作为一种天然的生物蛋白、高分子材料,蚕丝不仅应用于普通的服装领域,因其具有良好的机械性能、生物可降解和生物相容性,在食品、医药、材料等领域也具有非常广泛的应用前景。而谐振腔作为激光器的重要组成部分,在光波增强,筛选方面具有十分重要的作用,谐振腔的制备也越来越受到研究人员的关注,而目前谐振腔的原材料多集中于无机材料,且尺寸较大,从而导致其在生物医药领域的应用受到限制。将蚕丝蛋白制成微腔结构,并赋予其光学谐振腔的性能,从而将其应用于微型激光器,不仅能够利用蚕丝特殊的生物相容性将微型激光器应用于生物医药检测领域,以减少其对环境及人类的危害,同时,还能够拓展蚕丝在光学材料方面的应用。在前人制备蚕丝蛋白微半球的基础上,通过深入探讨微半球制备的影响因素,并优化实验条件,制备出具有规则阵列排布,且形貌良好的蚕丝蛋白微半球腔,并对其光学性能进行检测,初步探讨其作为谐振腔的可能,为蚕丝蛋白微半球在微型激光器的应用奠定基础。本论文在以下几个方面开展初步研究:1、薄膜制备:利用旋涂层层自组装方法制备聚苯乙烯和蚕丝蛋白双层膜,聚苯乙烯膜厚y与加速度x呈对数关系,y=-45.23ln(x)+456.01(R2=0.9947),通过改变旋涂加速度,可制备不同厚度的聚苯乙烯薄膜。使用2500 rpm/s加速度,可得到厚度为100～110 nm的聚苯乙烯薄膜,且分布均匀。环境湿度对丝蛋白膜的成膜时间影响较大,湿度越大,成膜时间越长,当湿度低于60%,成膜仅需2min;2、光刻工艺优化:通过探讨光刻工艺(丝蛋白膜表面疏水处理、光刻胶种类、显影时间)对阵列图案的影响,发现造成丝蛋白膜表面光刻胶图案脱落的主要因素是显影时间,使用较短的显影时间(15～20 s)能够保证光刻胶在蚕丝蛋白薄膜表面形成阵列图案,且保持良好的排列;3、微半球制备工艺优化:通过分析基底材料特性,丝蛋白膜厚度,图案形貌及溶剂种类对微半球个数及形貌的影响,发现使用硅或二氧化硅基底,并对其进行HMDS疏水处理,丝蛋白膜厚为80～100 nm,图案形貌为50×50μm,以丙酮为溶剂,在阵列图案上能够形成圆度良好(Roundness=0.92±0.05)的单个微半球;4、微半球光学性能检测:利用共聚焦显微拉曼光谱对微半球的光致发光性能进行检测,发现利用458 nm固体激光器对丝蛋白本身的损伤最小,且能够激发丝蛋白在500～600 nm波长范围内产生荧光信号,但信号较弱。对比丝蛋白膜2D图案和3D微半球的光致发光特性,发现2D图案对荧光信号几乎没有限制作用,而3D微半球对荧光信号有限制作用,但比较弱,即微腔的品质因子较低(Q=179)。5、苝的增益作用:以荧光染料苝为增益介质,修饰在丝蛋白包裹的二氧化硅微球表面,发现在400 nm固体激光器激发下,苝能够有效增强微球腔的品质因子,因而为后续将苝添加到3D微半球腔中以提高其品质因子奠定基础。6、下一步研究计划:研究推测,微半球的圆度<1、丝蛋白膜的表面光滑度较低、丝蛋白自发荧光信号较弱可能是制约微半球腔低品质因子的三个主要因素,因此后期可从增强基底的疏水性,提高蛋白膜表面光滑度,添加增益介质苝这三个方面进行研究,来提高微半球谐振腔的品质因子。