專(zhuān)利名稱(chēng)：基于金屬－硫?qū)僭兀u素體系的準(zhǔn)一維聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合成具有亞微米橫截面的空氣穩(wěn)定、單分散的準(zhǔn)一維材料，并以化學(xué)式M6CyHz表述，其中M＝過(guò)渡金屬元素，C＝硫?qū)僭?，H＝鹵素，并且其中y和z是實(shí)數(shù)，使得8.2＜(y+z)＜10。這些材料可以在高于1000℃的溫度下以一步法合成。本發(fā)明還涉及這些材料在電子、化學(xué)、光學(xué)或機(jī)械應(yīng)用中的用途。
背景技術(shù)：
如Ijima(I.Ijima，Nature 56(1991)，354)所報(bào)道的碳納米管具有許多功能特性，這使得它們?cè)谠S多不同的應(yīng)用中變得重要，所述應(yīng)用從納米電子學(xué)到復(fù)合材料中的組分，例如化學(xué)和納米機(jī)電傳感器以及許多其他裝置(R.H.Baughman，A.A.Zakhidovand Walt A.de Heer，Science 297(2002)，789)。碳納米管通常以如下方式合成許多不同種類(lèi)的材料同時(shí)生長(zhǎng)，使得納米管通常生長(zhǎng)成各種不同的直徑、手征性，并且具有不同的物理和電子特性。而且，在合成過(guò)程中使用金屬催化劑強(qiáng)烈抑制納米管的分離而不使之損壞。催化劑顆粒通常覆蓋有碳層，所述碳層也共價(jià)結(jié)合至納米管，使得其分離非常困難。而且，目前所用的合成方法，例如在電弧放電中或通過(guò)激光燒蝕，都相當(dāng)不適合單分散的單一種類(lèi)納米管或納米線(xiàn)(nanowire)產(chǎn)量的簡(jiǎn)單放大。
已經(jīng)合成了基于過(guò)渡金屬硫?qū)僭鼗锏臒o(wú)機(jī)納米管，并且在許多現(xiàn)有的應(yīng)用和一些新應(yīng)用中建議作為碳納米管的可能替代方案。US-P-6,217,843(申請(qǐng)?zhí)?08663)和US-P-5,958,358(申請(qǐng)?zhí)?57431)涉及金屬氧化物納米顆粒的制備方法，并涉及由此獲得的金屬硫?qū)倩锏慕饘賰?nèi)嵌和/或金屬籠形的“無(wú)機(jī)富勒烯式”結(jié)構(gòu)以及二硫?qū)倩锛{米管的富勒烯式結(jié)構(gòu)。然而，這樣合成的材料是非單分散的，含有小部分的具有不同直徑和不同壁層厚度的單壁和多壁納米管、洋蔥狀多層富勒烯結(jié)構(gòu)和其他材料。盡管不存在催化劑顆粒，但是將這樣合成的材料分離成具體的組分是困難的，因此各組分中任一種的用途對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)都非常受限。此外，上述專(zhuān)利中所描述的合成方法包括多個(gè)步驟，并且不能容易地通過(guò)一步過(guò)程進(jìn)行，使得相對(duì)難以放大。
M.等人(Science 292(2001)，479-481)和PCT/SI01/00027涉及在富勒烯輔助遷移反應(yīng)(fullerene-assisted transport reaction)中合成稱(chēng)作納米管束的準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)，并具有化學(xué)式MoS2I1/3。所述材料的合成需要遷移反應(yīng)(transportreaction)，該反應(yīng)相對(duì)復(fù)雜，并且不適于需要大量材料的應(yīng)用。
