一种纳米墨水及其制备与应用转让专利
申请号 : CN201210231835.9
文献号 : CN102732095B
文献日 : 2014-01-15
发明人 : 单联臣 , 王晓峰 , 赵佳 , 殷红 , 高梓尧
申请人 : 单联臣
摘要 :
本发明提供了一种纳米墨水及其制备与应用。纳米墨水的组成包括有机溶剂、在有机溶剂中经自组合形成球形胶束的双段嵌段共聚物、以及包含在胶束内核的均聚物和无机盐先驱体，球形胶束的粒径为3~50nm；每一胶束中，无机盐与均聚物在胶束内核中形成高分子金属络合物。将双段嵌段共聚物溶解于有机溶剂中，另将均聚物及一种无机盐溶解于有机溶剂中，无机盐的物质的量是溶液中均聚物单体的物质的量的2%~50%，所得两种得溶液混合搅拌5~22天，过滤即得。本发明的纳米墨水用于制备片基支撑的、尺寸可控的纳米颗粒或纳米颗粒薄膜，该纳米颗粒1~10nm、具有六角阵列，纳米颗粒薄膜具有疏松多孔的特性。
权利要求 :
1.一种纳米墨水，其特征在于该墨水的组成包括有机溶剂、在有机溶剂中经自组合形成球形胶束的双段嵌段共聚物、以及包含在胶束内核的均聚物和无机盐先驱体，球形胶束的粒径为3~50nm；每一胶束中，无机盐先驱体与均聚物在胶束内核中形成高分子金属络合物；
所述的双段嵌段共聚物选自聚苯乙烯-聚2乙烯基吡啶（PS-P2VP）或聚苯乙烯-聚4乙烯基吡啶（PS-P4VP）；所述的均聚物为聚2乙烯基吡啶或聚4乙烯基吡啶；
所述的有机溶剂选自苯，甲苯，二甲苯或乙苯；
所用的无机盐先驱体选自蔡斯盐（KPtCl3C2H4），硝酸银（AgNO3），硝酸钯（Pd(NO3)2），氯化铁（FeCl3），氯化钴（CoCl2），氯化铌（NbCl5），氯化钼（MoCl5），氯化钽（TaCl5），WCl5，氯化钛（TiCl4），氯化镍（NiCl 2），氯化铜（CuCl2），氯化锌（ZnCl2），氯化铟（InCl3），氯化锡（SnCl2）中之一或组合；
所述的双段嵌段共聚物中聚苯乙烯的聚合度与聚2乙烯基吡啶或聚4乙烯基吡啶的聚合度之比1~500：6，聚苯乙烯的聚合度为50~10000；
所述的均聚物的聚合度与双段嵌段共聚物中的聚2乙烯基吡啶或聚4乙烯基吡啶的聚合度之比为（0.1~10）：1；
所述的无机盐先驱体与均聚物单体物质的量比为2%~50%；双段嵌段共聚物与均聚物的质量比为30：（1~30）。
2.一种纳米墨水的制备方法，包括步骤如下：
（1）将双段嵌段共聚物溶解于有机溶剂中，并搅拌12h~72h，配制成浓度在0.1mg/ml~20mg/ml的溶液A；同时，在另一容器中将均聚物及一种无机盐先驱体溶解于有机溶剂中，搅拌12h~72h，使溶液中均聚物的浓度是2mg/ml~20mg/ml， 无机盐先驱体的物质的量是溶液中均聚物单体的物质的量的2%~50%，得溶液B；
所述的双段嵌段共聚物选自聚苯乙烯-聚2乙烯基吡啶（PS-P2VP）或聚苯乙烯-聚4乙烯基吡啶（PS-P4VP）；所述的均聚物为聚2乙烯基吡啶或聚4乙烯基吡啶；
所述的有机溶剂选自苯，甲苯，二甲苯或乙苯；
所用的无机盐先驱体选自蔡斯盐（KPtCl3C2H4），硝酸银（AgNO3），硝酸钯（Pd(NO3)2），氯化铁（FeCl3），氯化钴（CoCl2），氯化铌（NbCl5），氯化钼（MoCl5），氯化钽（TaCl5），WCl5，氯化钛（TiCl4），氯化镍（NiCl 2），氯化铜（CuCl2），氯化锌（ZnCl2），氯化铟（InCl3），氯化锡（SnCl2）中之一或组合；
（2）将溶液B中加入到溶液A中，搅拌5~22天，过滤；滤后溶液C即为纳米墨水。
