掺入了金属离子的纳米颗粒薄膜的使用制造技术

本发明专利技术涉及掺入了金属离子的纳米颗粒薄膜的使用并涉及一种检测介质中气态的或者挥发性的或者液态的分析物的方法，所述方法包含：提供包含纳米颗粒薄膜的传感器，在所述薄膜中，优选地所述纳米颗粒通过有机链接剂链接，所述薄膜被掺入金属离子，所述纳米颗粒薄膜显示在气态的或者挥发性的或者液态的分析物存在时电传导性的变化；如果所述分析物存在，则将所述传感器暴露于到所述介质并且测量基于所述传导性变化的响应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对掺入了金属离子的纳米颗粒薄膜的使用并涉及用于 检测介质中的气态的或者挥发性的或者液态的分析物的方法.
技术介绍
纳米颗粒薄膜在很多应用中是有用的，诸如分子电子设备，例如 化学传感器.为能稳定，在这种薄膜中的纳米颗粒可以通过加帽(capping)分子或者链接剂(linker)分子加帽或者链接. 一种形成 与分子链接的这种纳米颗粒薄膜的方法是逐层自组装(layer-by-layer self-assembly ) (EP 1 022 S60). 在这，基底交替地被浸入纳米颗粒溶 液/分散体和有机分子的溶液，诸如二硫酚(dithiol) ( Joseph, et al.， J. Phys. Chem. B 2003， 107,7406 )和双(二硫代氨基甲酸盐)(bis(dithiocarbamate) ) ( Wessels et al J. An. Chem. Soc.， 2004， 126， 3349).这导致纳米颗粒薄膜中材料的组装，其中纳米颗粒被链接， 尽管所迷薄膜中的纳米颗粒对于材料的传导性和高的表面与体积比非 常重要，起链接刑或者加帽分子作用的有机分子确定材料的物理和化 学特性(EP 1 215 485).因此，各种各样的含已调特性的材料可以通过 选择适当的链接刑分子来实现.通常，所述有机链接剂分子必须预先 被合成和净化.以上提及的逐层自组装工艺具有很多优点.主要的优点是制备的 可再现性和对薄膜的结构控制.对研发传感器和传感器设备(电子鼻(electronic nose))越 来越感兴趣，所述传感器和传感器设备充当人或者动物嗅觉系统的模 拟物.存在人或者动物嗅觉系统对其似乎特别敏感的多种分析物，其 是挥发性疏化合物、尤其是疏醇、和生物胺。然而，到目前为止，人 工传感器无法足够敏感来模仿自然的人或者动物嗅觉系统和能以增强 的敏感性检测所述化合物。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供人工传感器的相对于分析物的增强的 敏感性.此外，提高人工传感器尤其是相对于挥发性疏化合物和生物胺的敏感性也是本专利技术的目标.所有这些目标通过使用纳米颗粒薄膜来解决，所述纳米颗粒薄膜 具有所掺入的金属离子，以便检测气态的或者挥发性的或者液态的分 析物存在或者不存在.优选地，在所述纳米颗粒薄膜中，纳米颗粒通过有机链接剂链接.在一个实施例中，所迷气态的或者挥发性的或者液态的分析物是 有机体的代谢物.在一个实施例中，所述气态的或者挥发性的或者液态的分析物是 含氮化合物或者含碟化合物，在一个实施例中，所述气态的或者挥发性的或者液态的分析物从以下组中选出，所述组包含诸如甲疏醇(methylmercaptane)、硫化氢、 二甲硫醜的挥发性的硫化合物，诸如1，5戊二胺、1 丁胺、甲胺、异丁 胺、腐胺、组胺、酪胺(tyramine)、巧l咪、粪臭素和苯乙胺的生物学 胺.在一个实施例中，所述金属离子从以下组内选出，所述组包含 Mg2+、 Ca2+、 Pb嫌、Mn2+歸歸、Co歸、Fe2+/3+、 Cu+/2+、 Ag+、 Zn2+、 Cd2+、 Hg+/2+、 0歸/6+、 Ce歸、Pd緣、Pt歸、Cu+/2+、 Fe2+/3+、 ISn4+ Au+/2+/3+/5+ Ni2+、 Rh+/2+/3+/4+、 ru2+/3++/6+/8+、 Mo2+/3+/4+/s+/6+在一个实施例中，通过使所述纳米颗粒薄膜暴露于金属离子溶液， 所述金属离子被掺入到所述纳米颗粒薄膜中，在所迷掺入金属离子之 前，所述薄膜缺乏金属离子.在一个实施例中，被掺入到所述薄膜中的所述金属离子在掺入之 前不4皮络合成配位络合物并且不通过巯基烷酸(mercaptoundecanoic acid)的叛酸盐基(carboxylate group )被西巳位-在一个实施例中，所述金属离子在被掺入到所述薄膜中时，与所 述薄膜反应并且优选地被氣化或者被还原成金属态.在一个实施例中，所述气态的或者挥发性的或者液态的分析物存 在于介质中，所述纳米颗粒薄膜暴露于所述介质，并且所述分析物以 在万亿分之10到百万分之100的范围内的浓度存在于所述介质中.在一个实施例中，所述分析物是胺，所述金属离子是012+.在另一个实施例中，所述分析物是甲硤醇，所述金属离子是八^或 者是HgZ+或者是其组合.