已知三元體系Mo-S-I中的多種不同化合物，但是沒(méi)有所期望的與納米級(jí)應(yīng)用相關(guān)的準(zhǔn)一維性質(zhì)。C.Perrin等人在Soc.Chim.France 8(1972)，3086中描述了Mo2S5I3的合成，V.E.Fedorow等人在Sibir.Ord.Akad.Nauk SSSR，Ser.Khim.Nauk 6(1978)，56中提到了化合物Mo3S7I4的合成，而C.Perrin等人在Acad.Sci.Paris C 280(1975)，949中提到了Mo4S4I4的合成。M.Potel等人在Revue de Chimie minerale，21(1984)，509中的文章報(bào)道了Mo6S8、Mo9S11、Mo15Se19和Mo6C6(C＝硫?qū)僭?的合成。C.Perrin和M.Sergent在J.Chem.Res(S)38(1983)中提到了Mo6S2I8的合成。R.Chevrel等人在J.Sol.Stat.Chem.3(1971)，515中的文章報(bào)道了鉬的新型三元硫化相的合成，其具有通式MwMo6Se8(其中M是金屬，w＜4)。然而，上述材料中沒(méi)有一種曾被報(bào)道過(guò)以一維形態(tài)生長(zhǎng)或具有可以描述為足夠允許作為納米線(xiàn)或納米棒(nanorod)應(yīng)用的一維結(jié)構(gòu)。
F.Jellinek(Nature 192，(1961)，1065)和Jellinek等人(Acta Cryst.B24(1968)，1102)的文章描述了Nb2Se3和Ta2Se3的合成，其被描述為針狀毫米尺寸的晶體，并且其晶體結(jié)構(gòu)已被確定為準(zhǔn)一維。Mo2.065S3的結(jié)構(gòu)由R.Deblieck等人在1983年報(bào)道(Phys.Stat.Solidi 77(1983)，249)。這些材料不以納米線(xiàn)或納米棒的形式生長(zhǎng)，但是未知可分散到納米線(xiàn)或納米棒中。
R.Chevrel等人(Mat.Res.Bull.9(1974)，1487)的文章對(duì)Mo3S4的合成進(jìn)行了報(bào)道，而相似物Mo3Se4(A.Opalovski and V.Fedorov，Iz.Akad.Nauk SSSR Neorg.Mat.2-3(1966)，443)和Mo3Te4(M.Spiesser，thesis，1971)也是已知存在的。然而，這些材料的形態(tài)不是準(zhǔn)一維的。
P.C.Perrin等人在Acta Crystallographica C 39(1983)，415中描述了在1200℃的溫度下合成Mo6Br6S3，其為二維層狀材料，并以小片狀而不是納米線(xiàn)或納米棒或準(zhǔn)一維物體的形式生長(zhǎng)。
Sergent M.等人在Journal of Solid State Chemistry 22(1977)，87-92中描述了一系列由過(guò)渡金屬團(tuán)簇組成的準(zhǔn)一維化合物的合成，所述過(guò)渡金屬團(tuán)簇被硫?qū)僭卦雍推渌^(guò)渡金屬離子或堿金屬離子包圍，該化合物具有化學(xué)式M6C6H2，其中M是過(guò)渡金屬離子，C是硫?qū)僭兀琀是Br或I。在文章L.Sol.Stat.Chem.35(1980)，286-290中，M.Potel等人描述了一系列具有填隙取代物的相似化合物，其具有化學(xué)式M2Mo6Se6(M＝Na、In、K、Tl)、M2Mo6S6(M＝K、Rb、Cs)和M2Mo6Te6(M＝In、Tl)。Tarascon等人在J.Sol.Stat.Chem.58(1985)，290和Hornbostel等人在Nanotechnology 6(1995)87-91中報(bào)道了M2Mo6C6(C＝Se、Te且M＝Li或Na)可以在多種高極性溶劑如二甲基亞砜或N-甲基甲酰胺中分散到所述纖維中。這些纖維通過(guò)兩步合成來(lái)生產(chǎn)，首先合成InMo3Se3，然后在含有HCl的溶液中氧化以得到(Mo3Se3)∞纖維。這樣生產(chǎn)的纖維可以通過(guò)溶液中的溶劑化離子來(lái)穩(wěn)定，但是它們?cè)诳諝庵胁环€(wěn)定，并且事實(shí)上不適合作為單獨(dú)的納米纖維或納米線(xiàn)應(yīng)用。
