蔣智強(qiáng)

（河南大學(xué)，河南 開封 475004）

新型納米材料的應(yīng)用依賴于對其結(jié)構(gòu)、功能的機(jī)理研究和精確的控制制備技術(shù)，為此，控制制備納米材料[1]是納米技術(shù)中急需亟待解決的一個(gè)重要難題。光刻、薄膜技術(shù)等已經(jīng)成為目前納米制備技術(shù)中重要的手段。但更精確的納米材料制備技術(shù)還有待開發(fā)。目前，研究發(fā)現(xiàn)襯底表面對上面納米材料樣品的鋪展情況以及樣品的組裝或生長方式起到誘導(dǎo)性作用[2]。云母因其解離面容易獲取、解離面具有原子級別的平整度等優(yōu)點(diǎn)而成為目前納米材料研究中的一種常用襯底[3]。采用的云母是一級白云母（Muscovite Mica V－1 Quality），該白云母由45.5%的二氧化硅、37.5%的氧化鋁、12%的碳酸鉀和5%的水組成，屬于單斜晶系。該白云母晶體各個(gè)方向性質(zhì)并不相同，為理解云母晶體表面對分子組裝生長的誘導(dǎo)作用，利用原子力顯微鏡（AFM）在云母二維表面上對氯化鈉晶體自組裝生長進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)過程

首先將氯化鈉晶體溶解到去離子水中，配置成0.05mol／L的溶液；然后取5μL氯化鈉溶液滴加在新解理的云母表面，并在超凈工作間中晾干；最后，利用具有7130掃描器的 NT－MDT Solver P47hAFM系統(tǒng)對樣品進(jìn)行了掃描成像研究。其中采用的掃描探針是TESP，其典型的針尖半徑為10nm，工作頻率為291kHz，掃描成像速度為1kHz。所獲取的數(shù)據(jù)由SPIP軟件進(jìn)行分析，并得到如下結(jié)果。

2 結(jié)果和討論

圖1氯化鈉在云母表面組裝結(jié)構(gòu)的形貌圖，其中圖A是按照一定方向組裝的氯化鈉納米帶；圖B中的氯化鈉晶體組裝納米帶結(jié)構(gòu)像梳子，分析發(fā)現(xiàn)這些梳子狀結(jié)構(gòu)并非無規(guī)律的，而是氯化鈉的納米帶朝向兩個(gè)幾乎相互垂直的方向生長，云母表面對氯化鈉晶體生長的誘導(dǎo)方式與文獻(xiàn)中云母表面對生物分子誘導(dǎo)組裝的方式相同。文獻(xiàn)[4]的生物分子自組裝結(jié)構(gòu)在云母表面上也是按照幾乎相互垂直的方向組裝的。而且，在前人的這項(xiàng)研究中，其生物分子的溶液中有金屬離子存在。但是，在類似的研究中，溶液中沒有金屬離子存在時(shí)，生物分子在云母表面的組裝方式并沒有受到云母晶向的影響[5]，而且很多在云母表面進(jìn)行的生物分子自組裝研究中，在沒有金屬離子存在條件下，生物分子的組裝方式并不受到云母晶向的影響[3]。這些結(jié)果說明云母晶體表面不但對有金屬離子存在的溶液中的生物分子的組裝方式可以起到誘導(dǎo)作用，還對有金屬離子存在的無機(jī)氯化鈉分子的組裝生長也具有定向誘導(dǎo)作用。

圖1 氯化鈉在云母表面組裝結(jié)構(gòu)的形貌圖

圖1A可以明確看出云母表面的氯化鈉按照特定方向組裝的納米帶；圖1B中的氯化鈉是按照兩個(gè)近乎垂直的方向組裝生長的納米帶[5－7]。該結(jié)果與文獻(xiàn)中云母表面對生物分子組裝方式的誘導(dǎo)作用是相同的。

除上述結(jié)果之外，我們還發(fā)現(xiàn)氯化鈉晶體在云母表面的其它組裝結(jié)果，其形貌圖如圖2所示。其中圖1A中云母表面的氯化鈉組裝納米棒沿3個(gè)相互夾角約60°的方向排布。該規(guī)律在更大掃描范圍內(nèi)更加清楚，如圖2B和圖2C中。云母表面納米棒沿3個(gè)方向組裝生長的結(jié)果應(yīng)該是受到云母晶向的誘導(dǎo)產(chǎn)生的，這個(gè)現(xiàn)象在前人研究金屬離子存在條件下的有機(jī)分子組裝時(shí)也發(fā)現(xiàn)過[4]。

圖2 氯化鈉在云母表面組裝結(jié)構(gòu)的形貌圖

2A圖可以明確看出5μm×5μm范圍內(nèi)云母表面的氯化鈉按3個(gè)方向組裝的納米棒；圖2B為10μm×10μm范圍內(nèi)云母表面的氯化鈉按3個(gè)方向組裝的納米棒。圖2C為20μm×20μm范圍內(nèi)云母表面的氯化鈉按3個(gè)方向組裝的納米棒。氯化鈉納米棒的3個(gè)組裝方向夾角約60°。

3 結(jié) 論

利用AFM研究了氯化鈉晶體在云母表面的自組裝結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)云母二維界面不但可以用于誘

導(dǎo)有機(jī)分子進(jìn)行自組裝，而且能夠誘導(dǎo)無機(jī)晶體進(jìn)行定向生長。其中的氯化鈉納米棒、納米帶是按照兩兩相互垂直的方式或者三者之間夾角約60°的方向進(jìn)行生長，這一發(fā)現(xiàn)為常溫條件下控制制備納米線、納米帶等納米材料提供了一種簡潔模式。

[1]Henley S，Ashfold M，Cherns D.The Oriented Growth of ZnO Films on NaCl Substrates by Pulsed Laser Ablation[J].Thin Solid Films，2002，422：69－72.

[2]Ren W，Li Y，Chen M，et al.Oriented Growth of Single NaCl（100）Crystal Induced by Langmuir－Blodgett Film[J].Journal of Materials Research，2011，26：230.

[3]Li Y，Zhang S，Guo L et al.Collagen Coated Tantalum Substrate for Cell Proliferation[J].Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2012.

[4]Kunstelj K，F(xiàn)edericoni F，Spindler L，Dreven?ek－Olenik I.Self－organization of Guanosine 5′－monophosphate on Mica[J].Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2007，59：120－127.

[5]Li Y，Dong M，Otzen DE，et al.Influence of Tunable External Stimuli on the Self－Assembly of Guanosine Supramolecular Nanostructures Studied By Atomic Force Microscope[J].Langmuir，2009，25：13432－13437.

[6]謝娟，高曉蕊，謝艷，等.物理分析技術(shù)在無機(jī)氧化物晶體結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011（3）：18－20.

[7]趙國儉.納米MgO微晶的微觀特性實(shí)驗(yàn)探究[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2012（6）：1－2.