標(biāo)記即代表相同的元件，其形成方法 與材料將不另行描述。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D3A，提供至少一個(gè)納米粒子100與熱固性材料前驅(qū)物 104。然后，將納米粒子100與熱固性材料前驅(qū)物104均勻混合。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D3B，將光源106照射納米粒子100。光源106的波長(zhǎng)適于納米粒子 100的sra吸收。由于納米粒子100具有光熱效應(yīng)，因此在吸收光能之后可將光能轉(zhuǎn)換為 熱能。此外，納米粒子100周圍的熱固性材料前驅(qū)物104在吸收由納米粒子100所產(chǎn)生的 熱能之后會(huì)固化，因此可于納米粒子100上形成熱固性材料層108。同樣地，熱固性材料層 108的厚度可以通過控制光源106的強(qiáng)度與照射時(shí)間來調(diào)整。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D3C，移除未固化的熱固性材料前驅(qū)物104，以留下由納米粒子100 以及位于其上的熱固性材料層108所形成的殼核型納米結(jié)構(gòu)116。對(duì)于上述殼核型納米結(jié)構(gòu)110、114、116來說，由于納米粒子100上形成有熱固性 材料層108，因此可以使納米粒子100更容易分散于高分子基質(zhì)(polymer matrix)中，且有 利于在低濃度摻混下有效地提高高分子基質(zhì)的性質(zhì)。此外，由于殼核型納米結(jié)構(gòu)110、114、 116的核心含有金屬，因此可以提高熱導(dǎo)系數(shù)，且納米粒子100上的熱固性材料層108也可 達(dá)到降低電子穿隧與漏電流的目的。因此，殼核型納米結(jié)構(gòu)110、114、116可以應(yīng)用在高介 電材料以及熱導(dǎo)材料中。以下將以實(shí)驗(yàn)例來對(duì)本發(fā)明的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法作說明。實(shí)施例下述實(shí)施例中使用的納米粒子為自行制備，制備方法為1.金納米粒子的制備用檸檬酸鈉將HAuCl4 (水溶液)還原，調(diào)整檸檬酸鈉與HAuCl4的比例可控制金納 米粒子的粒徑。2.銀納米粒子的制備用檸檬酸鈉及硼氫化鈉的混合物將硝酸銀(水溶液)還原，調(diào)整硝酸銀、檸檬酸鈉 及硼氫化鈉的比例即可得到不同粒徑的銀納米粒子。實(shí)施例一圖4A為金納米粒子(60nm)在聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)基材上的示意圖。圖4B為當(dāng)金納米粒子被照射時(shí)距PMMA基材的底部不同距離之下PMMA與空氣的溫度分布圖。圖4C為PMMA的表面溫度分布圖。圖4C的中心處為PMMA附著 金納米粒子的位置。由圖4B可以得知，在附著至金納米粒子的PMMA表面的溫度為最高，且 PMMA中的溫度會(huì)隨著至金納米粒子的距離增加而降低。由圖4B與圖4C可以得知，在PMMA 中溫度較高的范圍是位于金納米粒子周圍IOnm之內(nèi)。因此，可以通過改變光的強(qiáng)度來控制 金納米粒子的溫度，以控制納米粒子周圍的溫度分布來得到高分子殼。實(shí)施例二圖7為經(jīng)不同波長(zhǎng)的光照射的CdSe納米粒子、CdTe納米粒子、Ag納米粒子與Au 納米粒子的熱能 分布圖。請(qǐng)參照?qǐng)D7，比較CdSe納米粒子、CdTe納米粒子、Ag納米粒子與 Au納米粒子，當(dāng)具有特定波長(zhǎng)的光束(例如，激發(fā)Sra的吸收帶)照射Ag納米粒子與Au納 米粒子時(shí)，產(chǎn)生了大量的熱能。光熱效應(yīng)涉及SI3R吸收，且SI3R取決于粒子與粒子耦合(particle-to-particle coupling)的尺寸、形狀與程度。圖8為在水中的單獨(dú)Au納米粒子表面的溫度增加與等離子體共振照射能量的關(guān) 系圖。在圖8中，線Ll至線L6分別表示在水中由具有波長(zhǎng)為520ηπι(λ as= 520nm)的光 束照射的粒子尺寸為100nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm的Au納米粒子。垂直軸表示由單 獨(dú)Au納米粒子所產(chǎn)生的熱能所引起的溫度增加量(Δ Tmax),其單位為K。