本發(fā)明的問(wèn)題是提供改進(jìn)的材料，其可以用于多種不同的應(yīng)用，如納米機(jī)電裝置或傳感器(NEMS)。

發(fā)明內(nèi)容
該問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)提供新型準(zhǔn)一維材料得到解決，所述新型準(zhǔn)一維材料以具有亞微米橫截面的納米線(xiàn)形式生長(zhǎng)，具有通式M6CyHz，其中M＝過(guò)渡金屬元素，C＝硫?qū)僭兀琀＝鹵素，其中y和z是實(shí)數(shù)，使得8.2＜(y+z)＜10，所述材料在高于1000℃的溫度下以一步法合成。
在大量實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，本發(fā)明人驚奇地注意到當(dāng)保持上述成份的比例在8.2＜(y+z)＜10的限制范圍內(nèi)，并在超過(guò)1000℃的溫度下實(shí)施合成方法時(shí)，總是獲得呈現(xiàn)為準(zhǔn)三維結(jié)構(gòu)(即三維晶體的形式)的材料，它們不同于現(xiàn)有技術(shù)材料，是空氣穩(wěn)定的。不希望受到任何理論的束縛，生長(zhǎng)狀態(tài)(as-grown)的材料結(jié)構(gòu)被認(rèn)為代表了表現(xiàn)為具有一維亞單元的小直徑束，其結(jié)構(gòu)為分子水平上的線(xiàn)狀，或者M(jìn)o6SyIz團(tuán)簇的一維聚合物束，或者由無(wú)機(jī)分子線(xiàn)組成的束。
所述材料具有以下優(yōu)點(diǎn)(Mo6SyIz)束可以可控分散成更小的束，獲得不同直徑的單分散分散體，所分散的樣品在空氣中穩(wěn)定，并且所述材料的合成是一步的(例如與功能相似的碳納米管相比)。這樣得到的材料不含有顯著量的雜質(zhì)，而仍存在的雜質(zhì)沒(méi)有化學(xué)結(jié)合至所述材料束，同時(shí)生成態(tài)的線(xiàn)可以長(zhǎng)于1mm并具有亞微米的直徑。


在圖中，圖1a是Mo6S3I6納米線(xiàn)的典型SEM圖(比例尺代表10μm)；圖1b是Mo6S3I6納米線(xiàn)的典型SEM圖(比例尺代表10μm)；圖2a是Mo6S3I6納米線(xiàn)縱向的典型HRTEM圖(比例尺代表10μm)；圖2b是Mo6S4.5I4.5納米線(xiàn)的典型TEM圖(比例尺代表50nm)；圖2c是Mo6S4.5I4.5納米線(xiàn)的典型TEM圖(比例尺代表10nm)；圖3a示出表示納米線(xiàn)束橫截面的假想結(jié)構(gòu)；圖3b表示從具有括號(hào)中所示的重復(fù)單元的一側(cè)起觀察的各分子單元的短片段(section)的假想結(jié)構(gòu)；原子可以替換或可以位于不同位置或可以沒(méi)有；圖4是在導(dǎo)電基體中使用根據(jù)本發(fā)明材料的納米線(xiàn)及其束的場(chǎng)發(fā)射電極示意圖；圖5a表示在對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1給出的條件下，在Mo金屬基底上生長(zhǎng)的Mo6SyIz納米線(xiàn)的掃描電子顯微鏡圖像(比例尺代表100μm)；圖5b是模板生長(zhǎng)M6CyHz材料的示意圖；圖6表示通過(guò)超導(dǎo)Meissner效應(yīng)表現(xiàn)出磁場(chǎng)排斥性的Mo6S3I6的磁化率；圖7是引入M6CyHz納米線(xiàn)或其束的復(fù)合材料的實(shí)例；圖8是M6C3H6材料的表面涂層(比例尺代表10μm)；圖9a表示引入M6CyHz納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束的4-端器件；圖9b表示使用兩個(gè)M6CyHz納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束作為臂的量子干涉儀。所述接觸可以利用由超導(dǎo)體或金屬或M6CyHz納米線(xiàn)或其束制得；
