專利名稱：用于檢測(cè)爆炸物蒸汽的光電導(dǎo)傳感器材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及用于檢測(cè)爆炸物的材料和傳感器。因此，本發(fā)明一般而言涉及化學(xué)、材料科學(xué)和爆炸物領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一維(ID)納米結(jié)構(gòu)代表納米級(jí)光電裝置的有吸引力的結(jié)構(gòu)單元。在這些ID納米結(jié)構(gòu)中，光電導(dǎo)材料因?yàn)槠湓诠鈾z測(cè)器、光開(kāi)關(guān)和傳感器中的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注。迄今為止，這些納米結(jié)構(gòu)的大多數(shù)由無(wú)機(jī)納米線和碳納米管制成，而對(duì)于有機(jī)材料，盡管相比于其無(wú)機(jī)對(duì)應(yīng)物具有多種優(yōu)勢(shì)——包括化學(xué)可調(diào)的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)以及共形的柔性和適應(yīng)性，但僅報(bào)道了幾種這類光電導(dǎo)ID納米結(jié)構(gòu)。而且，在有限數(shù)量的證明了光電導(dǎo)性響應(yīng)的ID有機(jī)納米材料中，大多數(shù)是P型半導(dǎo)體，即空穴充當(dāng)輸送載流子。這部分地由于空氣穩(wěn)定的n型有機(jī)材料的有限的可利用性。一種實(shí)現(xiàn)高光電導(dǎo)性響應(yīng)的方法是由含有共價(jià)連接的電子給體(D)和受體(A)單元的結(jié)構(gòu)單元分子制造ID納米材料，因?yàn)樵诠饧ぐl(fā)之后可以開(kāi)始有效的電荷分離。然而，由于D/A部分之間的強(qiáng)的電荷轉(zhuǎn)移相互作用通常造成其堆積在彼此上，產(chǎn)生體相混合相(bulk-mixed phase),其中D+和A_之間的快速電荷復(fù)合控制(dominate) 了光生載流子的損失，所以將共價(jià)連接的D/A分子組裝成連續(xù)的ID堆積仍是挑戰(zhàn)性的。雖然對(duì)于許多D/A系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)的光誘導(dǎo)電荷分離，但隨后遠(yuǎn)程分子間電荷傳輸(朝向電極)通常是實(shí)現(xiàn)高效率光電流產(chǎn)生的瓶頸。迄今為止，只有少數(shù)D/A系統(tǒng)被成功的制造成可以提供高光電導(dǎo)性的分離的、高度組織的相。與無(wú)機(jī)化敏電阻器(chemiresistor)相比,有機(jī)半導(dǎo)體不僅提供容易的沉積過(guò)程，而且提供分析物分子的結(jié)合受體(bind receptor)的多種選擇和簡(jiǎn)單調(diào)整。然而，在相同的基于化敏電阻器的傳感器中使用有機(jī)半導(dǎo)體材料的缺點(diǎn)是其差的導(dǎo)電性。盡管有機(jī)場(chǎng)效晶體管(FET)可以以與化敏電阻器工作類似的方式用作傳感器，但這種FET的制造是相對(duì)復(fù)雜的，并且性能受到很多因素影響，比如界面晶粒(boundary grain)、表面形態(tài)、分子結(jié)構(gòu)等。

發(fā)明內(nèi)容
已公認(rèn)開(kāi)發(fā)用于檢測(cè)爆炸物的光電導(dǎo)傳感器化合物是有利的。這種傳感器可以包括包含花四羧酸二酰亞胺的、具有大表面積、連續(xù)納米孔隙率(nanoporosity)的導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)，連續(xù)納米孔隙率能夠?qū)崿F(xiàn)有效的蒸汽感測(cè)基于硝基的和其它的氧化性爆炸物，特別是具有太弱而不能通過(guò)傳統(tǒng)爆炸物檢測(cè)方法一例如基于熒光猝滅的感測(cè)一檢測(cè)出的氧化能力(或電子親和勢(shì))的那些(例如硝基甲烷)。因此，本公開(kāi)內(nèi)容提供用于檢測(cè)爆炸物的具有結(jié)構(gòu)I的光電導(dǎo)傳感器化合物
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)爆炸物的光電導(dǎo)傳感器化合物，其具有結(jié)構(gòu)I:
2.權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物，其中R是具有至少9個(gè)碳原子的直鏈烷基或者是具有式的
3.權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物，其中R是十二烷。
4.權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物，其中A選自
5.權(quán)利要求4所述的光電導(dǎo)傳感器化合物，其中A具有式-CH2-或-CH2CH2-。
6.權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物，其中B選自胺、咔唑、芳族分子及其組合。
7.權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物，其中B是N，N-二甲替苯胺或咔唑。
8.權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物，其中Rl至R8每個(gè)是氫。
9.權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物，其中所述爆炸物蒸汽選自硝基甲烷、硝化甘油、乙二醇二硝酸酯、甲基磷酸二甲酯、及其復(fù)合材料或組合。
10.用于檢測(cè)爆炸物的光電導(dǎo)傳感器，包括 a) —對(duì)電極，其至少一個(gè)包括權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物形成的納米結(jié)構(gòu)的組件。
11.權(quán)利要求10所述的傳感器,其中所述納米結(jié)構(gòu)是納米帶。
12.權(quán)利要求11所述的傳感器，其中所述納米帶具有大約5nm至大約IOOnm的厚度、150nm至400 u m的長(zhǎng)度和IOnm至50nm的寬度。
13.檢測(cè)爆炸物的方法，包括 a)將權(quán)利要求I所述的光電導(dǎo)傳感器化合物暴露于懷疑的爆炸物源；和 b)在所述傳感器化合物暴露于所述懷疑的爆炸物源之后顯示導(dǎo)電性變化。
14.權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括再生所述光電導(dǎo)傳感器。
15.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述再生通過(guò)暴露于空氣基本上是完全可逆的。
16.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述爆炸物源是爆炸物蒸汽。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述爆炸物蒸汽包括選自硝基甲烷、硝化甘油、乙二醇二硝酸酯、甲基磷酸二甲酯(DMMP)及其組合的成員。
18.權(quán)利要求16所述的方法,其中所述爆炸物蒸汽以500ppb至IOOOppm存在。
全文摘要
用于檢測(cè)爆炸物的光電導(dǎo)傳感器化合物可以具有結(jié)構(gòu)(I)其中R是形態(tài)控制基團(tuán)，A是連接基，B是電子給體，選擇性用于在照射之后將電子轉(zhuǎn)移至PTCDI主鏈以使所得的納米結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電性，以及R1至R8是側(cè)基。
文檔編號(hào)G01N31/22GK102762566SQ201080064611
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者臧泠, 車延科 申請(qǐng)人:猶他大學(xué)研究基金會(huì)