3.如权利要求2所述纳米墨水的制备方法，其特征在于，进一步的，在步骤（2）所得溶液C中继续加入第二种无机盐先驱体，使第二种无机盐先驱体物质的量是溶液中均聚物单体的物质的量的10%~50%, 搅拌3~9天，得纳米墨水；
所用的无机盐先驱体选自蔡斯盐（KPtCl3C2H4），硝酸银（AgNO3），硝酸钯（Pd(NO3)2），氯化铁（FeCl3），氯化钴（CoCl2），氯化铌（NbCl5），氯化钼（MoCl5），氯化钽（TaCl5），WCl5，氯化钛（TiCl4），氯化镍（NiCl 2），氯化铜（CuCl2），氯化锌（ZnCl2），氯化铟（InCl3），氯化锡（SnCl2）中之一或组合；
该纳米墨水用于在基板上制备合金材料的纳米颗粒规则阵列或纳米颗粒薄膜。
4.如权利要求2所述纳米墨水的制备方法，其特征在于无机盐先驱体与均聚物单体物质的量比为20%~40%；双段嵌段共聚物与均聚物的质量比为30：（1~30）。
5.权利要求1所述纳米墨水的应用，用于制备片基支撑的、尺寸可控的纳米颗粒或纳米颗粒薄膜，制备方法如下：将纳米墨水采用浸涂或喷墨打印方式附着在基片表面上，使所述纳米墨水在基片上沉积形成规则阵列的单层胶束或多层胶束，然后进行氧气等离子处理，将基片上沉积的胶束转变成无机盐先驱体的氧化物纳米颗粒；进一步的，进行氮气等离子的处理，使氧化物纳米颗粒转变成氮化物纳米颗粒；或者进行氢气等离子的处理，使氧化物纳米颗粒转变成单质金属纳米颗粒。
6.如权利要求5所述纳米墨水的应用，其特征在于，当采用浸涂的方式时，将基片竖直浸入纳米墨水中，然后从纳米墨水中匀速拉出基片，拉出速度为2cm/min~50cm/min；当采用喷墨打印的方式时，纳米墨水中双段嵌段共聚物的浓度为0.1mg/ml~2mg/ml；
-2
氧气等离子处理时，处理时间为0.5~1h，等离子体的气压为2×10 mbar，自偏压为-150V，功率为8~50W，温度为250℃；
-2
氮气等离子处理时，处理时间为0.5~1h，等离子体的气压为4×10 mbar，自偏压为-130V，功率为15~100W，温度为室温；
-2
氢气等离子处理时，处理时间为0.5~1h，等离子的气压为8×10 mbar，自偏压为-300V，功率为30~100W，温度为250℃~700℃。
说明书 :
一种纳米墨水及其制备与应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种纳米墨水及其制备与应用，属于纳米材料及应用技术领域。
背景技术
[0002] 随着纳米科技近年来的蓬勃发展，其应用也逐渐渗透到电子、通讯、传感、生物、医学、能源等各个领域。而基于纳米材料的纳米墨水，不仅可在纸张上进行传统的打印，纳米墨水还能够用来印刷太阳能电池，还可在片基和硅片上画出电子元件。
[0003] CN101519552A(CN200810101214.2)提供了一种含贵金属纳米颗粒的喷墨水溶性墨水的制备方法，是将贵金属纳米颗粒、水溶性共溶剂、高分子分散剂、界面活性剂及二次蒸馏水搅拌混合，经预分散，浓缩，即得到含贵金属纳米颗粒的喷墨水溶性墨水。纳米墨水可替代市售墨水，通过日常所用的喷墨打印机，在纸张、透明片基和硅片上等打出各种电子器件线路和模型。该贵金属纳米颗粒喷墨水溶性墨水可用于微型电子器件线路和微电子机械系统，并可用于微流控芯片和生物反应器的制作。
[0004] 纳米材料的纳米结构，按照其维度可分为零维的纳米颗粒，一维的纳米线，以及二维的纳米薄膜。而以上纳米结构，通常都不是以自由的个体的形式存在；相反地，它们要么弥散在某种气体、液体或固体的基体之中，要么落覆在某种基体的表面，其中后者的应用最为广泛。因而，如何有效而低损耗的合成尺寸可控的，尤其是尺寸小于10nm的纳米材料，并按照需要控制其排布，一直以来是各界致力于完成的目标之一，以便开展有基于纳米材料尺寸效应的基础研究和实际应用。
