自旋镀膜中磁场定向采金——铁磁流体纳米乳的空间组织研究

自旋镀膜中磁场定向采金——铁磁流体纳米乳的空间组织研究

由于Fe3O4具有优异的磁柔韧性，同时经历N
鳗鱼运动和布朗运动，从而使液滴易于对齐并向磁场方向平动形成。

铁磁流体的油基分散剂可以作为介质，在其与水的界面上以酸洗乳的形式组织金纳米颗粒。

纳米乳液自组装与远程有序磁场诱导组装相结合，可以弥补高通量制造方法的空白，从而实现大面积覆盖的高有序分辨率。PVA溶液的使用也保证了干燥后PEG-C-GM-FF链阵列结构的保持。

由于PVA在300 nm - 800 nm的电磁波长波段之间的折射率为1.43，这种图案很容易从视觉上检测出来，并与背景区分开来，特别是当金纳米颗粒存在时。

假设PEG-C-GM-FF链的阵列结构会由于红外波在纳米颗粒内的限制而对PVA的振动带提供局部电场增强。

因此，设想可以制备一种能够通过增强红外吸收光谱吸收红外的低成本光子天线。

在这项工作中，透射模式下的EIRAS在PEG-C-GM-FF的磁排列链阵列上进行，以观察形成的结构对PVA红外吸收的变异性和有效性。

1、材料与方法

使用暗场显微镜，并附带M-plan Achromat MPLN-BD 50X, NA 0.5，捕获图图化薄膜的光学图像。

获得全部1920张×1080图像，分辨率为0.17 μm/pixel。为了观察链相对于膜中心的密度变化，使用显微镜平台的游标比尺确定膜上的空间位置，并与显微镜图像中该位置链的空间密度交叉参考。

此外，沿着直线移动薄膜，观察PEG-C-GM-FF链在远离中心的不同径向位置的空间密度。

暗场显微镜提供了一个接近二值的图像，显示纳米乳液滴在暗背景中显得明亮，从而更容易从背景中区分结构。

将图案化薄膜的暗场显微镜图像转换为二值格式，使酸洗液滴在黑色背景中呈现白色。

两者之间的对比允许在使用图像分析表示链密度的感兴趣的单位区域中识别白色像素的数量。

通过从制备的薄膜的中心绘制一系列不同直径的同心圆来定义显微镜图像上的感兴趣区域。

2、结果与分析

不同PVA粘度的PEG-C-GM-FF纳米乳液滴随速度的增加，FWHM的变化也不同。当PVA溶液粘度增加时，PEG-C-GM-FF纳米乳液滴的空间分布由于粘滞阻力的增加而减小。

黏性阻力导致磁化的PEG-C-GM-FF纳米乳液滴远离中心的位移减少。在较高的纺丝速度下，与较低的纺丝速度相比，0.4及以上径向位置的综合密度(图5)更大。

使用软件中的高斯模型，将曲线拟合为在指定径向位置上PEG-C-GM-FF乳化液链密度变化所引起的吸光度变化。图8(a)和(b)的吸光度数据的拟合曲线服从半正态分布。

红外吸光度的变化遵循与PEG-C-GM-FF乳液链的IntDen分布相似的分布规律。其余数据如图S7所示。用微米级在同一点拍摄的FTIR和胶片上径向位置的图像。

3、实验结论

在膜上不同径向位置获得的FTIR光谱表明，CH2不对称(2927 cm
1)吸收带强度的空间分布与PEF-CGM-FF乳剂链密度的空间分布呈线性相关。

局部强度增强后，PVA分子振动信号明显增强。磁性和自旋涂层自组装被认为是一种简单、快速和灵活的方法，用于创建薄膜阵列型图案结构，具有可调谐和可扩展的吞吐量，这取决于整个基板上的面磁场分布。

必须指出的是，单个链不是连续的，并且具有粗糙的边缘，这可能不是为光子应用而设计的薄膜结构的理想形态特征。

然而，粗糙的边缘可以提供密集的局部电荷浓度，导致分析物分子的振动信号增强。

综上所述，金-铁氧化物异质结构体系电荷动力学的光学研究以及阵列结构的进一步改进势在必行。

5、参考文献

[1]A. Barhoum, Garcia-Betancourt，纳米材料的物理化学表征：尺寸，形态，光学，磁性和电学性质。纳米粒子与建筑纳米结构的新兴应用:微纳米技术的现状和未来趋势，爱思唯尔，2018,pp. 279-304。

[2]G. Whitesides, J. Kriebel, B. Mayers，自组装与纳米结构材料，载于:纳米级组装，Springer, Boston, MA, 2005, pp. 217-239。

[3]A. Biswas, I.S. Bayer, A.S. Biris, T. Wang, E，自顶向下和自底向上表面纳米加工技术的研究进展，高分子材料学报，2012 (1):1 - 7。

[4]E. Rabani, dr . Reichman, P.L. Geissler, L.E. Brus，干燥介导的纳米颗粒自组装，自然，426(2003)271-274。

[5]潘志强，罗丹明， 聚合物聚集体在泡沫界面吸附过程中的受激辐射特性，物理学报。:能源1 (1)(2018)，015007。