纳米结构的后沉积包封：组合物、器件及包含它们的系统技术方案

提供了用来制备离散的涂覆纳米结构的配体组合物，以及涂覆纳米结构本身和包含它们的器件。还提供了在纳米结构上形成后沉积壳和对纳米结构进行可逆改性的方法。本发明专利技术的配体和涂覆的纳米结构特别适用于密堆积的纳米结构组合物，这种组合物能改善量子约束和／或减少纳米结构之间的交叉干扰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请是一个非临时的应用专利申请，它要求以下原有临时专利申请的优先权和权益Jeffery A.Whiteford等于2004年6月8日提交的题为“POST-DEPOSITION ENCAPSULATION OF NANOCRYSTALSCOMPOSITIONS，DEVICES AND SYSTEMS INCORPORATING SAME”的USSN60/578236，以及Jeffery A.Whiteford等于2004年11月30日提交的题为“POST-DEPOSITION ENCAPSULATION OF NANOSTRUCTURESCOMPOSITIONS，DEVICES AND SYSTEMS INCORPORATING SAME”的USSN 60/632570，它们全文在此引为参考，以满足各种目的。专利
本专利技术主要涉及纳米
更具体地，本专利技术涉及与离散的涂覆纳米结构有关的组合物、器件和方法。
技术介绍
单个纳米结构以及嵌入在其他材料中形成纳米复合材料的纳米结构具有许多有前景的应用，包括利用它们的光学和电学性质的应用。一个特别有用的用途将是基于纳米络合物的存储领域，其中纳米结构可用于存储高密度电荷。 在可用于制备纳米结构的合成方法中，通常采用自上而下成图法，如化学气相沉积(CVD)或分子束外延生长法(MBE)，来生成核以及核壳纳米结构。这些方法一般产生较大和/或无序和/或低密度的堆积纳米结构，并且需要高成本(高温、高真空)的处理步骤。溶液基合成法也可用来合成半导体纳米晶体(核或核/壳)，所述半导体纳米晶体更适应溶液基沉积法，如旋涂或其他蒸发方法。例如，包含CdSe核(或晶核)和ZnS壳的纳米结构可通过溶液沉积技术制备。然而，由这些及其他标准核—壳合成技术生成的纳米结构通常不具备足够厚的壳，以将足够的电荷约束在核里，防止电荷扩散到距离第一个纳米结构几纳米的其他纳米结构中。 或者，基于化学自组织法的纳米结构合成工艺可产生得到最佳控制的晶体形态和晶体尺寸，但这些合成方法产生的纳米结构带有额外的有机和/或表面活性剂化合物。虽然在合成过程中可用于提高纳米结构的溶解性并有利于纳米结构的调控，但有机污染物强烈地结合在纳米结构表面，因而抑制了新合成的纳米结构的进一步调控并/或整合到器件和终端应用中。 即使这些CdSe:ZnS结构的直径可以制成允许高密度堆积(例如约1 x 1012/厘米2或更高)，ZnS壳也不能提供足够的量子约束，以便在微电子和光子器件，包括但不限于存储或电荷存储器中有效利用纳米结构。 因此，本领域需要离散的涂覆纳米结构，它们可以容易地整合进各种制造工艺，无须进一步处理。涂覆纳米结构优选紧密堆积，同时保持其量子约束大于标准的CdSe/ZnS核壳结构。通过提供离散的涂覆纳米结构、涂覆离散纳米结构的配体、结合了涂覆纳米结构的器件和制备涂覆纳米结构的方法，本专利技术满足了上述及其他需求。通过研究以下内容，可以获得对本专利技术的完整理解。 专利技术概述 一类通用实施方式提供了离散的涂覆纳米结构。所述离散的涂覆纳米结构包含具有第一表面的单个纳米结构，以及与单个纳米结构的第一表面缔合(associate)的第一涂层。第一涂层具有第一光学、电学、物理或结构性质，并能够转化成具有一种或多种不同于第一涂层的光学、电学、物理或结构性质的第二涂层。在一些实施方式中，第一涂层将纳米结构包封起来；在其他实施方式中，第一涂层覆盖纳米结构的一部分(例如纳米结构未与基材表面缔合的部分)。在一种实施方式中，第二涂层的电学性质是介电性质；本实施方式的示例性第二涂层包含硅氧化物、硼氧化物和它们的组合。 