[0005] 用于合成纳米材料的方法通常分为两大类，一类是自顶而下的，通常涉及到使用高能的方式（如炸药、激光、高能超声等）使所涉材料的尺寸降低至纳米级别，然而缺乏有效的手段使生产出的纳米材料排布成有序阵列。目前，用于制备纳米结构有序阵列的主流技术是光刻技术（photo lithography），但面临的重大缺陷是由此生产的纳米结构尺寸受限于所用电磁波或物质波的波长。例如，若使用可见光，则所制作的纳米结构尺度难以低于300nm（对应紫色光波长），而且成本高昂，程序复杂，耗时又长。
[0006] 与自顶而下的合成方法相对应，另一类合成纳米材料的方法是自底而上的，通过利用有机高分子材料的自组合（self-assembly）性能来制备尺寸范围在纳米级别的材料的有序阵列，其优点在于成本低廉，运作快捷。与此同时，随着打印技术的进步，电动流体动力喷墨打印使得打印线宽的分辨率由从前的20μm降低到了100nm，从而使得直接书写的打印技术在纳米结构材料生产领域变得越来越具竞争力。为发挥打印技术的优势，必须要有性能合适的纳米墨水，以便能够在不同的片基上打印出微型电子器件线路。这对墨水的流变性能、墨水中颗粒的粒径大小提出了相应的要求。
发明内容
[0007] 针对现有技术的不足，本发明涉及一种纳米墨水及其制备与应用。
[0008] 发明概述
[0009] 本发明利用双段嵌段共聚物(diblock copolymer)和均聚物在选择性有机溶剂中的自组合,合成制备纳米墨水；将所得纳米墨水浸涂或喷涂在基板上，通过等离子处理得到纳米颗粒规则阵列或纳米颗粒薄膜。制备墨水时，通过对墨水中加入的无机盐先驱体的选择，可以获得相应种类的纳米材料。
[0010] 发明详述
[0011] 一种纳米墨水，该墨水的组成包括有机溶剂、在有机溶剂中经自组合形成球形胶束的双段嵌段共聚物、以及包含在胶束内核的均聚物和无机盐先驱体，球形胶束的粒径为3~50nm；每一胶束中，无机盐与均聚物在胶束内核中形成高分子金属络合物。
[0012] 所述的双段嵌段共聚物选自聚苯乙烯-聚2乙烯基吡啶（PS-P2VP）或聚苯乙烯-聚4乙烯基吡啶（PS-P4VP）；所述的均聚物为聚2乙烯基吡啶或聚4乙烯基吡啶；
[0013] 所述的有机溶剂选自苯，甲苯，二甲苯或乙苯；特别优选有机溶剂为甲苯；
[0014] 所用的无机盐先驱体选自氯金酸（HAuCl4），蔡斯盐（KPtCl3C2H4），硝酸银（AgNO3），硝酸钯（Pd(NO3)2），氯化铁（FeCl3），氯化钴（CoCl2），氯化铌（NbCl5），氯化钼（MoCl5），氯化钽（TaCl5），氯化钨（WCl5），氯化钛（TiCl4），氯化镍（NiCl2），氯化铜（CuCl2），氯化锌（ZnCl2），氯化铟（InCl3），氯化锡（SnCl2）中之一或组合。优选无机盐先驱体为氯化铁（FeCl3）、氯化铌（NbCl5）、氯金酸（HAuCl4），蔡斯盐（KPtCl3C2H4）之一，或者其中二者的组合。
[0015] 根据本发明，优选的，双段嵌段共聚物中聚苯乙烯的聚合度与聚2乙烯基吡啶或聚4乙烯基吡啶的聚合度之比1~500：6，聚苯乙烯的聚合度为50~10000。
[0016] 根据本发明，优选的，均聚物的聚合度与双段嵌段共聚物中的聚2乙烯基吡啶或聚4乙烯基吡啶的聚合度之比为（0.1~10）：1。
[0017] 根据本发明，优选的，无机盐与均聚物单体物质的量比为2%~50%，进一步优选10%~40%。