述有机链接刑是双功能的或者多功能的链接 刑，优选地从以下组中选出，所述组包含硫醇，诸如Cs-C30-烷烃二疏酚，诸如1，12-十二烷二硫纷(1，12-dodecanedithio，)或者胺类或者二 疏代氨基甲酸盐，诸如疏辛酸或者异氛酸盐的1，4，10，13-四氣杂-7，16-双二疏代氨基甲 酸盐-环十八烷 (1，4，10，13-tetraoxa-7，16画bisdithiocarbamate-cyclo-octadecane).本专利技术的目标还通过一种检测介质中气态的或者挥发性的或者液 态的分析物的方法来解决，所述方法包含提供包含纳米颗粒薄膜的传感器，优选地，在所述薄膜中，所述 纳米颗粒通过有机链接刑链接，所述薄膜具有所掺入的金属离子，所 述纳米颗粒薄膜显示在气态的或者挥发性的或者液态的分析物存在时电传导性的变化，如果所述分析物存在，则使所述传感器暴露于所述介质并且测量 基于所述传导性变化的响应，其中所述薄膜、所述金属离子和所迷分 析物如上定义.如这里所使用的，术语有机链接刑(organic linker)意指有机 分子，其中具有至少两个独立面，所述独立面允许将所述链接刑分子 结合到纳米颗粒和/或者结合到所述基底.优选地，这种链接刑是多 功能的，这意味着所迷链接刑具有允许这种结合的多于一个的面 (side)。因此，在该上下文中，功能性指结合到纳米颗粒的能力。如这里所使用的，术语纳米颗粒(nanoparticle)意指平均尺寸< 1 优选地S 500 nm，更优选地^ 300 nm，最优选地S 100 nm的颗粒。优选地，根据本专利技术的方法要掺入的金属离子从主族金属、过渡 金属和/或者稀土金属中选出，特定的例子是Mg2+、 Ca2+、 Pb2+/4+、 Mn2+,靡綠、co靡、Fe歸、Cn+/2+、 Ag+、 Zn2+、 Cd2+、 Hg+/2+、 C歸、ce歸、Pd靡、Pt歸、Cu+/2+、 Fe2+/3+、 Sn4+、 Au+/2+/3+/5+、IV i 2+ 肌+/2+/3+/4+ru2+/3+/4+/6+/8+ mq2+/3+/4+/5+/6+在掺入过程中，金属离子可以部分地或者完全地与纳米颗粒薄膜 反应并且因此本身被氧化或者被还原(直到金属态).如这里所使用的，术语挥发性硫化合物意指包含疏的气体化 合物或者汽化化合物，尤其是生源的气体化合物或者汽化化合物.这 种挥发性疏化合物的的典型例子是疏化氢和甲疏醇。对于挥发性疏化合物和其作为生物标志的作用的回顾，还请看Richter et al.， Arch. Oral Biol 9:47-53 (1964)和Tonzetich， J. lnt, Dent. J. 28:309-319 (1978).如这里所使用的，术语生物胺(biogenic amine)与生物学 胺(biological amine)本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米颗粒薄膜的用途，用于检测气态的或者挥发性的或者液态的分析物存在或不存在，其中所述纳米颗粒薄膜被掺入了金属离子。

【技术特征摘要】
EP 2007-12-4 07023483.61.纳米颗粒薄膜的用途，用于检测气态的或者挥发性的或者液态的分析物存在或不存在，其中所述纳米颗粒薄膜被掺入了金属离子。2. 根据权利要求1的用途，其中在所述薄膜中，纳米颗粒通过有机链接剂链接.3. 根据权利要求1-2中任一项的用途，其中所述气态的或者挥发性的或者液态的分析物是有机体的代谢物。4. 根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述气态的或者挥发性的或者液态的分析物是含氮化合物或者含砥化合物.5. 根据权利要求1-4中任一项的用途，其中所述气态的或者挥发性的或者液态的分析物从以下组中选出，所述组包含挥发性的硫化合物、诸如甲疏醇、硫化氢、二甲硫醚，生物学胺、诸如1，5戊二胺、1 丁胺、甲胺、异丁胺、腐胺、組胺、酪胺、吲哚、类臭素和苯乙胺.6. 根据权利要求1-5中任一项的使用，其中所述金属离子从以下组内选出，所述组包含Mg2+、 Ca2+、 Pb2+/4+、 Mn2+/3++++、 Co2+/3+、 Fe2+/3+、Cn+/2+、 Ag+、 Zn2+、 Cd2+、 Hg+/2+、 02+/歸、Ce歸、Pd2+/4+、 pt緣、Cu+'2+ Fe2+/3+ Sn4+ Au++。+/s+ Ni2+ Rh++++ ru2+/3+w6++]^2+/3+/4+/5+/6+7. 根据权利要求1-6中任一项的用途，其中通过将所述纳米颗粒薄膜暴露于金属离子的溶液，所述金属离子被掺入到所述纳米顆粒薄膜中，在金属离子的所述掺入之前，所述薄膜缺乏金属离子.8. 根据权利要求1-7...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y约瑟夫，N克拉斯特瓦，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]