料可為一相轉移催化劑基(phase-transfer catalyst-based)有機化合物，例如，季銨鹽或鱗鹽。更確切的說，第二有機表面活性劑可為選自下組的一或多種，包括:四辛基溴化銨(tetraoctylammonium bromide)、四乙銨基(tetraethylammonium)、四正丁基溴化銨(tetra-n-butylammonium bromide)、四甲基氯化銨(tetramethylammoniumchloride)、及四丁基氟化銨(tetrabuty lammonium fluoride)。
[0175]圖2E顯示與通過施加能量而生長的金屬納米粒子240鍵結的介電有機材料250。介電有機材料250可處于包覆金屬納米粒子240表面或填充金屬納米粒子240之間空隙的狀態(tài)。介電有機材料250可提供納米粒子之間的隔離以更加可靠地避免納米粒子之間的電流流動。
[0176]若在前述動作中已提供了足量的有機表面活性劑，亦即，如果在施加能量之前或期間所施加的有機表面活性劑留在生長后的納米粒子表面上并提供生長后的納米粒子之間充分的隔離的話，就不需要額外添加介電有機材料250至生長后的納米粒子240的表面。換句話說，由于是否使用有機表面活性劑是取決于將形成的納米粒子尺寸，在金屬納米粒子240形成后形成介電有機材料250的步驟是選擇性的(opt1nal)。
[0177]根據本發(fā)明第二實施例，介電有機材料250的制造方法及方法中所使用的材料可與本發(fā)明第一實施例中所述相同或相似。
[0178]請參照圖2E，其詳細描述根據本發(fā)明第二實施例的制造方法所形成的納米結構。
[0179]請參照圖2E，根據本發(fā)明第二實施例的納米結構可包括:一基板210、形成于基板210之上連接分子224所鍵結的介電粒子支撐體222、由與連接分子224鍵結的金屬離子所生長而成的金屬納米粒子240。納米結構也可進一步包括一介電有機材料250，其具有與金屬納米粒子240表面鍵結的一官能團。
[0180]基板210可包括一表面層214。表面層214可包括一氧化物層。明確的說,基板210的表面層214的非限制性例子可為選自下組的至少一材料層，上述族群包括:硅氧化物、鉿氧化物、鋁氧化物、鋯氧化物、鋇-鈦復合氧化物、釔氧化物、鎢氧化物、鉭氧化物、鋅氧化物、鈦氧化物、錫氧化物、鋇-鋯復合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸鋯、及硅酸鉿。
[0181]基板210可為一可撓性基板，其可包括具有羥基(-0H)官能團的表面層?？蓳闲曰蹇砂ㄟx自下組的一種、或由兩種或更多所組成之混合物，上述族群包括聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate ;PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate ；PEN)、聚亞酰胺(polyimide ；PI)、聚碳酸酯(polycarbonate ；PC)、聚丙烯(polypropylene ；PP)、三乙酰基纖維素(triacetyl cellulose ；TAC)、聚醚砜(polyethersulfone ；PES)、及聚二甲基娃氧燒(polydimethylsi loxane ；PDMS)。
[0182]介電粒子支撐體222可包括具有選自下組的至少一元素之氧化物粒子，包括:金屬、過渡金屬、后-過渡金屬(post-transit1n metals)、與類金屬。介電粒子支撐體222可為具有平均粒徑約為10?20nm的粒子。介電粒子支撐體222可為形成在基板210之上的單分子層或多分子層。
[0183]介電粒子支撐體222也可包括選自下組的至少一材料，上述族群包括:硅氧化物、鉿氧化物、鋁氧化物、鋯氧化物、鋇-鈦復合氧化物、釔氧化物、鎢氧化物、鉭氧化物、鋅氧化物、鈦氧化物、錫氧化物、鋇-鋯復合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸鋯、硅酸鉿、及聚合物。
[0184]連接分子224可為有機單分子。納米結構可包括由多個與基板210表面鍵結的連接分子224所形成的連接層。連接層可為一自組裝(self-assembled)單分子層，與介電粒子支撐體222的表面自我結合(self-combined)。連接分子224可包括擇自下列基團之一官能團，包括:胺基(amine group)、羧基(carboxyl group)、及硫醇基(th1l group)。連接分子224可包括與介電粒子支撐體222表面鍵結的第一官能團，與金屬離子鍵結的第二官能團，及用來將第一官能團與第二官能團彼此連接的鏈基(chain groups)。
[0185]金屬納米粒子240可選自于下組的,包括:金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子、及金屬間化合物(intermetallic compound)納米粒子。可通過將金屬離子與連接分子224鍵結，接著生長金屬離子，進而生長金屬納米粒子240。