圖9c表示分子傳感器，由此所述裝置的阻抗通過(guò)結(jié)合分子而改變；圖10表示利用M6CyHz納米線(xiàn)或束的傳感裝置的實(shí)例，其結(jié)合至金顆粒，金顆粒又具有結(jié)合的分子，尤其是抗體。抗體通過(guò)鎖鑰原理檢測(cè)抗原。所述結(jié)合通過(guò)監(jiān)控M6CyHz納米線(xiàn)的特性來(lái)檢測(cè)，所述特性如阻抗、共振頻率或根據(jù)分子與裝置的結(jié)合或分離而改變的其他特性；圖11表示包含結(jié)合有生物分子傳感器的模板生長(zhǎng)M6CyHz納米線(xiàn)束的陣列或器件的實(shí)例；圖12是Mo6S4.5I4.5納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束通過(guò)介電電泳沉積在接觸上的4-端器件；具體實(shí)施方式
本發(fā)明中的化合物在其化學(xué)計(jì)量和/或其組成方面不同于第一部分中所述的已知材料。本發(fā)明材料在空氣中穩(wěn)定，并且可以在極性流體如水以及非極性有機(jī)液體中制備成懸浮體。它可以在場(chǎng)發(fā)射尖端(field emission tips)應(yīng)用中用作潤(rùn)滑劑，在納米電子器件和電池應(yīng)用中用作傳感器模板等，還可以與其他堿離子或分子摻雜，具有廣泛的應(yīng)用前景。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，材料M是過(guò)渡金屬，選自Mo、W、V、Ti、Ta、Nb、Zn、Hf、Re和Ru。
C可以是任意硫?qū)僭鼗蛄驅(qū)僭鼗旌衔?，但是?yōu)選硫、硒或碲。H可以是任意鹵素或鹵素的混合物，但是優(yōu)選碘或溴。
根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方案，0＜y＜10且0≤z＜10同時(shí)y+z＞8.2。而且，在具體實(shí)施方案中，8.2＜(y+z)＜10且優(yōu)選y+z＝9。
本發(fā)明涉及碳納米管，其中生長(zhǎng)和合成以及制備的方式使得所述碳納米管產(chǎn)生納米尺度上的相似外觀。如本領(lǐng)域中所用的術(shù)語(yǔ)所述，為納米繩(nanorope)、納米棒和納米線(xiàn)的形態(tài)。
本發(fā)明涉及預(yù)先合成M6C8-xTx(M＝過(guò)渡金屬，C＝硫?qū)僭兀琓＝過(guò)渡金屬)和M6C8-xAx(M＝過(guò)渡金屬，C＝硫?qū)僭?，A＝堿金屬)，它們?nèi)吭?000℃以下合成。本發(fā)明不同于前述化合物之處在于合成在1000℃以上進(jìn)行，并令人驚奇地產(chǎn)生納米針(nanoneedle)、納米棒、納米線(xiàn)或納米須形式的準(zhǔn)一維物體。
本發(fā)明還涉及先前已知形式的具有不同化學(xué)計(jì)量的過(guò)渡金屬硫?qū)僭佧u化物，即662化學(xué)計(jì)量，如Mo6Se6I2，其以明確的晶體形式生長(zhǎng)。這些材料具有明確的晶體結(jié)構(gòu)并且以須或棒的形式生長(zhǎng)。本發(fā)明覆蓋不同于662的化學(xué)計(jì)量。該結(jié)構(gòu)相關(guān)性在距離超過(guò)50nm時(shí)不易測(cè)量，這由內(nèi)在原因所引起，例如材料的彎曲或延展性，這使得本發(fā)明的材料區(qū)別于晶須或小晶體。
本發(fā)明涉及具有化學(xué)式MxCy如Mo2S3的鏈化合物，其具有不同的化學(xué)計(jì)量。
本發(fā)明涉及MxCyHz材料如MoS2I1/3，其在包括富勒烯如C60和C70的改性遷移反應(yīng)中生長(zhǎng)。本發(fā)明涉及在合成方法和化學(xué)計(jì)量上不同于化合物如MoS2I1/3的材料。
本發(fā)明涉及納米和微米尺度的對(duì)象和器件，制造和使用它們的方法以及相關(guān)系統(tǒng)。
