银纳米粒子的合成及其在喷印电路和SERS中的应用

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeremeah
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本论文从发展金属纳米粒子的应用角度出发,实现了银纳米粒子的可控制备,并研究了其在喷印电路和表面增强拉曼散射(SERS)领域中的应用,同时对喷墨打印电路过程中的咖啡环效应进行了系统的研究,在此基础上利用咖啡环效应实现了银纳米粒子在基底上的图案化。本论文的主要研究内容如下:   1.通过优化反应体系中还原剂的种类,在水相体系中实现了对银纳米粒子合成过程中晶核形成和生长的控制,在较低的保护剂/前驱体比例下,制备了高浓度单分散的银纳米粒子。系统研究了反应体系中还原剂组成、保护剂/前驱体比例以及保护剂分子量等因素对合成的银纳米粒子粒径与分布的影响。在此基础上,制备了环保型的银纳米粒子导电墨水,用喷墨打印方法在各种柔性基底上制备的RFID标签具有良好的性能,表明该方法在柔性电子器件领域具有很好的应用前景。   2.在实现用喷墨打印方法制备电路的基础上,系统考察了溶剂组成、溶液浓度和基底浸润性等因素对喷墨打印过程中咖啡环效应的影响,阐述了在不同浸润性基底上纳米粒子的迁移过程和迁移机理。同时研究了不同形貌(三角形和球形)的银纳米粒子抑制咖啡环效应的效果,这对于理解喷印过程中液滴在基底上的铺展、浸润及纳米粒子图案化研究具有重要的借鉴意义。在此基础上利用咖啡环效应,通过喷墨打印制备了线宽为5-10μm的银纳米粒子沉积图形,该导电图案具有优异的透明性,在光电子器件领域有着潜在的应用价值。   3.通过化学键合作用将具有三重环状双硫结构的DNA分子和含有巯基的拉曼信号分子修饰到银纳米粒子表面,制备了具有高度稳定性和重复性的可控SERS基底。设计了pH响应性DNA分子开关,利用pH值的变化控制纳米粒子的聚集与离散,从而使拉曼信号强度发生变化,有效改善了SERS检测的灵敏性和稳定性。在成功制备稳定SERS基底的基础上,构建了目标DNA分子的多元SERS检测体系,利用这种检测体系成功的实现了对一种、二种和三种DNA分子的同时检测,并具有很好的可控性和重复性。这种基于SERS的多元检测方法不仅提升了分析效率,简化了分析过程,而且有效节省了测试时间和成本,并在疾病诊断和生物检测领域有着重要的应用前景。
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