球形微粒原子层沉积包覆的精简方法

纳米颗粒的保形原子层沉积（ALD）现已成为一项成熟的纳米加工概念，被许多研究人员用于创建扩散势垒、调节催化性能或用生物相容性壳层掩盖有毒颗粒核心等应用。为了用 ALD 保形包覆数克纳米颗粒，通常需要漫长的前驱体浸泡步骤、流化床、振动台或旋转馈通。尽管这些在 ALD 技术上令人瞩目的进展主导了颗粒 ALD 包覆的文献检索，但此类方法可能会导致比许多普通学术研究人员所需的过程更加耗时或成本高昂。因此，我们进行了这项研究，以探索静态平面 ALD 颗粒包覆的极限，这是用 ALD 薄膜包覆纳米颗粒的最简单方法。使用 Arradiance GEMStar6 ALD 系统，我们探索了一种快速且简单的静态 ALD 颗粒包覆工艺。我们的方案产生了数量相对较小但仍具学术价值的均匀 ALD 包覆纳米球。该工艺可放大至数十毫克至克级的纳米颗粒样品。我们证明了我们可以在 8-10 小时内完成二氧化硅或二氧化钛球形颗粒的合成，随后在纳米颗粒上进行均匀的 ALD 包覆。化学合成的二氧化硅和二氧化钛纳米颗粒的直径可从 50 nm 调节至一微米以上。二氧化钛纳米颗粒的折射率可从约 1.7 调节至 2.7。本报告对于刚接触颗粒 ALD 的研究人员，或者在转向更复杂、更高通量的 ALD 方法之前希望尝试用 ALD 壳层保形包覆核心颗粒的研究人员最为有用。我们提供了颗粒合成、储存和 ALD 包覆的细节，并与更常规的方法进行了比较。