[0186]可根據金屬納米粒子240生長時的所施加的能量條件來控制金屬納米粒子240的尺寸。取決于表面活性劑的提供與否，也可在施加用來生長金屬納米粒子240的能量之前或是期間控制金屬納米粒子240的尺寸。表面活性劑可為一有機表面活性劑，且在金屬納米粒子240生長完成后，表面活性劑可留在金屬納米粒子240的表面上。根據本發(fā)明一實施例，當沒有使用表面活性劑時，金屬納米粒子240的粒徑可約為2.0?3.0nm。根據本發(fā)明另一實施例，當使用單一種表面活性劑時，金屬納米粒子240的粒徑可約為1.3?1.6nm。又根據本發(fā)明另一實施例，當使用多個不同種類的表面活性劑時，金屬納米粒子240的粒徑可約為0.5?1.2nm。
[0187]介電有機材料250與生長后的金屬納米粒子240的表面鍵結。介電有機材料250可避免電流流過金屬納米粒子240。介電有機材料250可包覆金屬納米粒子240的表面,且介電有機材料250可填充在彼此隔離配置的金屬納米粒子240之間的空隙。當在金屬納米粒子240生長(即，還原或形成)前或當納米粒子在生長時提供表面活性劑給金屬離子，表面活性劑會留在金屬納米粒子240的表面。由于表面活性劑可為一介電有機材料，當納米粒子生長完成后，如果配置好的納米粒子因為殘留的表面活性劑而與彼此絕緣，就可不需要在納米粒子生長完成后再額外形成介電有機材料250。
[0188]雖然沒有顯示在附圖中，可在由介電有機材料250所包覆的金屬納米粒子240之間形成一額外的介電材料。換句話說，在形成介電有機材料250后,可額外形成無機氧化物材料以更穩(wěn)定地固定金屬納米粒子240。無機氧化物材料也可在沒有介電有機材料250的存在下直接形成。
[0189]金屬納米粒子240可與彼此隔離配置以形成一單分子納米粒子層。納米粒子層可包括鍵結至或包覆金屬納米粒子240表面的介電有機材料(或做為表面活化劑的有機材料)。納米粒子層可進一步包括一無機氧材料，其填充在被包覆的納米粒子240之間的空隙。
[0190]根據本發(fā)明第二實施例,納米結構可具有一垂直多堆棧(mult1-stack)結構。換句話說，納米結構可具有一堆棧結構，其中與連接分子224鍵結的支撐層220與納米粒子層重復且交替地堆棧。在下層納米粒子層與上層支撐層之間，可進一步包括具有能夠與連接分子224所鍵結的介電粒子支撐體222鍵結之官能團的一介電層。如果形成下層納米粒子層的介電有機材料250具有能夠與上層支撐層鍵結的官能團，就可不需要形成額外的介電層。簡而言之，可基于所使用的介電有機材料250種類來決定是否要形成介電層。
[0191]根據本發(fā)明實施例，納米結構非常微小(fine)、具有均勻的尺寸、且可高密度地制造。還有，由于納米粒子被介電連接分子所固定，納米粒子具有優(yōu)異的物理穩(wěn)定性?；谶@些理由，使用這種納米結構的應用裝置可輕易地縮放比例(scaled)，而當這些應用裝置的比例被縮放(scaled)時，這些應用裝置仍具有良好的操作穩(wěn)定性、再現(xiàn)性、及可靠性。
[0192]根據本發(fā)明實施例，可通過原位(in-situ)工藝制造納米結構。因此，生產成本可最小化，且可于短時間內大量生產。
[0193]根據本發(fā)明實施例之納米結構及其制造方法，可通過使用表面活性劑并在納米粒子生長過程中引發(fā)反應的簡易工藝來控制納米粒子的尺寸。簡而言之，可制造出具有理想尺寸的納米粒子，并同時保持應用裝置的特性。
[0194]雖然已描述各種實施例以說明本發(fā)明之目的，然而對于本領域技術人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和權利要求所界定者的范圍內，當可作任意的更動與潤飾。
【主權項】
1.一種納米結構，其特征在于，包括: 一可撓性基板； 多個連接分子，形成于該可撓性基板之上；以及 由與所述連接分子鍵結之多個金屬離子所生長而成的一或 多個金屬納米粒子。
2.如權利要求1所述的納米結構，進一步包括:形成于該可撓性基板上的一有機材料，該有機材料具有能夠與所述連接分子鍵結的羥基官能團。
3.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于該可撓性基板為一聚合物，其包括選自下組的一種、或兩種或更多種所形成的一混合物，包括:聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚亞酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯、三乙?；w維素、聚醚砜、及聚二甲基硅氧烷。
4.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于所述連接分子為與該可撓性基板的一表面鍵結的有機單分子。
