[發明專利]單晶金屬納米盤及其制備方法

有效

• 申請號: 200980142224.3
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN102216203A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 金峯秀;劉永棟
• 申請（專利權）人: 韓國科學技術院
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶

技術領域

本發明涉及一種通過無任何催化劑的氣相傳輸方法將金屬材料作為前體使用的金屬納米盤的制備方法以及通過該方法制備的金屬納米盤。

背景技術

貴金屬具有化學穩定性、生物相容性、電和熱傳導性、表面等離子特性，并且廣泛地使用于催化劑、化學/生物傳感器、光電器件、納米器件、表面增強拉曼散射(SERS)等等。

貴金屬的光學特性在很大程度上受其形態影響，并且當其被制備為單晶納米盤時，可以用作電漿子、生物傳感器、分子電子器件等等。

通常，金屬納米結構可以使用自組性單層膜(SAM)吸收其表面上的分子，并且可以使用這種現象獲得均勻地吸收在貴金屬納米結構表面上的分子層。

通過使用貴金屬納米盤和SAM觀察分子的SERS現象，以及通過將形成SAM的分子用作連接器，可以進行對開發生物分子分析技術以及光學器件的研究，特別地，在SERS檢測中使用均勻制作的貴金屬納米盤結構可以用作非常靈敏的分析技術。

現有的采用電漿子的光學器件開發研究大部分通過使用金屬納米粒子來進行。然而，當使用金屬納米粒子時，由于不能精確地控制金屬納米粒子的結構，很難獲得具有期望的穩定性的電漿子結構以及光學器件。

然而，沒有內部晶體缺陷并且由高純度和高品質的單晶制成的貴金屬納米盤是一種沒有缺陷并且被很好地限定在原子級的單晶金屬納米盤。因此，可以通過結合合成單晶貴金屬納米盤與電漿子來克服這個缺點。

通過控制完全的單晶金屬納米盤來制備電漿子結構以及通過施加外部電場來控制分子排列和拉曼信號，并期望其成為將造成開發混合光學器件的研究的主要增長的大的轉折點。

在20世紀90年代以后，已經對金屬納米結構進行了無數的研究并得到了認真的開發，并且大多數研究和開發的納米結構與納米粒子或納米盤的形式有關。對納米盤等二維納米結構的制備和應用的研究是微不足道的，特別地，還沒有關于使用氣相傳輸工藝、具有幾個微米的尺寸并且由高純度和高品質的單晶體制成的金屬(包括貴金屬)納米盤的制備報告。

公開號2006-0009735的韓國專利申請公開了一種使用液相工藝制備金納米盤的方法，但是該方法具有這樣的局限性：由于很難控制貴金屬納米盤的形態和尺寸，制備的貴金屬納米盤純度低并且在納米盤中合成了具有缺陷的多晶納米盤。

因此，申請人將提供一種通過使用金屬、金屬鹵化物或其混合物作為前體的氣相傳輸工藝，在單晶基片上制備不存在包括雙晶(twin)在內的二維缺陷的高純度單晶金屬納米盤的方法，一種具有單晶基片的外延生長金屬納米盤的制備方法，以及一種易于大量生產的方法，其中，金屬納米盤的側邊具有幾個微米的長度，大量的納米盤相互平行排列并且相對于基片的方向和形態是可控的。

發明內容

【技術問題】

本發明的目的是提供一種不使用任何催化劑制備不存在包括雙晶在內的二維缺陷的高純度單晶金屬納米盤的方法，提供一種單晶金屬納米盤的制備方法，其中，納米盤的側邊具有幾個微米的長度并且納米盤的形態均勻，提供一種金屬納米盤的制備方法，其中，納米盤不是不規則地制作，而是盤的平面相互平行并且相對于單晶基片具有預定的方向，以及提供一種制備單晶金屬納米盤的方法，其中，納米盤的方向和形態是可控的。

【技術方案】

為了實現本發明的目的，本發明提供了一種制備單晶金屬納米盤的方法，其中，在惰性氣體流動條件下，通過在包括金屬、金屬鹵化物或其混合物并且放置于反應器的前部的前體以及放置于反應器的后部的單晶基片上進行熱處理而在所述單晶基片上制備單晶金屬納米盤。此時，用作金屬材料的前體包括小塊(slug)狀或粉末狀。

在單晶基片上制備的單晶金屬納米盤具有多邊盤形狀，并且多邊盤是六邊形、五邊形、矩形、三角形、平行四邊形或者梯形形狀。

通過控制制備有單晶金屬納米盤于其上的單晶基片的材料以及表面方向來控制單晶金屬納米盤的形態、單晶金屬納米盤相對于單晶基片表面的方向或其組合。

此時，方向意指在垂直于單晶基片表面的單位向量(Ⅰ)與垂直于單晶納米盤的盤面的單位向量(Ⅱ)之間形成的預定角度，并且該預定角度是具有0和90°之間的值的一個或多個角度。

單晶基片可以是a({11-20})表面的藍寶石、r({1-102})表面的藍寶石、m({1-100})表面的藍寶石、c({0001})表面的藍寶石、{001}表面的鋁酸鑭(LAO)、{100}表面的鈦酸鍶(STO)或{110}表面的二氧化鈦。

單晶金屬納米盤在單晶基片上外延生長，使得單晶金屬納米盤和單晶基片具有外延生長關系。