普適性三相界面自組裝制備高重復(fù)性納米顆粒單層膜（含圖解）

  納米顆粒自組裝技術(shù)已成為一種構(gòu)建宏觀納米器件的**策略。流體界面（液/液和氣/液界面）為納米顆粒的二維組裝提供了一個(gè)透明無(wú)缺陷的柔性平臺(tái)。其中，液/液界面獨(dú)特的自修復(fù)性使其能夠被用于制備大面積無(wú)缺陷的納米顆粒單層膜。但由于納米顆粒的組裝質(zhì)量很容易受到納米粒子濃度、誘導(dǎo)劑的用量和界面面積等參數(shù)的影響，制備具有高重復(fù)性的納米顆粒單層膜仍然面臨較大挑戰(zhàn)。

  某教授研究團(tuán)隊(duì)受到液體表面馬蘭戈尼效應(yīng)（因界面張力梯度的存在而使質(zhì)量移動(dòng)的現(xiàn)象）的啟發(fā)，構(gòu)建了一種獨(dú)特的油/水/油三相體系，實(shí)現(xiàn)了納米顆粒單層膜的高重復(fù)性制備。該三相界面組裝方法操作簡(jiǎn)便，水油兩相的時(shí)候晃一晃納米顆粒便可以吸附在水/油界面上，然后加入另一種油相并緩慢轉(zhuǎn)一下容器便可以實(shí)現(xiàn)納米顆粒的轉(zhuǎn)移和壓縮，從而得到高重復(fù)性的納米顆粒單層膜。理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明納米顆粒能夠從下界面自發(fā)的轉(zhuǎn)移到上界面是受到三相界面上的界面張力梯度的驅(qū)動(dòng)。通過(guò)這種方法即使添加的納米顆粒濃度在較大范圍變化，也可以保證納米顆粒單層膜出色的均勻性和制備可重復(fù)性。此外，該方法具有很好的普適性，可以適用于具有不同尺寸、形狀、成分和表面基團(tuán)（比如貴金屬納米材料合成常用的CTAB、PVP以及檸檬酸根）的各種納米粒子。該方法的簡(jiǎn)單性，通用性和出色的可重復(fù)性將很大地促進(jìn)各種宏觀納米顆粒單層膜的可靠制備。

圖1 油/水/油三相界面組裝過(guò)程

(a, b) 三相組裝過(guò)程示意圖及照片

(c) 大尺寸組裝

(d, e) 金納米球自組裝單層膜的SEM和TEM圖

圖2金納米球自組裝單層膜的均一性和重復(fù)性表征

(a-c) 金納米球自組裝單層膜SERS均一性

(d-f) 不同批次金納米球自組裝單層膜的照片和消光光譜

(g-i) 不同批次金納米球自組裝單層膜的SERS重現(xiàn)性

圖3三相組裝方法用于各種納米顆粒的自組裝

(a) CTAC穩(wěn)定的小尺寸金納米球

(b) CTAB穩(wěn)定的金納米棒

(c) CTAC穩(wěn)定的銀納米立方

(d) PVP穩(wěn)定的銀納米棒

(e)檸檬酸根穩(wěn)定的銀納米顆粒

(f)羧基穩(wěn)定的二氧化硅微球。

  構(gòu)建了一種獨(dú)特的油/水/油三相系統(tǒng)用于簡(jiǎn)便**的制備高重復(fù)性的納米顆粒單層膜。基于油/水/油三相界面上的馬蘭戈尼效應(yīng)，納米顆粒能夠自發(fā)的由下側(cè)的油/水界面轉(zhuǎn)移到上側(cè)的油/水界面并壓縮為致密的單層膜。即使使用較大范圍的納米顆粒濃度，也可以在大面積上獲得均一可重復(fù)的納米顆粒單層膜。此外，該三相組裝策略可以應(yīng)用于具有不同大小，形狀，成分和表面配體（CTAB/C, PVP, Citrate等）的各種納米顆粒。相信這一系統(tǒng)不僅提供了一種制備高重復(fù)性納米顆粒單層膜的方法，而且還提供了一種油/水/油三相界面上物質(zhì)傳遞的新穎平臺(tái)，同時(shí)這項(xiàng)工作將有助于研究涉及多種不混溶溶劑的其他界面問(wèn)題。

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