1. 研究目的与意义

由于贵金属纳米粒子可以展现出不同于宏观材料的小尺寸效应、表面效应和表面等离子体共振(SPR)光电特性，并基于光电效应中表面等离子体共振（SPR）性能可以通过调控金属类型、粒子形貌和尺寸等性质来进行可控性设计，提供了纳米组装材料更广泛的构建单元，在可控合成功能性金属纳米粒子的基础上，如何通过简易而有效的自组装和纳米制造方法，在微观尺度上构建具有特殊阵列结构和功能性可调控的新型纳米粒子组装材料，仍然是纳米新材料领域最具挑战性的难题。

同时通过微纳尺度的可控构筑，可形成具有微观高度有序的结构和宏观独特的光电特性，必将开拓材料在可控光电器件构筑、表面增强拉曼散射（SERS）检测等领域的重大应用前景。

2. 课题关键问题和重难点

（1）金纳米棒合成阶段，需对金纳米球种子，硝酸银和盐酸的用量分不同浓度梯度进行实验，并且控制变量，找出最适合作为金纳米砖的晶核的金纳米棒的生长条件。

（2）金银纳米砖的可控合成中需要对不同长度的金纳米棒为核生长时需要，不断调试硝酸银和抗坏血酸的比例，用以改变金银纳米砖的长径比和形貌（3）借助3d微尺度精细打印技术，如何控制好原料，精准的产生有序的可控微纳阵列图案 （3）在金纳米棒和金银纳米砖生长完成后会产生如下问题：初期生长的棒经过紫外检测后会有大量杂峰。

（4）金纳米棒生长完成后没有正常的形貌，多为不规则圆形，且金纳米棒和金纳米棒之间排列不紧密，甚至有散落的单个存在的金纳米棒（5）金银纳米砖以金纳米棒为核生长完成之后也会出现形貌不为六面体的不规则形貌，排列不紧密，甚至会出现金银纳米砖中仍有金纳米棒的存在，也就是金纳米棒没有生长为金银纳米砖。

3. 国内外研究现状（文献综述）

纳米材料是近年来化学物理学科的前沿研究领域,也是材料学科中重要的研究领域；在各种纳米材料中,贵金属纳米材料是纳米科技领域中最富活力的学科分支之一,其独特的物理化学性能,被广泛地应用于集成电路、信息传感、催化、医用生物、新能源等其它领域；随着纳米材料制备方法的日益成熟,可以获得各种形貌尺寸的纳米粒子,其应用范围将更为广泛。

纳米材料是指晶粒尺寸在纳米级的超细材料,它的微粒尺寸一般为1~100nm.纳米材料按其结构形态可以分为四种:零维纳米材料:主要是纳米颗粒、原子簇等；一维纳米材料:一维方向上是纳米级,如纳米丝;二维纳米材料:在二维空间方向上处于纳米量级上,如纳米管、量子线等;三维纳米材料:在空间三维方向上均为纳米尺度,如纳米晶体材料及超晶格。

本课题中涉及到的则是贵金属纳米材料金纳米棒和金银纳米砖。

4. 研究方案

本课题拟研究一种基于金银纳米砖的可控微纳阵列的构建方法及其应用，通过自上而下的3D微尺度精细打印技术设计并控制微纳阵列的微观拓扑结构，克服通常纳米粒子组装结构中易团聚、有序性不高、只能限制于微米级有序组装等缺点。

同时利用基于柔性配体的自下而上自组装技术，形成纳米尺度有序排列，研究制备的可控微纳阵列对痕量化学分子残留进行高灵敏检测，且增强检测信号均匀性和重复性

5. 工作计划

(1)金纳米棒的可控合成：在生长溶液中加入一定量球形的种子溶液，在表面活性剂、硝酸银和弱还原剂抗坏血酸的作用下，金离子被还原并以种子溶液里的晶种为核心定向生长为一定长径比的金纳米棒，并且通过改变金种子、硝酸银和盐酸的用量对金纳米棒的长度和形貌进行可控调谐合成，探究出最适合为核的金纳米棒的长度和形貌。

（2）金银双金属核壳结构的纳米砖的可控合成：以金纳米棒为核，通过十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)作为配体，在L-抗坏血酸和硝酸银溶液中合成核壳结构的金银纳米砖，并通过改变银离子和抗坏血酸浓度比例来调控纳米砖尺寸纳米粒子的配体置换与聚合物修饰；（3）结合3D微尺度精细打印技术，制备宏观大尺度微观有序的可控微纳阵列图案设计；（4）研究贵金属纳米粒子微纳阵列结构与性能的表征和可控性机理研究；（5）基于微纳米阵列的高灵敏性和信号重复性SERS基底的构建