水平軸表示照射 光束的光通量(light flux)，其單位為W/cm2。由圖8可知，當(dāng)照射光束的光通量為固定時(shí)， 具有相對(duì)大尺寸的納米粒子展現(xiàn)較佳的溫度增加效率。圖9A為表面等離子體共振吸收與不同Ag納米粒子尺寸的關(guān)系圖。圖9B為表面 等離子體共振吸收與不同Ag納米棒尺寸的關(guān)系圖。由圖9A與圖9B可知，當(dāng)經(jīng)照射的材料 尺寸及形狀改變時(shí)，吸收波長(zhǎng)是不同的。首先，提供金納米粒子(60nm)與玻璃基板。然后，將金納米粒子利用自組裝單分 子膜(self-assembly monolayer)的方式分布于玻璃基板上，如圖5A所示。其步驟如下將玻璃基板泡在硝酸(非限定性的)中。然后，以5%的EtOH(乙醇)水溶液浸 泡。接著，將3-氨丙基三乙氧基硅烷(3APTES)(可用醇類稀釋)溶液作為第一連結(jié)劑(其 中三端為-OC2H5，另一端為-NH2)，并將玻璃基板浸泡在其中。而后，以5%的EtOH水溶液浸 泡。繼之，將HS-(CH2)7-COOH(可稀釋)作為第二連結(jié)劑，并將玻璃基板浸泡在其中。隨后， 以5%的EtOH水溶液浸泡。至此，玻璃基板變得疏水，且其上連結(jié)有-SH，以和Au形成共價(jià) 鍵。然后，將金納米粒子溶液滴至玻璃基板上，以使Au與-SH鍵結(jié)。接著，以旋轉(zhuǎn)涂布的方 式于玻璃基板上涂布熱固性材料前驅(qū)物，以覆蓋金納米粒子。上述的旋轉(zhuǎn)涂布是以600rpm 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行15秒，或是以1600rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行25秒。而后，將玻璃基板在60°C的溫度下 加熱12分鐘以將溶劑(solvent)烘干。繼之，以波長(zhǎng)為514nm的綠光激光作為光源照射金 納米粒子80分鐘來對(duì)金納米粒子進(jìn)行加熱，使金納米粒子周圍的熱固性材料前驅(qū)物固化， 以在金納米粒子上形成材料層，如圖5B、5C所示。此外，未被激光照射的區(qū)域則如圖5D所 示。之后，將玻璃基板浸泡于丙酮中24小時(shí)，以移除未固化的熱固性材料前驅(qū)物，而在玻璃 基板上形成由金納米粒子以及位于其上的材料層所形成的殼核型納米結(jié)構(gòu)。金納米粒子周 圍的高分子的厚度約為lOnm。實(shí)施例三提供銀納米粒子(60nm)與玻璃基板。然后，將銀納米粒子利用化學(xué)鍵結(jié)(自組裝單分子膜)的方式分布于玻璃基板上。其步驟如下將玻璃基板泡在硝酸(非限定性的)中。然后，以5%的EtOH水溶液浸泡。接著， 將3-氨丙基三乙氧基硅烷(可用醇類稀釋)溶液中作為第一連結(jié)劑(其中三端為-OC2H5， 另一端為-NH2),并將玻璃基板浸泡在其中。而后，以5%的EtOH水溶液浸泡。繼之，以 HS-(CH2)7-COOH (可稀釋)作為第二連結(jié)劑，并將玻璃基板浸泡在其中。隨后，以5%的EtOH 水溶液浸泡。至此，玻璃基板變得疏水，且其上連結(jié)有-SH，以和Ag形成共價(jià)鍵。然后，將 銀納米粒子溶液滴至玻璃基板上，以使Ag與-SH鍵結(jié)。接著，以旋轉(zhuǎn)涂布的方式于玻璃基 板上涂布熱固性材料前驅(qū)物， 以覆蓋銀納米粒子。上述的旋轉(zhuǎn)涂布是以600rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行 15秒，或是以1600rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行25秒。而后，將玻璃基板在60°C的溫度下加熱12分鐘 以將溶劑(solvent)烘干。繼之，以波長(zhǎng)為408nm，50mW的藍(lán)光激光作為光源照射銀納米粒 子20分鐘來對(duì)銀納米粒子進(jìn)行加熱，使銀納米粒子周圍的熱固性材料前驅(qū)物固化，以在銀 納米粒子上形成材料層。將玻璃基板浸泡于丙酮中24小時(shí)，以移除未固化的熱固性材料前 驅(qū)物，而在玻璃基板上形成由銀納米粒子以及位于其上的材料層所形成的殼核型納米結(jié)構(gòu) (如圖6所示)。由于銀的光熱效應(yīng)優(yōu)于金的光熱效，所以我們可以較短的時(shí)間來形成更厚 的殼核。銀納米粒子周圍的高分子的厚度約為20nm。綜上所述，本發(fā)明先將含有金屬的納米粒子置于熱固性材料前驅(qū)物中，然后以光 源照射納米粒子，通過納米粒子的光熱效應(yīng)來對(duì)納米粒子進(jìn)行加熱，使得位于納米粒子周 圍的熱固性材料前驅(qū)物在吸收由納米粒子所產(chǎn)生的熱能之后固化，因此可直接于納米粒子 上形成材料層，而不需對(duì)納米粒子進(jìn)行表面改性的步驟。