所用，"保質(zhì)期"是指裝置或部件的工 作壽命。其次，所述金屬氧化物涂層可以在某些情況下提供比未涂覆的金屬表面更佳的選 擇性。第三，所述金屬氧化物涂層可防止下面的金屬氧化。第四，所述金屬氧化物涂層可為 連接本文所述的官能團(tuán)和配體而提供更好的表面。
[0014] 所述化學(xué)傳感裝置通常包括連接至所述金屬涂層或金屬帽的官能團(tuán)。在一個(gè)實(shí)例 中，所述官能團(tuán)可具有配體型結(jié)構(gòu)，所述配體型結(jié)構(gòu)包括根據(jù)式I的連接官能團(tuán)（A)、間隔 基團(tuán)⑶和官能團(tuán)（FG):
[0015] A-B-FG (I)
[0016] 其中A是連接至所述納米結(jié)構(gòu)上的所述金屬氧化物涂層的連接官能團(tuán)，B是取代 或未取代的、直鏈或支鏈的烷基或芳基，并且FG是能夠結(jié)合于目標(biāo)分子的目標(biāo)有機(jī)官能 團(tuán)。
[0017] 所述連接官能團(tuán)可以包括能夠共價(jià)鍵合至所述金屬氧化物涂層的任何基團(tuán)，包括 在所述氧化物涂層的表面上的羥基。這樣的連接官能團(tuán)可包括三氯甲硅烷基、三甲氧基甲 硅烷基、三乙氧基甲硅烷基、三丙氧基甲硅烷基等。其它連接官能團(tuán)可包括羧酸氯化物、磺 酰基氯化物、異氰酸酯和活性羧酸酯。
[0018] 所述間隔基團(tuán)通常包括使連接官能團(tuán)共價(jià)鍵合至所述有機(jī)官能團(tuán)的原子的任何 基團(tuán)。在一個(gè)方面，所述間隔基團(tuán)可以是 _ (CF2)n-，其中n在1至15的范圍內(nèi)。
[0019] 所述目標(biāo)有機(jī)官能團(tuán)可以包括能夠與目標(biāo)分子相互作用（包括離子、配位或共價(jià) 鍵合）的任何部分。所述目標(biāo)有機(jī)官能團(tuán)可以包括單獨(dú)的或與更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)（例如甲基紅 染料）組合的本文所討論的官能團(tuán)。在一個(gè)實(shí)例中，所述有機(jī)官能團(tuán)可以包括酸性官能團(tuán) 或其相應(yīng)的鹽形式，包括但不限于-OH、-SH、-COOH、-CSSH、-COSH、-S0 3H、-P03H、-0S03H、-OPO 3H等。在另一個(gè)實(shí)例中，所述有機(jī)官能團(tuán)可以包括堿性官能團(tuán)或其相應(yīng)的鹽，包括但不限于 三烷基胺札琴-、吡啶或取代的吡啶、咪唑或取代的咪唑；其中札和R 2可以獨(dú)立地是任何烷 基或支鏈的烷基，其包括但不限于氫、甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、正辛基、正癸 基、正十^.烷基、正十四烷基等。
[0020] 所述化學(xué)傳感裝置通常包括配制來(lái)選擇性地結(jié)合目標(biāo)分子的官能團(tuán)。所述目標(biāo)分 子可以是金屬離子、有機(jī)化合物或氫離子。在一個(gè)實(shí)例中，所述目標(biāo)分子是金屬離子并且所 述官能團(tuán)被配制來(lái)選擇性地結(jié)合所述金屬離子。在一個(gè)實(shí)例中，所述金屬離子可以包括鉻、 鉛、汞、鋅、鈣、鈉、氫、鉀、砷及它們的混合物。此外，所述目標(biāo)分子可以是關(guān)注的有機(jī)化合 物。在一個(gè)實(shí)例中，所述有機(jī)化合物可以是三聚氰胺、殺蟲(chóng)劑、萊克多巴胺（ractopamine)、 增塑劑、雙酷A、潛在爆炸物（potential explosive)(例如二硝基甲苯、二硝基苯酷、三硝 基甲苯、三硝基苯酚及它們的混合物。
[0021] 當(dāng)從液體分離時(shí)，所述目標(biāo)分子可溶于常見(jiàn)溶劑中。這樣的常見(jiàn)溶劑可以包括甲 醇、乙醇、異丙醇、六氟異丙醇、甲苯、氯仿、四氫呋喃、丙酮、乙腈、二甲苯、乙酸乙醋、己烷、 二氯甲烷等。
