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研究生: 梁欣伶
Hsin-Ling Liang
論文名稱: 利用液相法於分子薄膜上直接成長銀奈米粒子研究
Silver Nanoparticles Grown Directly on Molecular Membrane by Solution-Phase Process
指導教授: 林滄浪
Tsang-Lang Lin
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 晶種還原法分子薄膜L-BLangmuir-Blodgett銀奈米顆粒
外文關鍵詞: seed-mediate method, Langmuir-Blodgett film, silver nanoparticle, surface nanopattern
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  • 本論文探討使用晶種還原法直接於二維平面上成長銀奈米粒子,二維平面為使用L-B技術製程的磷脂質分子DSPC單層膜。在成長奈米粒子的製備中,第一步將此薄膜浸泡於銀晶種(~5 nm)溶液中,接著再將吸附晶種後的薄膜泡入包覆劑CTAB溶液中,最後將AgNO3、ascorbic acid與NaOH陸續加入CTAB形成成長液,使晶種於薄膜上開始成長,主要產物為三角形平板、六角形平板與奈米棒,粒徑尺吋30~50 nm。若實驗過程中沒有晶種與薄膜的存在,則會形成產量極少且為不規則的條狀結構。針對顆粒產量,本實驗發現浸泡晶種溶液時25分鐘時,產量達一臨界值;浸泡成長液25分鐘時,產量也達臨界值;而在浸泡CTAB的實驗中,發現於本系統中若不先單獨浸泡CTAB,顆粒產量提高2~3倍;由重複浸泡成長液3次,顆粒與奈米棒產量可達2~3倍,顆粒尺寸與奈米棒長度也提高2倍,最長能達2 μm;由增加薄膜的缺陷,即製作三層薄膜,產量能提高3倍。另外利用L-B技術製備薄膜圖形,本實驗發現在基板固/氣/液界面的meniscus區域能發現DSPC的樹枝狀與DSPC:Chol=2:8的圓形圖形,使銀顆粒能有區域型的成長。最後在DSPC崩潰壓時製成的薄膜,發現多有從團聚顆粒中輻射出的奈米線,長度達10 μm以上, 可能由於薄膜上的皺摺所造成。


    Controlled patterning of metal nanoparticles on surface seems to be very promising for nanotechnology applications in electronics, photonics, and (bio)chemical sensing. In this research, we studied the growth of nanoparticle/wires directly on phospholipid Langmuir-Blodgett films by seed-mediate method. Using DSPC, Cholesterol and DSPC/Cholesterol mixed monolayers as templates, we successfully synthesized triangular plates, hexagonal plates, nanorods, and even nanowires longer than 2 μm. Experiments with difference conditions, such as soaking time of the seeds, number of LB layers, etc. were conducted to optimize the synthesizing process. Very long silver nanowires were synthesized on the monlayer LB films prepared at exceeding the breakdown surface pressure. It is suspected that line defects were formed on the monolayer at exceeding the breakdown voltage and they serve as the template to induce the growth of nanowires along these line defects.

    Keywords: seed-mediate method, Langmuir-Blodgett film,
    silver nanoparticle, surface nanopattern

    第一章 緒論 1 1.1 簡介 1 1.2 有機薄膜的歷史 3 1.3 磷脂質分子 5 第二章 相關理論與文獻回顧 7 相關理論 7 2.1 Langmuir-Blodgett 薄膜 7 2.1.1 分子單層膜的形成 7 2.1.2 分子單層膜的沉積 8 2.1.3 分子單層膜性質 8 2.2 晶種還原法製備奈米棒(線) 10 文獻回顧 14 2.3 於分子薄膜上成長奈米顆粒(棒) 14 第三章 儀器理論與實驗步驟 20 3.1 實驗儀器與量測儀器 20 3.1.1 蘭牟爾槽 (Langmuir Trough) 20 3.1.2 Brewster Angle Microscopy 25 3.1.3 掃描式電子顯微鏡 28 3.1.4原子力顯微儀 29 3.2 樣品製備與實驗過程 35 3.2.1實驗流程圖 35 3.2.2 藥品參數 36 3.2.3 銀晶種製備 37 3.2.4 L-B分子薄膜製備 37 3.2.5 於L-B薄膜上成長奈米粒子 39 第四章、實驗結果與分析 40 4.1 基本步驟的成長結果 40 4.2 泡晶種時間的影響 45 4.2 泡CTAB時間的影響 48 4.4 成長時間的影響 53 4.5 成長次數的影響 56 4.6 分子薄膜的影響 57 4.6.1 純/混合分子於氣/液界面上隨壓力變化的聚集行為 58 4.6.2 於單層純/混合分子薄膜上成長銀奈米粒子之現象 63 4.6.3 Meniscus區域的特殊圖形 69 4.6.4 於三層純分子薄膜上成長銀奈米粒子之現象 74 4.6.5 於DSPC崩潰壓之膜面成長現象 78 4.7 不加晶種成長奈米粒子之現象 81 4.8 無L-B薄膜成長奈米粒子之現象 82 第五章、結論 83 參考資料 85

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