如何制備出更好的納米顆粒薄膜傳感器？

 
傳感器是能夠檢測(cè)環(huán)境變化，將該變化轉(zhuǎn)換為信號(hào)并將其發(fā)送以供人或儀器讀取的裝置。 傳感器種類很多，有非常簡(jiǎn)單的溫度傳感器也有復(fù)雜的電化學(xué)傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，基于納米顆粒薄膜的傳感器具有多種優(yōu)勢(shì)，例如：更好的靈敏度和選擇性，特別是在電化學(xué)傳感方面。納米顆粒傳感層的制備是最主要的挑戰(zhàn)。我們常用的兩種主要方法是層層自組裝（LbL）和Langmuir-Blodgett（LB）法。
納米顆粒薄膜作為傳感元件
使用納米顆粒（NP）作為傳感元件的主要優(yōu)點(diǎn)之一是納米顆粒的尺寸和表面特性可以通過(guò)制備過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)微調(diào)納米顆粒的性質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)高選擇性和高靈敏度。納米顆�？商峁└�大的有效傳感器表面積，這也可以進(jìn)一步提高靈敏度。
表界面上納米顆粒的大小和分布影響著電化學(xué)傳感器的性能。由于能形成具有確定結(jié)構(gòu)的沉積，預(yù)合成和功能化的膠體納米顆粒最常用于傳感器應(yīng)用。
層層自組裝
層層自組裝是一種將不同的材料層依次沉積在固體基體上的技術(shù)，最簡(jiǎn)單的方法是通過(guò)浸漬涂層。
我們?nèi)∫粋�(gè)初始帶正電荷的基板。首先，將基板浸入含負(fù)電荷物質(zhì)的溶液中，通過(guò)靜電相互作用將負(fù)電荷物質(zhì)吸附在基板表面。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)帶負(fù)電荷的表面。然后將基板浸入漂洗溶液中，去除松散的物質(zhì)，以防止下一種溶液受到污染。然后將基板浸入含有正電荷的溶液中，以產(chǎn)生帶正電荷的表面。接下來(lái)是另一輪的沖洗步驟。此過(guò)程可以根據(jù)需要重復(fù)多次，以構(gòu)建所需的多層結(jié)構(gòu)。
Langmuir-Blodgett方法

使用Langmuir-Blodgett方法時(shí)，沉積從Langmuir單層的形成開(kāi)始。 Langmuir單層是通過(guò)將待沉積物鋪展到在淺槽中的空氣-水界面上而形成的。 LB槽設(shè)備包含可以精確受控移動(dòng)的滑障，以減小界面的表面積，從而使待沉積物更緊密地結(jié)合在一起。當(dāng)達(dá)到所需的堆積密度時(shí)，可以通過(guò)從空氣-水界面提拉基板完成樣品沉積。 通過(guò)重復(fù)該過(guò)程也可以實(shí)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的沉積。
層層自組裝（LbL）和LB方法的比較
這兩種技術(shù)的主要區(qū)別在于沉積發(fā)生的界面。在LbL中，待沉積的樣品分散在溶液中，并在溶液-固體界面處進(jìn)行組裝。而在LB法中，待沉積物被限定在空氣-水界面處，這也是沉積發(fā)生的地方。此外，在LbL中，沉積是通過(guò)自發(fā)吸附過(guò)程進(jìn)行的，而在LB中，膜組分堆積規(guī)整且結(jié)構(gòu)有序�？梢跃�確控制沉積薄膜的堆積密度是LB法的主要優(yōu)點(diǎn)。
LbL的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單。原則上，這種方法僅需要鑷子和燒杯，但在實(shí)踐中經(jīng)常使用更復(fù)雜和自動(dòng)化的系統(tǒng)。
綜上所述，我們可以得出結(jié)論，這兩種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)該根據(jù)薄膜結(jié)構(gòu)的最終要求來(lái)決定使用哪種方法。
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