可用来制备本专利技术经过不连续涂覆的组合物的纳米结构包括，但不限于纳米晶体、纳米点、纳米线、纳米棒、纳米管、各种纳米粒子、纳米四脚结构、纳米三脚结构、纳米双脚结构、分支的纳米结构、分支的纳米晶体和分支的四脚结构；所述各种纳米粒子例如包括金属、半导体或绝缘纳米粒子，金属纳米粒子如钯、金、铂、银、钛、铱、钴、锡、锌、镍、铁或铁氧体纳米粒子或它们的合金；无定形、晶体和多晶的无机或有机纳米粒子，以及聚合物纳米粒子，如组合化学合成工艺中常用的那些聚合物纳米粒子，例如可购自BangsLaboratories(Fishers，IN)的那些聚合物纳米粒子。在一个优选实施方式中，纳米结构包含球形、近似球形和/或各向同性的纳米粒子，如纳米点和/或量子点。涂覆的纳米结构优选具有至少一个尺寸(例如涂覆纳米结构的直径)，该尺寸小于约10纳米，任选小于约8纳米、5纳米或4纳米。在本专利技术的一些实施方式中，涂覆的纳米结构的直径约为2—6纳米，例如在2—4纳米之间。 许多配体组合物可用作纳米结构的涂料。在一类实施方式中，第二涂层包含氧化物(例如SiO2)。在一些实施方式中，第一涂层具有包含氧化硅笼型络合物的第一组分和包含一个或多个纳米结构结合部分(binding moiety)的第二组分。示例性纳米结构的结合部分包括以下部分的质子化或去质子化形式膦酸酯、次膦酸酯、羧酸酯、磺酸酯、亚磺酸酯、胺、醇、酰胺和/或硫醇部分。优选的纳米结构的结合部分包括膦酸酯、次膦酸酯、羧酸酯、磺酸酯和亚磺酸酯的酯部分。通常，纳米结构的结合部分各自独立地连接到氧化硅笼型络合物上，例如经由笼子上的氧原子或硅原子连接。 在特定的实施方式中，涂覆的纳米结构包含作为第一涂料的硅倍半氧烷组合物。硅倍半氧烷可以是封闭的笼型结构或部分敞开的笼型结构。氧化硅笼型络合物(例如硅倍半氧烷)可用一个或多个硼、甲基、乙基、含3—22个(或更多)碳原子的支链或直链烷烃或烯烃、异丙基、异丁基、苯基、环戊基、环己基、环庚基、异辛基、降冰片基和/或三甲基甲硅烷基、吸电子基、给电子基或它们的组合进行衍生。在另一个实施方式中，在第一涂料组合物中采用离散的硅酸酯。可用作第一涂料的离散硅酸酯是磷硅酸酯。固化时，氧化硅笼型络合物第一涂层通常转化为含氧化硅(例如SiO2)的第二刚性涂层。 本专利技术组合物中采用的涂料通常在其初始(即转化前或固化前)状态表现出第一性质，而在转化或固化后的第二状态表现出不同的第二性质。例如，对于转化或固化前后具有不同电学性质的涂料，第一电学性质可包括导电性而第二电学性质是非导电性(反之亦然)。类似地，处于第一态的材料可以是电子型导体或中性材料，而处于第二态的材料可以是空穴型导体。或者，对于有关光学性质的实施方式，第一和第二光学性质可以是不透明度和透明度，例如对可见光的不透明度和透明度。或者，第一光学性质可以包括在第一波长的光吸收(或透射或发射)，而第二光学性质包括在第二波长的光吸收(或透射或发射)。或者，对于有关结构性质的实施方式，处于第一态的材料可以是柔性分子，而第二态可包括刚性(多孔或实心)的壳。在一类实施方式中，第一物理性质包括(例如)在选定溶剂中的溶解度，而第二电学性质包括非导电性。涂料的转化可通过(例如)加热和/或施加辐射完成。 本专利技术还提供了包含许多离散的涂覆纳米结构的阵列。在一个优选实施方式中，单元纳米结构的存在密度大于约1×1010/厘米2，大于约1×1011/厘米2，更优选大于约1×1012/厘米2，甚至大于约1×1013/厘米2。任选地，单元纳米结构与基本文档来自技高网...

【技术保护点】
离散的涂覆纳米结构，它包含：　具有第一表面的单个纳米结构；　与单个纳米结构的第一表面缔合且具有第一光学、电学、物理或结构性质的第一涂层，其中所述第一涂层可转化成具有不同于第一涂层的光学、电学、物理或结构性质的第二涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA怀特佛德，R部鲁尔，M布勒堤，陈建，KC克鲁登，段镶锋，WP弗里曼，D希尔德，F利昂，刘超，A麦瑟，KS闵，JW帕斯，E西尔，
申请(专利权)人：奈米系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]