[0018] 根据本发明，优选的，双段嵌段共聚物与均聚物的质量比为30：（1~30）。
[0019] 根据本发明，一种纳米墨水的制备方法，包括步骤如下：
[0020] （1）将双段嵌段共聚物溶解于有机溶剂中，并搅拌12h~72h，配制成浓度在0.1mg/ml~20mg/ml的溶液A；同时，在另一容器中将均聚物及一种无机盐溶解于有机溶剂中，搅拌12h~72h，使溶液中均聚物的浓度是2mg/ml~20mg/ml，无机盐的物质的量是溶液中均聚物单体的物质的量的2%~50%，得溶液B。
[0021] （2）将溶液B中加入到溶液A中，搅拌5~22天，过滤；滤后溶液C即为纳米墨水。
[0022] 该墨水可用于在基板上制备纳米颗粒规则阵列或纳米颗粒薄膜。
[0023] 进一步的，在上述步骤（2）所得溶液C中继续加入第二种无机盐，使第二种无机盐物质的量是溶液中均聚物单体的物质的量的2%~50%,搅拌3~9天，得纳米墨水。可用于在基板上制备合金材料的纳米颗粒规则阵列或纳米颗粒薄膜。
[0024] 根据本发明，优选的，无机盐与均聚物单体物质的量比为10%~40%。
[0025] 根据本发明，优选的，双段嵌段共聚物与均聚物的质量比为30：（1~30）。
[0026] 根据本发明，一种纳米墨水的应用，用于制备片基支撑的、尺寸可控的纳米颗粒或纳米颗粒薄膜。
[0027] 根据制备纳米墨水时加入的无机盐先驱体的种类，该纳米墨水可用于制备的多种纳米颗粒，可用于在纳米科学中研究材料的纳米效应，包括磁学、超导、气敏性、催化效应、光催化、锂离子电池电极、金属介质异质等离子耦合、光电转换、生物传感等领域，以及在基片上制造基于纳米颗粒的微电子器件。
[0028] 根据上述纳米墨水的应用，方法如下：
[0029] 将本发明的纳米墨水采用浸涂或喷墨打印方式附着在基板表面上，使所述纳米墨水在基板上沉积形成规则阵列的单层胶束或多层胶束，然后进行氧气等离子处理，将基板上沉积的胶束转变成无机盐先驱体的氧化物纳米颗粒；进一步的，
[0030] 进行氮气等离子的处理，使氧化物纳米颗粒转变成氮化物纳米颗粒；或者进行氢气等离子的处理，使氧化物纳米颗粒转变成单质金属纳米颗粒。
[0031] 根据上述纳米墨水的应用，优选的，当采用浸涂的方式时，将基片竖直浸入纳米墨水中，然后从纳米墨水中匀速拉出基片，拉出速度为2cm/min~50cm/min；当采用喷墨打印的方式时，纳米墨水中双段嵌段共聚物的浓度为0.1mg/ml~2mg/ml为佳。
[0032] 根据上述纳米墨水的应用，优选的，氧气等离子处理时，处理时间为0.5~1h，等离-2子体的气压为2×10 mbar，自偏压（self-bias）为-150V，功率为8~50W，温度为250°C。
在基片上得到1~10nm的氧化物纳米颗粒，或疏松多孔的纳米颗粒薄膜。氧气等离子把基片上沉积的胶束中的碳、氢等有机物元素蚀去，而胶束中所含的配制墨水时加入的无机盐先驱体则转变成为氧化物的纳米颗粒。
在基片上得到1~10nm的氧化物纳米颗粒，或疏松多孔的纳米颗粒薄膜。氧气等离子把基片上沉积的胶束中的碳、氢等有机物元素蚀去，而胶束中所含的配制墨水时加入的无机盐先驱体则转变成为氧化物的纳米颗粒。
[0033] 进一步优选的，氮气等离子处理时，处理时间为0.5~1h，等离子体的气压为-24×10 mbar，自偏压（self-bias）为-130V，功率为15~100W，温度为室温。
[0034] 进一步优选的，氢气等离子处理时，处理时间为0.5~1h，等离子的气压为-28×10 mbar，自偏压（self-bias）为-300V，功率为30~100W，温度为250°C~700°C。
