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过去近二十年来，纳米材料和纳米结构，由于其蕴含着丰富的物理化学效应，在微电子、光电子、光子学、信息存储和催化等领域展现出广阔的应用前景，受到国际上的广泛重视。其中纳米有序周期结构的制备与性能研究，成为一个热点领域。
本论文的主要工作集中在纳米有序周期结构的制备与表征方面。研究了两种不同模板(聚苯乙烯胶体晶体和氧化铝模板)的制备工艺，并利用自制的模板，结合原子层沉积或溶胶凝胶法获得了有序反的蛋白石结构或纳米线等，研究了相关的光学或催化性能。重点研究了高密度磁存储材料FePt纳米颗粒的化学合成、自组装与磁性能，并结合溶胶凝胶法，制备了FePt-TiO2(SiO2)复合薄膜。
获得了如下进展：
(1)使用乳化聚合的方法制备了300nm-450nm粒径的聚苯乙烯(PS)小球，并用垂直沉积法和提拉法制备了三维和二维的胶体晶体。发现当胶体晶体由二维向三维转变的时候，二维胶体晶体的透射谷逐渐演变成三维胶体晶体的吸收带边。以三种周期的胶体晶体(350nm，375nm和430nm)为模板，结合原子层沉积(ALD)方法制备了氧化铝反蛋白石结构，并对其进行了结构和光学性质表征，反结构的透射谷位置随着氧化铝沉积循环次数的增多或反结构的周期的增大而发生红移，其实验值与理论计算值符合较好。反结构的填隙率在12％左右。
(2)使用二次电解阳极氧化的方法制备了孔分布有序的氧化铝模板，并通过扩孔和调节电解电压的方法来调节孔径大小，发现后者更为有效，总结了孔径和电解电压之间的关系：D=-46.3+2.9V，并对氧化铝模板的结构进行了表征。以孔径100nm的氧化铝为模板，结合超声-溶胶凝胶的方法制备了二氧化钛纳米线，对二氧化钛纳米线进行了结构和催化性能的表征，发现二氧化钛纳米线的催化性优于自制的二氧化钛粉末。另外还用100nm孔径的氧化铝模板结合ALD制备了HfO2纳米管。
(3)对应用于高密度磁存储的FePt纳米颗粒的化学合成工艺，进行了较系统的优化研究。在反应温度为220℃，铂盐-铁盐初始摩尔比为1:2，650℃还原气氛中退火的条件下，合成了单分散性好、具有L10相的FePt颗粒，颗粒大小在4nm左右，按六角阵列排布。而且L10相的FePt颗粒在常温下展示出优异的铁磁性的，矫顽场为19000 Oe，矩形度达到90％，符合磁存储的要求。为解决FePt颗粒退火过程中的团聚问题，制备了FePt-TiO2和FePt-SiO2复合薄膜，发现在合适的FePt浓度下，薄膜中FePt颗粒具有良好的分散性，且退火后分散性保持不变，未发生团聚，而且复合薄膜中的FePt颗粒同样发生了有效的L10相变。
总之，在纳米有序周期结构的制备与表征方面，利用模板法和自组装技术，结合原子层沉积和溶胶凝胶法，我们进行了一些有益的探索。如何制备大面积高质量结构可控的纳米有序周期结构，仍有很多工作需要深入进行。