5.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于，進一步包括:與所述金屬納米粒子的一表面鍵結的一介電有機材料或一無機氧化物的至少之一。
6.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于所述金屬納米粒子具有一平均粒徑約2.0 ?3.0nm0
7.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于，進一步包括:與所述金屬離子或生長中的所述金屬納米粒子鍵結的一種或多種的一有機表面活性劑。
8.如權利要求7所述的納米結構，其特征在于該有機表面活性劑為一含氮有機材料或一含硫有機材料。
9.如權利要求8所述的納米結構，其特征在于所述金屬納米粒子具有一平均粒徑約L 3 ?L 9nm。
10.如權利要求7所述的納米結構，其特征在于該有機表面活性劑包括一第一有機材料及不同種類的一第二有機材料；該第一有機材料為一含氮有機材料或一含硫有機材料；以及該第二有機材料為一相轉移催化劑基有機材料。
11.如權利要求10所述的納米結構，其特征在于所述金屬納米粒子具有一平均粒徑約0.5 ?L 2nm。
12.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于所述連接分子為有機單分子，且所述連接分子構成一連接層，其中該連接層為一單分子層，其包括組裝在該可撓性基板上的多個該有機單分子。
13.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于所述連接分子形成一連接層，且該連接層為一硅烷化合物層，其一硅烷化合物具有選自下組的至少一官能團，包括:胺基、羧基、及硫醇基。
14.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于每一個所述連接分子包括:與該可撓性基板之一表面鍵結的一第一官能團、與所述金屬離子鍵結的一第二官能團、及用以將該第一官能團與該第二官能團彼此連接的一鏈基。
15.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于每一個所述連接分子包括選自下組的一官能團，包括:胺基、羧基、及硫醇基，做為能夠與所述金屬離子鍵結的官能團。
16.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于所述金屬納米粒子系選自于下組的包括:金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子、及金屬間化合物納米粒子。
17.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于所述金屬納米粒子彼此分開配置并形成一單一的單分子層。
18.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于，進一步包括:一連接層，包括形成于該可撓性基板之上的所述連接分子；以及 一納米粒子層,包括多個該金屬納米粒子， 其中該連接層與該納米粒子層重復并交替地堆棧以形成一垂直多堆棧結構。
19.如權利要求1所述的納米結構，其特征在于，進一步包括:一介電材料層，形成于該垂直多堆棧結構中的一上層納米粒子層與一下層連接層之間。
20.一種納米結構，其特征在于，包括: 一可撓性基板； 多個連接分子，形成于該基板之上，并適于將多個金屬離子與該可撓性基板耦合；以及 由所述金屬離子形成的一或多個金屬納米粒子。
21.如權利要求20所述的納米結構，其特征在于每一個所述連接分子包括選自下組的一官能團，包括:胺基、羧基、及硫醇基，做為與所述金屬離子鍵結之官能團。
22.如權利要求20所述的納米結構，其特征在于，進一步包括:與所述金屬離子或所述金屬納米粒子鍵結的一或多種的一有機表面活性劑。
23.如權利要求21所述的納米結構,其特征在于所述金屬納米粒子具有0.5?3.0nm的一平均直徑。
24.如權利要求23所述的納米結構，其特征在于所述金屬納米粒子具有一粒子半徑標準偏差等于或小于20%。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可撓性納米結構、其制造方法、及利用此可撓性納米結構的應用裝置。此納米結構包括：一可撓性基板；多個連接分子(linker)，形成于可撓性基板上；以及由與連接分子鍵結的多個金屬離子所形成的至少一個金屬納米粒子。于此納米結構中，金屬離子可具有約0.5～3.0nm的一平均粒徑。
【IPC分類】B81B3-00
【公開號】CN104724660
【申請?zhí)枴緾N201410370849
【發(fā)明人】金俊亨
【申請人】Sk新技術株式會社
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年7月30日
【公告號】US20150179738