[发明专利]纳米线官能化、分散和附着方法

说明书

提供了纳米线器件和制造纳米线器件的方法。该器件包括用不同官能化化合物官能化的许多纳米线。该方法包括用官能化化合物将纳米线官能化、将所述纳米线分散在极性或半极性溶剂中、在衬底上排列所述纳米线以使纳米线的纵轴大致垂直于衬底的主要表面取向并将所述纳米线固定到衬底上。

技术领域

本发明涉及纳米线器件的形成，特别是纳米线的官能化、分散、取向和附着以制造纳米线器件。

背景技术

传统上，通过在器件衬底上生长纳米线制造纳米线电子器件。但是，通过这种方法制造器件的生产成本高且可扩展性低。或者，通过液相合成，如胶体化学或气相合成单独制造纳米线，随后沉积在衬底上。但是，传统的纳米线预制和沉积法昂贵并受困于低劣质量。

纳米线可以为各种用途以许多方式成层布置在表面上。例如，可以布置纳米线以制造透明导电薄膜。在一种情况中，以极低的纳米线浓度无规并平行于薄膜表面布置银纳米线而形成导电层（参见Bergin等人, Nanoscale, 2012, 4, 1996-2004）。另一用途是制造纳米结构化聚合薄膜，其已用于制造例如可用于不同的分离和提纯步骤的膜（参见欧洲公开申请EP 2436 722 Al）。在此使用纳米粒子作为模板以在膜中制孔并可以在该膜交联后除去。还已尝试通过控制溶剂蒸发速率而垂直于支承表面排列纳米线（参见Baker, NanoLett., Jan. 2010; 10(1): 195-201）。但是，这产生脆弱的纳米线组装件。此外，该干燥方法难以在工业规模下使用，因为干燥前沿（“咖啡环效应”）倾向于侧向传送材料，以致难以获得均匀单层。

发明概述

一个实施方案涉及制造包含许多纳米线的纳米线器件的方法，所述纳米线具有第一部分和第二部分。该方法包括用第一官能化化合物将纳米线的第一部分官能化、将所述许多纳米线分散在极性或半极性溶剂中、在衬底上排列所述许多纳米线以使纳米线的纵轴基本垂直于衬底的主要表面取向并将所述许多纳米线固定到衬底上。任选地，可以用不同于第一官能化化合物的第二官能化化合物将纳米线的第二部分官能化。

附图简述

图1A是图解纳米线官能化、分散和附着方法的实施方案的流程图。

图1B、1C、1D、1E、1F和1G是在液体表面上的单轴单向排列纳米线、用于从该表面上除去纳米线的LB技术、用于从该表面上除去纳米线的LS技术、用于从该表面上除去纳米线的另一技术、在不溶于该液体的聚合物粘合剂基质材料中的纳米线和在可溶于该液体的聚合物粘合剂基质材料中的纳米线的各自的示意性侧视图。

图1H至1O是纳米线、官能化和液体亚相材料的组合的非限制性实例的示意图。

图2是图解根据一个实施方案的纳米线差别化官能化法的流程图。

图3是比较在本发明的几个实施方案中聚集体中的线分数 vs 线数的曲线图。

图4是比较几个实施方案的聚集率和线密度的曲线图。

图5A是图解一个实施方案的无聚集沉积的扫描电子显微术（SEM）显微照片。

图5B是图解图5A的实施方案的无聚集沉积的光学显微照片。

图5C是图解图5B的实施方案的无聚集沉积的更高放大率光学显微照片。

图6A是图解没有表面处理或具有不良表面处理的纳米线的团聚的光学显微照片。

图6B是图解图6A中的实施方案的没有表面处理或具有不良表面处理的纳米线的团聚的SEM显微照片。

图6C是图解没有表面处理或具有不良表面处理的纳米线的严重团聚的光学显微照片。

图7A和图7B是图解一个实施方案中表现出的纳米线的“链接”的SEM显微照片。