[0022] 通過(guò)使用本發(fā)明的官能團(tuán)，所述化學(xué)傳感裝置可以足夠靈敏能檢測(cè)濃度低至百萬(wàn) 分之（ppm)l的目標(biāo)分子；包括金屬離子、有機(jī)化合物或氫離子。在一個(gè)方面，靈敏度可以低 至十億分之（ppb)l，并且在一個(gè)具體方面，低至萬(wàn)億分之（ppt)l。
[0023] 關(guān)于靈敏度，本發(fā)明化學(xué)裝置可以包括多個(gè)連接至基板上形成陣列的細(xì)長(zhǎng)納米結(jié) 構(gòu)。在一個(gè)實(shí)例中，所述陣列可以包括子陣列。在另一個(gè)方面，所述子陣列可以各自具有對(duì) 目標(biāo)分子的單獨(dú)的選擇性。因此，一個(gè)陣列可以具有對(duì)多個(gè)目標(biāo)分子的選擇性。所述化學(xué) 傳感裝置還可以被配置來(lái)檢測(cè)來(lái)自液體或氣體的目標(biāo)分子。
[0024] 此外，所述化學(xué)傳感裝置還可以包括有效地聯(lián)接至所述納米結(jié)構(gòu)的檢測(cè)器。在一 個(gè)實(shí)例中，所述檢測(cè)器可以是色度計(jì)、反射計(jì)、分光計(jì)、分光光度計(jì)、拉曼光譜儀、光學(xué)顯微 鏡和/或用于測(cè)量發(fā)光的儀器。
[0025] 參照?qǐng)D1，化學(xué)傳感裝置100可以包括具有連接至其上的細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)104的基板 102。所述細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)具有有金屬帽108沉積在其上的柱狀結(jié)構(gòu)106。另外，細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和基 板可涂覆有金屬氧化物涂層110并且還可包括共價(jià)鍵合至金屬氧化物涂層的官能團(tuán)112。 如插圖中所示，在一個(gè)實(shí)例中，所述官能團(tuán)通?？梢园ㄅ潴w型結(jié)構(gòu)A-B-FG，其中A是將配 體結(jié)合于金屬帽的連接官能團(tuán)，B是間隔基團(tuán)，并且FG是通過(guò)間隔基團(tuán)偶聯(lián)至連接官能團(tuán) 的目標(biāo)有機(jī)官能團(tuán)。盡管本發(fā)明附圖提供了化學(xué)傳感裝置的具體結(jié)構(gòu)，但是應(yīng)理解，所示出 的結(jié)構(gòu)并不旨在進(jìn)行限制，并且本公開(kāi)考慮使用如本文中所討論的各種元件。例如，本發(fā)明 的目標(biāo)有機(jī)官能團(tuán)可直接結(jié)合于金屬氧化物涂層而不需要間隔基團(tuán)和/或連接官能團(tuán)。
[0026] 參照?qǐng)D2,示出了具有鍵合至其的官能團(tuán)的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖。注意，圖 2的元件不一定是按比例繪制的，也不代表可用于本文中的每個(gè)化學(xué)傳感裝置，即它僅僅提 供了具有一組特定官能團(tuán)的一個(gè)化學(xué)傳感裝置的示例性實(shí)施方式。在這個(gè)實(shí)例中，化學(xué)傳 感裝置200可以包括具有連接至其上的細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)104的基板102。所述細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu) 可以包括具有金屬帽108沉積在其上的柱狀結(jié)構(gòu)106。細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和基板還可包括涂覆在其 上的金屬氧化物涂層110。季胺官能團(tuán)112經(jīng)由具有三甲氧基甲硅烷基連接基團(tuán)的全氟烷 基連接鍵被連接至金屬氧化物。