[0035] 纳米墨水的使用采用喷墨打印时，以该墨水取代市售墨水，用普通喷墨打印机或高级电动流体动力喷墨打印机将纳米墨水打印到基板表面。浸涂和喷墨打印完成后，墨水中的有机溶剂快速挥发，墨水中的高聚物胶束留在基板表面，每一胶束均含有墨水配制时选择加入的无机盐先驱体。通过对浸涂时拉出速度的调整以及喷墨时墨水中双段嵌段共聚物的浓度（形成的胶束的浓度）的调整，沉积在基板上的胶束形貌可以是呈六角规则阵列的单层胶束，也可是多层胶束。此时，对所述基板进行氧气等离子，可将基板上的胶束转变成无机盐先驱体的氧化物纳米颗粒，例如，如果墨水制备时加入的无机盐先驱体为TiCl4则氧气等离子处理后将得到TiO2的纳米颗粒。呈六角规则阵列的单层胶束在氧气等离子处理后变成具有相同规则阵列的氧化物纳米颗粒；多层胶束在氧气等离子处理后则变成疏松多孔的纳米颗粒薄膜。此时的氧化物颗粒，可进一步接受氮气等离子的处理，从而转变成氮化物的纳米颗粒；或者接受氢气等离子的处理，从而变成单质（金属）纳米颗粒。
[0036] 综上，本发明纳米墨水中载有无机盐先驱体的高聚物胶束可以浸涂或喷墨打印的方式转移沉积到选定的基板表面，后续的等离子处理可把胶束转变成纳米颗粒。根据墨水中无机盐先驱体的选定以及与具体等离子处理方式的结合，最终可得到包括金属、半导体、合金、氧化物、氮化物等的纳米颗粒材料。本发明方法合成的纳米颗粒，尺寸可以在1~10nm范围控制调整。以规则阵列形态呈现时，颗粒阵列具有六角阵列，间距可在20~200nm范围控制调整。以纳米颗粒薄膜的形态呈现时，则具有疏松多孔的特性。
[0037] 本发明合成的纳米墨水是一种聚合物胶束的溶液，胶束的内核含有无机盐、聚2乙烯基吡啶或聚4乙烯基吡啶。该墨水在合成方法上的特点为，使一种无机盐首先与共聚物相互反应，从而耗尽其反应活性，这样在被均聚物携带进入胶束内核的过程中，便不会改变胶束的结构，从而保证最终沉积到基底上的胶束为球形，并具有六角规则阵列。
[0038] 在本发明的纳米墨水应用中，对等离子处理后制备的纳米颗粒大小的控制：第一，在均聚物与无机盐杂化的过程中，两者的物质的量之比可调节均聚物携带无机盐的浓度从而影响最终颗粒的大小；第二，向胶束溶液A中加入的溶液B的量也可调节最终颗粒的大小；第三，均聚物的聚合度影响其在胶束内核中的溶解度从而也可以用来调节最终颗粒的大小；第四，控制嵌段聚合物分子各段的聚合度（polymerization degree）或/和浓度，以改变胶束的聚合数(aggregation number)和胶束内核中用以与无机元素离子结合的官能团数目。通过这些途径最终的颗粒直径可以控制在1nm~10nm范围内的任意数值。对最终制备的纳米颗粒阵列，颗粒间距可由以下途径控制：第一，选择大小合适的双段嵌段聚合物，小分子量的共聚物对应着小的颗粒间距，例如PS（32500g/mol）-P2VP(7800g/mol)对应大约30nm的间距；第二，调节胶束溶液中双段嵌段共聚物的浓度，即对应的胶束浓度，低的胶束浓度对应着大的颗粒间距；第三，控制浸涂时基片提出的速度，快速提出时对应着更小的颗粒间距。
[0039] 本发明从纳米颗粒规则阵列到多孔纳米薄膜，得到多种形态的纳米结构，包括尺寸和间距可控、大小均一的无机材料纳米颗粒有序阵列，以及多孔疏松的纳米颗粒薄膜。
附图说明
[0040] 图1为本发明纳米墨水的合成方法及结合浸涂和等离子处理的流程示意图，（a）嵌段共聚物的单聚体（unimer）在选择性溶剂中形成胶束，（b）极性均聚物与无机盐发生络合反应，从而形成两者的杂化分子，（c）该杂化分子携带无机盐离子进入胶束内核，（d）通过浸涂的方式，可于基体的表面形成胶束的规则阵列，该阵列在等离子处理后形成无机材料纳米颗粒的阵列。
