[发明专利]产生纳米结构表面的方法

说明书

领域

本发明涉及使用色酮化合物产生纳米结构表面的方法。

背景

材料的性质(例如化学、物理、电学、光学和磁性)部分取决于其原 子结构、微观结构和颗粒边界或界面。由于与传统材料相比的独特性 能，在纳米范围(即0.1至100nm范围)结构的材料令人感兴趣。结果， 对用于多种技术应用的纳米结构材料的研究越来越多，例如用于电子 学和光学装置、生物材料标记、磁记录媒介和量子计算。

已经发展多种方法，用于合成/构建纳米结构材料。方法包括，例 如利用磨机或冲击变形，以使固体前体例如金属氧化物或碳酸酯机械 变形，以制备纳米结构粉末(参见例如Pardavi-Horvath等人，IEEE Trans. Magn.，28，3186(1992))，并使用溶胶-凝胶法制备纳米结构金属氧化物 或氧化陶瓷粉末和薄膜(参见例如，(美国专利号5,876,682(Kurihara等 人)，和Brinker等人，J.Non-Cryst.Solids，147-148；424-436(1992))。

概述

已经认识到考虑需要一种产生纳米结构表面的方法，其提供了在 相对大面积控制尺寸和形状、以及其方向和分布的纳米结构。

简要地，本发明提供了一种产生纳米结构表面的方法。该方法包 括(a)制备一种含水混合物，其包含(i)包含水溶性聚合物的不连续相，(ii) 包含色酮材料的连续相，和(iii)非离子型表面活性剂；(b)将混合物施加 到基材的表面上；和(c)干燥混合物。

此处使用的“色酮材料”(或“色酮化合物”)是指较大的多环分子， 通常特征为存在被多种亲水基团包围的疏水芯部(参见例如Attwood， T.K.，和Lydon，J.E.，Molec.Crystals Liq.Crystals，108，349(1984))。 该疏水芯部可以包含芳香和/或非芳香环。当在溶液时，这些色酮材料 易于聚集为特征为长程有序的向列型次序。

本发明方法使得能够构建具有相对均匀尺寸和形状的纳米结构的 表面。该方法进一步使得纳米结构在相对大区域能够相对均匀分布和 长程取向或序列。

因此，本发明方法满足本领域对于改善产生纳米结构表面方法的 需要。

另一个方面，本发明提供了一种含水组合物，其中包括水溶性聚 合物和发色化合物。

附图说明

附图是光学显微图，展示了在发色基质中包含聚乙烯醇的纳米结 构表面。

详细说明

任何色酮材料(chromonic material)可以用于本发明方法。形成 发色相的化合物是本领域已知的，并包括例如xanthoses(例如偶氮染料 和花青染料)和苝(参见例如Kawasaki等人，Langmuir 16，5409(2000)， 或Lydon，J.，Colloid and Interface Science，8，480(2004))。有用的色 酮材料的代表性的实例包括二钯-和单钯-有机基团(organyl)、氨磺酰 取代的铜酞菁、和六芳基三亚苯(tryphenylene)。

优选的色酮材料包括由一个下列通式结构代表的那些材料：

其中每个R²独立选自给电子基团、吸电子基团和电子中性基团， 和

R³选自取代和未被取代的杂芳族环，以及取代和未被取代的杂环， 该环通过R³环内氮原子连接至三嗪基团。

如上所述，发色化合物是中性的，但是它可以可能形式存在，例 如两性离子或质子互变异构体(例如，其中从一个羧基离解氢原子，并 与三嗪环中一个氮原子结合)。此外发色化合物可以是盐例如羧酸盐。

上述通式结构展示了其中羧基相对于化合物(通式I)三嗪主链的氨 基键为对位的取向，以及羧基相对于(通式II)三嗪主链的氨基键是间位 的取向。羧基也可以是对位和间位取向的组合(没有展示)。优选，取向 是对位。

优选，每个R²是氢或取代或未被取代的烷基。更优选，R²独立选 自氢、未被取代的烷基、用羟基或卤化物官能团取代的烷基、和含有 醚，酯或磺酰基的烷基。最优选R²是氢。