[01794767]基于二维胶体晶体的有序微/纳结构的构筑与性能研究

材料的有序结构化及其形态、性能的可控性是新型微/纳器件设计与构筑所依赖的重要基础。二维胶体晶体是由单分散的聚合物微球紧密排列成的单层结构,球与球之间存在规则的孔隙,这为以其为模板构筑周期性的微/纳结构阵列和有序结构化表面提供了条件,国际上从上世纪90年代开始研究并逐渐成为热点,但主要集中于二维胶体晶体的合成及基于其的纳米颗粒阵列方面的研究,二维胶体晶体作为一种结构化表面的工具未能充分体现,在新型有序微/纳结构的构筑、形态调控、性能研究以及器件化方面近于空白。本项目主要思路是基于二维胶体晶体模板引入新方法构筑形态可控微/纳结构阵列、开拓其新的性能、实现其器件化。项目研究中,提出了气-液界面合成二维胶体的方法,获得了大面积无缺陷二维胶体晶体;提出利用二维胶体构筑形态可控的有序孔薄膜,并引入电化学沉积、光化学沉积及溶胶-凝胶等方法实现了金属和氧化物半导体有序多孔薄膜的构筑和形态的系统调控;发现了有序多孔薄膜的超疏水特性、表面增强拉曼效应以及气敏性能;提出利用二维胶体晶体的可转移性在任意衬底上构筑有序微/纳结构,实现了有序多孔薄膜的器件化,在商业用陶瓷衬底上构筑了有序多孔薄膜气敏传感器;针对新方法和新结构,解决了结构的形成机制和结构决定的性能原理等科学问题。以上工作取得了在国际上有重要影响的研究成果,在Advanced Materials、Angewandte Chemie、ACS Nano等SCI期刊上发表研究论文60多篇,他引2800多次,应邀在Chemistry Materials、Chemical Society Reviews和Coordination Chemistry Reviews 期刊上撰写综述性论文3篇,其中两篇为高被引文章;授权国家发明专利6件。