[0041] 图2为实施例1所述的纳米墨水浸涂后硅片A表面胶束的规则阵列，原子力显微镜AFM，图3-10亦同；
[0042] 图3为实施例1所述的纳米墨水浸涂后硅片B表面胶束的规则阵列；
[0043] 图4为实施例1所述的硅片A氧气等离子体处理后得到的9nm氧化铁纳米颗粒规则阵列形貌；
[0044] 图5为实施例1所述的硅片B氧气等离子体处理后得到的9nm氧化铁多孔疏松纳米颗粒薄膜形貌；
[0045] 图6为实施例2所述3nm氧化铌颗粒规则阵列的形貌；
[0046] 图7为实施例3所述8nm氧化铌颗粒规则阵列的形貌；
[0047] 图8为实施例2、实施例3所述的3nm和8nm氧化铌颗粒规则阵列相应颗粒的尺寸分布；
[0048] 图9为实施例4所述4.5nm铁铂合金纳米颗粒规则阵列的形貌；
[0049] 图10为实施例5所述1.8nm金纳米颗粒规则阵列的形貌。
具体实施方式
[0050] 下面结合实施例及附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0051] 实施例中使用的原料说明：
[0052] 双段嵌段共聚物聚苯乙烯-聚2乙烯基吡啶采用PS(185000g/mol)-P2VP(90000g/mol),聚苯乙烯-聚4乙烯基吡啶采用PS（33000g/mol）-P4VP(8000g/mol)；均聚物聚2乙烯基吡啶采用P2VP(135000g/mol)；括号中的数字代表聚合物相应嵌段的摩尔质量。苯乙烯和2乙烯基吡啶单体的摩尔质量分别为104g/mol及105g/mol，上述聚苯乙烯-聚2乙烯基吡啶中相应嵌段的聚合度约分别为1780（PS嵌段）、860（P2VP嵌段），均聚物聚合度为1285。4乙烯基吡啶单体的摩尔质量亦为105g/mol，上述聚苯乙烯-聚4乙烯基吡啶PS（33000g/mol）-P4VP(8000g/mol)中相应嵌段的聚合度约分别为317（PS嵌段）、76（P4VP嵌段）。
[0053] 实施例1.纳米墨水及9nm氧化铁纳米颗粒规则阵列及疏松多孔薄膜的制备[0054] （1）取20mg聚苯乙烯-聚2乙烯基吡啶PS(185000g/mol)-P2VP(90000g/mol),溶解于5ml甲苯，并搅拌3天；得共聚物溶液。
[0055] （2）另取10mg聚2乙烯基吡啶P2VP(135000g/mol),与5mg FeCl3共同置于1ml甲苯并搅拌3天，然后加入到上述配置好的共聚物溶液中，再搅拌7天，并过滤。得纳米墨水。
[0056] 取两片5mm×10mm的工业硅片A和B，竖直浸入该纳米墨水中，分别以10cm/min和40cm/min的速度从该纳米墨水中竖直提出。硅片A浸涂后基体表面胶束的规则阵列如图2所示，硅片B浸涂后的多层胶束如图3所示。
[0057] 然后将纳米墨水浸涂后的硅片A和B置于氧气等离子体处理半小时。等离子体的-2气压为2×10 mbar，自偏压为-150V，功率为8W。硅片A上得到尺寸为9nm的氧化铁纳米颗粒阵列：间距为100nm，呈六角规则阵列排布，如图4所示。硅片B上是疏松多孔的纳米颗粒薄膜，其中颗粒尺寸为9nm，颗粒形貌参见图5。
[0058] 实施例2.纳米墨水及3nm氧化铌纳米颗粒规则阵列的制备
[0059] （1）取30mg PS(185000g/mol)-P2VP(90000g/mol)溶解于5ml甲苯，并搅拌3天，得共聚物溶液。
[0060] （2）另取10mg P2VP(135000g/mol),与3mg NbCl5共同置于1ml甲苯并搅拌3天，然后加入到上述配置好的共聚物溶液中，再搅拌7天，并过滤。得纳米墨水。
