使用電紡纖維作為納米墨盒書寫化學圖案，用于膠體納米晶的定向組裝

DOI: 10.1039/c9nr08056b

從電子到生物技術的應用將極大地受益于低成本、可擴展和空間定義多重制備的膠體無機納米晶體陣列。在這項工作中，研究者提出了一種基于電紡納米纖維（NFs）作為末端功能聚合物墨水瓶的新型添加圖案化的方法。由空間定義的納米纖維的末端功能聚合物的局部接枝導致共價鍵結合的化學圖案。決定納米圖案寬度的主要因素是納米纖維的直徑和熱退火過程中的擴散程度。通過硅烷化降低基材的表面能并選擇適當的接枝條件，可以制備厘米級以上的納米級圖案。末端接枝聚合物的制備圖案可作為不同尺寸（15至100 nm）、形狀（球形，立方體，棒狀）和組成（Au，Ag，Pt）的膠體金屬和金屬氧化物納米晶體，TiO₂）以及半導體量子點空間義組裝的模板，包括半導體納米片的組裝。

圖1.納米晶體空間定義陣列的制備。（a-f）過程示意圖。（a）含末端功能聚合物溶液的靜電紡絲。（b）納米纖維作為包含末端功能聚合物的墨水瓶。（c-f）在（c）書寫，（d）退火，（e）洗滌和（f）膠體納米晶體固定化之后單個納米纖維的描述。（g-i）疏水化硅基板上的靜電紡絲納米纖維的AFM圖像。（g）原始PEO/PEGNF，（h）退火后，和（i）洗滌后的PEG納米帶。（j）圖案的高度曲線圖。（k）組裝在接枝的PEG納米帶上的60 nm Au納米晶體的掃描電鏡圖像，間距約為50 μm。

圖2（a）在120℃退火和40 nm Au 納米晶體固定后，PEO墨水瓶的掃描電鏡圖像。（b）用40 nm Au 納米晶體裝飾納米帶的SEM圖像，綠色虛線表示改性基底的疏水（頂部）和親水部分（底部）之間的邊界。還顯示了單個納米帶的高倍放大掃描電鏡圖像，其中可以看到基底未處理區域和疏水區域之間的邊界。（c）在120°C退火后，圖案的寬度隨納米纖維直徑的變化。（d）退火溫度對直徑為200 nm的納米纖維在未經處理和疏水化的基底上擴散的影響。

圖3（a）固定在不同寬度（比例尺為200 nm）的接枝PEG納米帶圖案上的Au 納米晶體（80 nm），（b）固定在約400 nm寬度的接枝PEG納米帶圖案上的不同直徑的Au 納米晶體（80 nm）的掃描電鏡圖像。納米帶的寬度（a）和Au納米晶體的尺寸（b）顯示在相應圖像的底部。

圖4所示制造方法的能力。（a）P2VP納米帶上不同組成、幾何形狀和尺寸的納米晶體陣列（比例尺為200 nm）和（b）多重圖案的SEM圖像。在Au和Pt 納米晶體固定后，分別用PEG和P2VP納米帶對基底進行圖案化的示意圖描述和掃描電鏡圖像。

圖5（a）CdSe/CdZnS核/HI殼納米顆粒的吸光度，（b）及其在配體交換之前（在己烷中）和之后（在水中）的光致發光光譜。插圖顯示了在紫外光照射下的樣品照片，（c）透射電子顯微鏡，（d）CdSe/CdZnS核/殼納米顆粒的大角度環形暗場掃描電子顯微鏡（HAADF-STEM）圖像，（e）CdSe/CdZnS核/殼納米顆粒固定的P2VP納米帶的熒光顯微鏡圖像，以及（f）CdSe/CdZnS核/殼納米顆粒固定的P2VP納米帶的掃描電鏡圖像。