本發(fā)明的材料可以用于具有增強(qiáng)的機(jī)械、熱或電學(xué)性能的復(fù)合材料中，作為電池電極，它可以摻雜電子或空穴，作為納米連接器，視摻雜不同而用于金屬或半導(dǎo)體形式的納米器件(例如FET)中，連接至金顆粒，作為碳納米管的替代材料，用于由于電子受限于一維而需要一維結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的應(yīng)用中，作為場(chǎng)發(fā)射尖端，作為涂層，作為催化劑，作為超導(dǎo)體，作為功能傳感器和探測(cè)器的載體，作為利用特殊化學(xué)性質(zhì)來(lái)結(jié)合不同種類(lèi)的分子或結(jié)合至表面的材料，作為固態(tài)潤(rùn)滑劑以及作為液體潤(rùn)滑劑中的添加材料。
具體而言，本發(fā)明的材料可以具體表現(xiàn)為通過(guò)溶劑蒸發(fā)或電沉積包括電泳、介電電泳等或在由Mo-S-I體系的單股、多股須、繩或棒制造的器件中沉積的所述材料的薄膜或單一的繩、股、針、須或線(xiàn)，并且對(duì)象(即原子、分子、接觸)通過(guò)范德華力或通過(guò)電荷轉(zhuǎn)移或共價(jià)鍵而結(jié)合以進(jìn)行功能化并用于傳感器、探測(cè)器，其中利用Mo-S-I材料的具體化學(xué)特性，或者作為如上所述的Mo-S-I體系的功能化單股、多股須、繩或棒，其中鍵合至硫?qū)僭?如硫)或過(guò)渡金屬元素(如鉬)或鹵素(碘)。
當(dāng)利用結(jié)合的金顆粒將所述結(jié)構(gòu)并入到器件中時(shí)，所述結(jié)構(gòu)可以形成傳感器或作為膜形成在表面上，用作通過(guò)硫和/或碳原子臨時(shí)或永久結(jié)合有機(jī)分子的界面。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明具體表現(xiàn)為由直徑為0.6納米至10微米的較小的線(xiàn)等組成的導(dǎo)電或超導(dǎo)線(xiàn)或繩或棒或須。
當(dāng)將所述結(jié)構(gòu)分散成更小的束、繩或單個(gè)管時(shí)，所述結(jié)構(gòu)可以用作潤(rùn)滑劑、潤(rùn)滑劑的添加劑或復(fù)合材料中的組分，其中可以減少摩擦，而組合或不組合增加的強(qiáng)度和/或增強(qiáng)的電或熱性能。
一方面，本發(fā)明包括生長(zhǎng)、組裝以及以其它方式制造物件或器件的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法包括生長(zhǎng)由更小的準(zhǔn)一維亞單元構(gòu)成的棒狀、線(xiàn)狀或繩狀物體，其由過(guò)渡金屬和硫?qū)僭匾圆煌幕瘜W(xué)計(jì)量制成。在另一實(shí)施方案中，除了過(guò)渡金屬和硫?qū)僭兀鑫矬w還可以包含其他摻雜原子或離子或者填隙原子、離子或分子，所述原子、離子或分子包括鹵素、其他過(guò)渡金屬、稀土金屬、有機(jī)給體等。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及在高于1000℃的特殊條件下合成材料，所述材料具有特定的微米棒、納米棒和納米線(xiàn)、納米須、納米繩形狀，其直徑從幾微米至幾納米。這些微米棒、納米棒和納米線(xiàn)通常是復(fù)合體，由細(xì)薄的一維物體如以直鏈或交錯(cuò)鏈或梯形排列的原子線(xiàn)、串或團(tuán)簇組成。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明描述為其線(xiàn)狀或棒狀形狀使電場(chǎng)集中于其尖端的材料。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明描述為直徑為0.6nm至10000nm的更小的線(xiàn)、股的纏繞股的導(dǎo)電納米線(xiàn)、納米繩、納米棒等。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的材料可以用于各種應(yīng)用，其中一些應(yīng)用將在下文中作為實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
