等離激元納米材料在光激發(fā)下會(huì )產(chǎn)生局部電磁場(chǎng)增強，在生化傳感、納米激光和能源催化等領(lǐng)域顯示出巨大的應用前景。等離激元納米材料產(chǎn)生的局域表面等離激元共振效應，可以有效地將光耦合到納米結構中，并將光壓縮到亞波長(cháng)體積中。將等離激元納米顆粒排列成非密排（ncp）陣列，既可以在光場(chǎng)激發(fā)下產(chǎn)生等離激元共振效應，還能產(chǎn)生全新的表面晶格共振效應（SLR），這是制備超材料或超表面等新興材料的重要基礎。因此，實(shí)現ncp金屬納米顆粒有序陣列的高質(zhì)量制備，不僅是研究其新型光學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵材料基礎，而且對其實(shí)際應用推廣具有重要意義。當前迫切需要一種簡(jiǎn)單的策略，以靈活而精確的方式制備大面積ncp納米金屬陣列。 

　　鑒于此，固體所研究人員通過(guò)觀(guān)察沉積在膠體晶體表面的金納米膜的特殊厚度梯度分布，揭示了一種自限域脫濕機制，實(shí)現ncp納米金陣列經(jīng)濟簡(jiǎn)便的有效制備，消除了對傳統納米制造技術(shù)的依賴(lài)。沉積在膠體晶體表面的金會(huì )被球形表面重塑成一系列接觸但不相連的金納米殼，由于球面上的比表面積差，每個(gè)金納米殼都具有中心厚、邊緣薄的特點(diǎn)。這種厚度差異會(huì )使納米殼從中心到邊緣的熔點(diǎn)梯度減小，在這樣的熔融梯度驅動(dòng)下，每個(gè)金納米殼都會(huì )向內收縮，最終在退火過(guò)程中脫濕成一個(gè)占據晶格中心的金納米顆粒，從而導致自限域脫濕。 

圖1. 球形金納米殼的自限域脫濕機制：（a）通過(guò)金沉積和隨后用溶劑去除球形PS模板獲得的金納米殼的SEM圖像；（b）從（a）中提取的典型金納米殼的透射電鏡圖像；（c）金納米殼厚度與測量角度和沉積時(shí)間的關(guān)系分析；（d）理論模擬了厚度對金納米殼熔點(diǎn)梯度的影響；（e）金納米殼在退火處理過(guò)程中自發(fā)脫濕成穩定在晶格中心的金納米粒子的示意圖，定義為自限域脫濕過(guò)程；（f）在不同溫度下退火的一系列SEM結果觀(guān)察到金納米殼演變成ncp陣列。

圖2. 軟光刻技術(shù)重復制備ncp金納米顆粒陣列：（a）從膠體晶體陣列復制光刻膠陣列的軟光刻工藝示意圖；（b）軟光刻所涉及的PDMS印章模板和印刷光刻膠陣列，以及最終脫濕的ncp金納米顆粒陣列的光學(xué)照片和相應的SEM圖像；（c）在綠色激光正常入射后，ncp金納米顆粒陣列在反射模式下的衍射圖；（d）典型AFM結果和（b）中ncp金納米顆粒陣列的相應高度測量；（e）脫濕金納米顆粒尺寸隨金沉積時(shí)間的變化，插圖顯示了金沉積3 min時(shí)獲得的金納米顆粒的TEM圖像和選定的電子衍射圖；（f）基于軟光刻技術(shù)的金納米顆粒陣列晶圓尺度圖像；（g）在陽(yáng)極氧化鋁（AAO）納米碗模板上復制出四方排列的PMDS印記、固化光刻膠陣列和ncp金陣列的SEM圖像，（g）中所示的是四方排列的脫濕金納米顆粒陣列的照片。

圖3. 基于ncp金納米粒子陣列的分子相互作用傳感：（a）傳感測試的工作原理；（b）通過(guò)EDC/NHS化學(xué)在金納米顆粒表面功能化的示意圖工作流程，以及通過(guò)ncp金陣列將蛋白A和IgG之間的分子結合相互作用轉化為易于讀取的光信號；（c）IgG分子與功能金納米顆粒陣列結合時(shí)，SLR峰位置隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)演變；（d）實(shí)時(shí)監測不同濃度下IgG的結合情況，其中金陣列芯片通過(guò)洗脫緩沖液再生；（e）SLR和LSPR在不同濃度的IgG結合下變化的比較。