[0061] 取5mm×10mm的工业硅片C，竖直浸入该纳米墨水后以15cm/min的速度从墨水中-2竖直提出。硅片C置于氧气等离子体处理半小时。等离子体的气压为2×10 mbar，自偏压为-150V，功率为8W。最终，硅片C上得到纳米颗粒为3nm，间距为95nm，呈六角型规则阵列排布的氧化铌纳米颗粒规则阵列。如图6所示。
[0062] 实施例3.纳米墨水及8nm氧化铌纳米颗粒规则阵列的制备
[0063] 步骤（1）、步骤（2）同实施例2，所不同的是，在实施例2步骤（2）得到的纳米墨水中继续添加5mg NbCl5并继续搅拌7天，另取5mm×10mm的工业硅片D，竖直浸入该墨水后以15cm/min的速度从墨水中竖直提出。然后将硅片D置于氧气等离子体处理半小时。等-2离子体的气压为2×10 mbar，自偏压为-150V，功率为8W。最终，硅片D上得到纳米颗粒为
8nm、间距为125nm，呈六角型规则阵列排布的氧化铌纳米颗粒规则阵列。如图7所示。
8nm、间距为125nm，呈六角型规则阵列排布的氧化铌纳米颗粒规则阵列。如图7所示。
[0064] 实施例4.纳米墨水及4.5nm FePt合金纳米颗粒规则阵列的制备
[0065] （1）取25mg PS（33000g/mol）-P4VP(8000g/mol)溶于5ml二甲苯，并搅拌三天，得共聚物溶液。
[0066] （2）另取4mg P4VP（14000g/mol），与2mg FeCl3共同置于1ml二甲苯并搅拌3天，然后加入到上述配置好的共聚物溶液中，再搅拌7天。
[0067] （3）取4.3mg蔡斯盐，加入到上述溶液中，再搅拌7天。得纳米墨水。
[0068] （4）取5mm×10mm的工业硅片E，竖直浸入该纳米墨水后以10cm/min的速度从墨-2水中竖直提出。硅片E置于氧气等离子体处理半小时。等离子体的气压为2×10 mbar，自偏压为-150V，功率为8W。此时，硅片E上的颗粒为含铁、铂的氧化物的纳米颗粒。
[0069] （5）在此基础上对该硅片上的颗粒施加氢气等离子处理半小时，等离子气压为-28×10 mbar，自偏压为-300V，功率为30W，并控制硅片温度为400°C。
[0070] （6）在以上基础上，对该硅片上的颗粒进行退火处理，退火温度为700°C，退火时-7间为2h，退火时样品所处腔室的气压为6×10 mbar。
[0071] 最终，硅片E上得到纳米颗粒为4.5nm，间距为40nm，呈六角型规则阵列排布的铁铂合金纳米颗粒规则阵列。如图9所示。
[0072] 实施例5.纳米墨水及1.8nm金纳米颗粒规则阵列的制备
[0073] （1）取2mg PS（27700g/mol）-P2VP(43000g/mol)溶于5ml乙苯，并搅拌三天，得共聚物溶液。
[0074] （2）另取0.5mg P2VP（14000g/mol），与0.33mg HAuCl4共同置于1ml乙苯并搅拌3天，然后加入到上述配置好的共聚物溶液中，再搅拌7天。得纳米墨水。
[0075] （3）将该纳米墨水置于Dimatix喷墨打印机并将该墨水打印到5mm×10mm的工业-2硅片F。将硅片F置于氧气等离子体处理半小时。等离子体的气压为2×10 mbar，自偏压为-150V，功率为8W。此时，硅片F上的颗粒为含金及金的氧化物的纳米颗粒。
[0076] （4）在此基础上对该硅片上的颗粒施加氢气等离子处理半小时，等离子气压为-28×10 mbar，自偏压为-300V，功率为30W，温度为室温。
[0077] 最终，硅片F上得到纳米颗粒为1.8nm，间距为40nm，呈六角型规则阵列排布的金纳米颗粒规则阵列。如图10所示。