根據(jù)本發(fā)明的材料可以用于場(chǎng)發(fā)射器件。具體而言，場(chǎng)發(fā)射器件的電子發(fā)射陰極可以通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明的材料的納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束與導(dǎo)電材料如導(dǎo)電聚合物例如銦或鉛金屬、例如銀或石墨糊、或者例如聚苯胺或其他導(dǎo)電聚合物混合以形成通向各個(gè)納米線(xiàn)或束的導(dǎo)電路徑來(lái)制造。圖4示意性示出使用No6SyIz納米線(xiàn)10或其束10的場(chǎng)發(fā)射電極，所述納米線(xiàn)或束部分地嵌入在導(dǎo)電介質(zhì)12中并從中突出。介質(zhì)12疊置于基底14上。具體的納米線(xiàn)材料、導(dǎo)電介質(zhì)材料和基底材料可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)進(jìn)行選擇?；撞牧峡梢允抢玢~、鎳或其他金屬，其自支撐或者在另一種材料例如石英或熔凝石英的基底上。
場(chǎng)發(fā)射裝置的電極可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的方法處理，例如加熱和退火過(guò)程，以改善在所述材料或其束與金屬如Au、Ag或Ti等制成的觸點(diǎn)之間的電接觸。電極表面可隨后進(jìn)行處理，以提高向外突出的特征，即增加突出的納米線(xiàn)或納米束的長(zhǎng)度，和改善其均勻性，所述處理例如通過(guò)化學(xué)刻蝕、等離子體刻蝕、溶劑溶解或其他處理如機(jī)械拋光或刷光來(lái)進(jìn)行。
根據(jù)另一種方法，用于場(chǎng)發(fā)射用途的納米線(xiàn)可以在組成金屬上生長(zhǎng)。圖5a表示在對(duì)應(yīng)于實(shí)施例1中給出的條件下在Mo金屬基底上生長(zhǎng)的Mo6SyIz納米線(xiàn)的掃描電子顯微鏡圖像。圖5中給出的比例尺的長(zhǎng)度為100μm。用于場(chǎng)發(fā)射用途的納米線(xiàn)也可以在其他金屬基底上生長(zhǎng)，所述金屬基底可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)按照各種期望的應(yīng)用來(lái)選擇。在需要時(shí)，所述金屬基底可以例如通過(guò)刻蝕、或者通過(guò)利用粒子束如離子束或電子束使基底表面圖案化、或者通過(guò)激光束來(lái)進(jìn)行模板化，如圖5b所示。圖5b表示以納米線(xiàn)20或納米線(xiàn)束20形式生長(zhǎng)的M6CyHz材料的示意圖。這些納米線(xiàn)20或納米線(xiàn)束20在模板22上生長(zhǎng)，該模板存在于基底24上。具體的納米線(xiàn)材料、導(dǎo)電介質(zhì)材料和基底材料可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)進(jìn)行選擇。基底材料可以是例如表面平坦或彎曲的石英或熔凝石英。模板材料可以是例如Mo或其他過(guò)渡金屬?；撞牧峡梢允桥c模板材料相同的材料，或者可以是不同的材料。例如，由諸如Mo制成的模板可以在不同的材料如石英上形成，并使用各種最好的可用方法進(jìn)行圖案化以形成所希望的形狀或圖案。根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)，所述材料可以從基底上生長(zhǎng)，使得例如通過(guò)調(diào)整模板幾何形狀、生長(zhǎng)條件如溫度或原子組成來(lái)改善和/或控制場(chǎng)發(fā)射效率，以實(shí)現(xiàn)突出的納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束的最佳的分離、長(zhǎng)度和直徑、或者物理特性如接觸阻抗等。