此外，由于材料層是通過熱固性材料前驅(qū)物吸收由納米粒子所產(chǎn)生的熱能的方式 形成于納米粒子上，因此所形成的材料層可以具有較佳的包覆性，進(jìn)而使得殼核型納米結(jié) 構(gòu)在有機(jī)溶液中具有較佳的分散效果。另外，本發(fā)明還可以通過控制光源的強(qiáng)度與照射時(shí)間來調(diào)整所形成的材料層的厚 度，以及通過控制納米粒子的形狀來調(diào)整所形成的殼核型納米結(jié)構(gòu)形狀。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所 屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)可作任意更動(dòng)與潤(rùn)飾，因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求書所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供納米粒子，該納米粒子中含有金屬，其中該納米粒子適于將光能轉(zhuǎn)換為熱能；將所述納米粒子分布于第一熱固性材料前驅(qū)物上；在該第一熱固性材料前驅(qū)物上涂布第二熱固性材料前驅(qū)物，以覆蓋該納米粒子；將光源照射該納米粒子以產(chǎn)生熱能，使該納米粒子周圍的部分該第一熱固性材料前驅(qū)物與部分該第二熱固性材料前驅(qū)物固化，以在該納米粒子上形成熱固性材料層；以及移除該第一熱固性材料前驅(qū)物的未固化部分與該第二熱固性材料前驅(qū)物的未固化部分。
2.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該金屬包括銀、金、銅或其組 合，該金屬具有表面等離子體共振吸收。
3.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該納米粒子中進(jìn)一步含有無 機(jī)物或有機(jī)物，其中該無機(jī)物包括Ti02、Sn02、銀、錫、或其混合物，該有機(jī)物包括聚(二乙烯 基苯)、聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸呲啶酯)、或含有壓克力的化合物。
4.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該第一熱固性材料前驅(qū)物與 該第二熱固性材料前驅(qū)物相同。
5.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該第一熱固性材料前驅(qū)物包 括未聚合的單體、未交聯(lián)的寡聚體或未交聯(lián)的高分子。
6.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該第二熱固性材料前驅(qū)物包 括未聚合的單體、未交聯(lián)的寡聚體或未交聯(lián)的高分子。
7.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中將該納米粒子分布于該第一 熱固性材料前驅(qū)物上的方法包括噴印、旋轉(zhuǎn)涂布或浸泡。
8.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中將該納米粒子分布于該第一 熱固性材料前驅(qū)物上的方法包括化學(xué)鍵結(jié)或物理吸附。
9.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該熱固性材料層的厚度介于 1納米至100納米之間。
10.如權(quán)利要求1所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該光源包括激光或發(fā)光二 極管的光束。
11.一種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供納米粒子，該納米粒子中含有金屬，其中該納米粒子適于將光能轉(zhuǎn)換為熱能；將該納米粒子分布于基板上；在該基板上涂布熱固性材料前驅(qū)物，以覆蓋該納米粒子；將光源照射該納米粒子以產(chǎn)生熱能，使該納米粒子周圍的部分該熱固性材料前驅(qū)物固 化，以在該納米粒子上形成熱固性材料層；以及移除該熱固性材料前驅(qū)物的未固化部分。
