薄膜的表面图案化及表面微结构的构筑在微电子学、信息存储设备、纳米及微流体装置和生物传感器等方面具有重要的应用价值。与传统的表面印刷技术相比,“自下而上”的自组装方法具有简单、快速、节约成本等优点,尤其在构筑各种有序纳米结构及多级结构方面具有明显的优势。以非共价键或弱相互作用为主的超分子自组装一般产生纳米级有序结构,而以纳米颗粒为主要构筑单元的动态自组装形成的结构往往具有更大的尺度范围。本论文以有机配体分子稳定的金纳米颗粒及其纳米复合物为主要构筑单元,基于溶剂挥发的方法,在气/液界面及固体表面制备了具有高度有序蜂窝状多孔结构的复合物薄膜,并得到了表面具有发散状条纹结构的复合物薄膜。本论文的结构安排和具体研究内容如下：第一章：绪论。首先介绍了金纳米颗粒的性质及常见的合成方法,其次介绍了咖啡环效应的形成机理及以此为基础的表面图案化,然后详细介绍了水滴模板法制备蜂窝状多孔薄膜的研究现状及最新进展,包括水滴模板法的建立、各类体系、影响因素及薄膜的再加工方法和应用,最后是本文的研究目的和意义。第二章：采用两相法合成了十二烷基硫醇及双十八烷基二甲基氯化铵稳定的疏水性单分散金纳米颗粒,利用水滴模板法制备了规则的蜂窝状多孔薄膜,并利用TEM、SEM和AFM对薄膜进行了表征。以表面活性剂单分子层为基底,建立了疏水性纳米颗粒在气/液界面制备有序多孔薄膜的方法。考察了浓度对薄膜不同区域结构及形貌的影响,得到了凿穿单层多孔膜、六角网络、肺泡状多孔薄膜等不同结构的多孔薄膜,并解释了其形成机理。此外还考察了金纳米颗粒蜂窝状薄膜的表面增强拉曼散射性质,金纳米颗粒多孔薄膜在表面增强拉曼散射基底等方面具有潜在的应用前景。第三章：以十二烷基硫醇稳定的金纳米颗粒与聚苯乙烯的复合物为成膜材料,基于水滴模板法分别在气/固界面和气/液界面制备了高度有序的蜂窝状多孔薄膜。用TEM和SEM证明了金纳米粒子在薄膜形成过程中具有界面活性,用微观相分离和界面吸附机理解释了有序多孔结构的形成原因。在气/固界面得到了具有规则三维结构的双层多孔薄膜,由于具有周期性多孔结构并且参数与可见光的波长相当,薄膜在可见光区和近紫外光区都有很强的吸收,在太阳光下呈现出彩虹颜色。考察了浓度及溶剂等因素对薄膜形貌的影响,在较高金纳米粒子浓度情况下制备了具有孔-球多级结构的复合物薄膜。在复合物薄膜的基础上引入CdSe/CdS量子点和Fe3O4纳米粒子,得到了三元复合物薄膜,荧光显微镜和室温磁滞回线表明引入的量子点的荧光性质和Fe3O4纳米粒子的超顺磁性质得到了很好的保持。在气/液界面制备了具有单层不对称通孔结构的自支持复合物薄膜,根据溶剂与水密度的关系以及水滴的直径与薄膜的厚度之间的关系解释了其形成机理。与在固体基底上制备的薄膜相比,具有通孔结构的薄膜机械强度大大提高。第四章：以十二烷基硫醇稳定的金纳米颗粒与聚苯乙烯的复合物在低湿度条件下制备了具有发散状大面积高度有序的条纹状结构的复合物薄膜。SEM测试表明显示这些条纹有一致的宽度,大约为1.3μm,相邻条纹间的距离在12到35μm之间。AFM高度图截面分析测得这些条纹图案的深度大约为140 nm,比薄膜的厚度要小很多,因此说明这些规则的条纹图案是在薄膜表面形成的微孔道阵列。利用光学显微镜观察了薄膜形成的动态过程,发现液滴蒸发分为两个阶段,分别对应咖啡环暗边和条纹状图案的形成,并且条纹总是垂直于溶剂收缩的前沿。分别考察了金纳米颗粒与聚苯乙烯浓度的影响,解释了微孔道阵列表面的形成机理,溶剂挥发过程中产生的温度梯度及金纳米颗粒浓度梯度引起的表面张力梯度引发Marangoni对流作用,从而产生周期性的图案化结构。