[0027] 參照?qǐng)D3,化學(xué)傳感裝置300可以包括具有連接至其上的細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)104的基 板102。細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)可以包括具有金屬帽108沉積在其上的柱狀結(jié)構(gòu)106。上述裝置還 可以包括涂覆細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)和基板的金屬氧化物層（未示出）。金屬帽可以具有連接至其 上的官能團(tuán)（未示出）。多個(gè)納米結(jié)構(gòu)可以形成具有子陣列116的陣列114?；瘜W(xué)傳感裝 置還可以包括有效地聯(lián)接至納米結(jié)構(gòu)的檢測(cè)器118。此外，還示出了激發(fā)能源120的來(lái)源， 諸如光源或激光源。
[0028] 在使用中，這些裝置可以具有多種功能，如本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到的那樣，并且 在本文中通過(guò)實(shí)例的方式提供了一種特定的用途。為了說(shuō)明，可以將目標(biāo)分子暴露于化學(xué) 傳感裝置（例如本文所述的裝置中的一種），在所述化學(xué)傳感裝置中捕獲目標(biāo)分子以產(chǎn)生 捕獲的目標(biāo)分子。然后可以將激發(fā)能量施加至捕獲的目標(biāo)分子并且可以測(cè)量從捕獲的目標(biāo) 分子發(fā)出的能量。在一個(gè)實(shí)例中，激發(fā)能量和發(fā)出的能量可以是電磁能。另外，附加技術(shù)可 以包括沖洗來(lái)自化學(xué)傳感裝置的捕獲的金屬目標(biāo)分子。因此，本發(fā)明裝置可以是可重復(fù)使 用的和/或可以是可回收的。
[0029] 參照?qǐng)D4,穩(wěn)定納米結(jié)構(gòu)的方法400可以包括將細(xì)長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)布置402在基板上， 所述納米結(jié)構(gòu)具有連接至所述基板的連接端和與所述連接端相對(duì)的自由端，使金屬帽或金 屬涂層在所述納米結(jié)構(gòu)的自由端上形成404 ;并且用金屬氧化物涂層涂覆406所述納米結(jié) 構(gòu)。
[0030] 參照?qǐng)D5,制造化學(xué)傳感裝置的方法500可以包括將納米結(jié)構(gòu)布置502至基板， 所述納米結(jié)構(gòu)具有連接至所述基板的連接端和與所述連接端相對(duì)的自由端；并將金屬沉積 504在所述納米結(jié)構(gòu)的自由端上；將金屬氧化物沉積506在所述納米結(jié)構(gòu)上。在一個(gè)具體的 實(shí)例中，如果想要在所述金屬氧化物涂層上包括官能團(tuán)，也可以進(jìn)行將官能團(tuán)連接508至 所述納米結(jié)構(gòu)的自由端的金屬氧化物的附加步驟。
[0031] 注意，如在本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的，單數(shù)形式"一種"、"一個(gè)"和 "所述"包括復(fù)數(shù)指示物，除非上下文另有明確說(shuō)明。
[0032] 如本文中所用，為方便起見(jiàn)將多個(gè)項(xiàng)目、結(jié)構(gòu)元件、組成成分和/或材料可用一個(gè) 共同列表顯示。然而，這些列表應(yīng)解釋為如同列表中的每個(gè)成員均被單獨(dú)鑒定為獨(dú)立且唯 一的成員。因此，在沒(méi)有相反指示的情況下，不應(yīng)僅基于