12.如權(quán)利要求11所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該金屬包括銀、金、銅或其 組合，該金屬具有表面等離子體共振吸收。
13.如權(quán)利要求11所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該納米粒子中進(jìn)一步含有 無機(jī)物或有機(jī)物，其中該無機(jī)物包括Ti02、Sn02、銀、錫、或其混合物，該有機(jī)物包括聚(二乙 烯基苯)、聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸呲啶酯)、或含有壓克力的化合物。
14.如權(quán)利要求11所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該熱固性材料前驅(qū)物包括 未聚合的單體、未交聯(lián)的寡聚體或未交聯(lián)的高分子。
15.如權(quán)利要求11所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中將該納米粒子分布于該基 板上的方法包括化學(xué)鍵結(jié)或物理吸附。
16.如權(quán)利要求11所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該材料層的厚度介于1納 米至100納米之間。
17.如權(quán)利要求11所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該光源包括激光或發(fā)光二 極管的光束。
18.—種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供納米粒子，該納米粒子中含有金屬，其中該納米粒子適于將光能轉(zhuǎn)換為熱能；將該納米粒子與熱固性材料前驅(qū)物混合；將光源照射已與該熱固性材料前驅(qū)物混合的該納米粒子以產(chǎn)生熱能，使該納米粒子周 圍的部分該熱固性材料前驅(qū)物固化，以在該納米粒子上形成熱固性材料層；以及移除該熱固性材料前驅(qū)物的未固化部分。
19.如權(quán)利要求18所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該金屬包括銀、金、銅或其 組合，該金屬具有表面等離子體共振吸收。
20.如權(quán)利要求18所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該納米粒子中進(jìn)一步含有 無機(jī)物或有機(jī)物，其中該無機(jī)物包括Ti02、Sn02、銀、錫、或其混合物，該有機(jī)物包括聚(二乙 烯基苯)、聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯-聚(甲基丙烯酸呲啶酯)、或含有壓克力的化合物。
21.如權(quán)利要求18所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該熱固性材料前驅(qū)物包括 未聚合的單體、未交聯(lián)的寡聚體或未交聯(lián)的高分子。
22.如權(quán)利要求18所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該材料層的厚度介于1納 米至100納米之間。
23.如權(quán)利要求18所述的殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該光源包括激光或發(fā)光二 極管的光束。
全文摘要
一種殼核型納米結(jié)構(gòu)的制造方法，此方法是先提供納米粒子，此納米粒子中含有金屬，其中納米粒子適于將光能轉(zhuǎn)換為熱能。然后，將納米粒子分布于第一熱固性材料前驅(qū)物上。接著，在第一熱固性材料前驅(qū)物上涂布第二熱固性材料前驅(qū)物，以覆蓋納米粒子。而后，將光源照射納米粒子以產(chǎn)生熱能，使納米粒子周圍的第一熱固性材料前驅(qū)物與第二熱固性材料前驅(qū)物固化，以在納米粒子上形成熱固性材料層。之后，移除第一熱固性材料前驅(qū)物的未固化部分與第二熱固性材料前驅(qū)物的未固化部分。
文檔編號(hào)B22F1/02GK101837455SQ200910204049
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者林文央, 汪若蕙 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院