根據(jù)本發(fā)明的材料還可以利用納米線(xiàn)的固有超導(dǎo)特性而用作超導(dǎo)體。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的材料而言，例如，在超導(dǎo)體的磁屏蔽應(yīng)用中，可以看出Mo6S3I6磁化率χ的溫度依賴(lài)性(圖6)。如圖6中所示，根據(jù)本發(fā)明的Mo6S3I6材料提供Meissner效應(yīng)，該效應(yīng)在Tc＝13.5K的臨界溫度以下表現(xiàn)出磁場(chǎng)排斥性。圖6是描述在1kOe(千奧斯特)的給定磁場(chǎng)強(qiáng)度H下比率M/H(轉(zhuǎn)矩/磁場(chǎng)強(qiáng)度)隨溫度變化的曲線(xiàn)。箭頭表明當(dāng)根據(jù)本發(fā)明所述的Mo6S3I6材料在磁場(chǎng)的存在下冷卻(箭頭朝下)或者在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況下首先冷卻至4K然后加熱(箭頭朝上)時(shí)所述材料的不同行為。
根據(jù)本發(fā)明的納米線(xiàn)的另一種超導(dǎo)應(yīng)用使用根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)壓在一起或排列成允許各束之間Josephson隧穿和相干涉的材料束，或者使用具有不同直徑并根據(jù)其直徑、組成或化學(xué)計(jì)量表現(xiàn)出不同超導(dǎo)特性的單股或納米線(xiàn)形式的材料束。
納米線(xiàn)超導(dǎo)體可以與使用金屬或絕緣接觸的器件中的另一材料組合使用來(lái)形成超導(dǎo)體-金屬、超導(dǎo)體-絕緣體或超導(dǎo)體-超導(dǎo)體結(jié)。
還可以混合根據(jù)本發(fā)明的材料，例如通過(guò)在另一種材料中熔融或者與其他材料如金屬燒結(jié)以制造鄰近耦合網(wǎng)絡(luò)(proximity-coupled network)或與另一種超導(dǎo)體燒結(jié)以提高其在超導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)用上的性能。
根據(jù)本發(fā)明的材料還可以用于構(gòu)造量子器件，即利用材料的一維特性來(lái)構(gòu)造自組裝或自修建的量子干涉網(wǎng)絡(luò)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的材料可以用于潤(rùn)滑應(yīng)用。為此，根據(jù)本發(fā)明的材料可以用作如潤(rùn)滑劑例如生成態(tài)的或者與其他材料組合，或者用作油中的添加劑，如本領(lǐng)域中對(duì)于例如層狀MoS2(B.Bhushan and B.K.Gupta，Handbook ok Tribology.McGraw-Hill，New York.1991)或MoS2納米顆粒(L.Cizaire，B.Vacher，T.Le-mogne，J.M.Martin，Lo Rapoport，A.Margolin，and R.Tenne.Surface and CoatingsTechnology 160(2002)282-287)所述，所述文獻(xiàn)通過(guò)引用并入本文。本發(fā)明的材料具有重要的優(yōu)點(diǎn)，即各線(xiàn)之間的力非常弱，類(lèi)似于MoS2I1/3所示的那些(A.Kis，D.Mihailovic，M.Remskar，A.Mrzel，A.jesih，I.Piwonski，A.J.Kulik，W. and I.Forró.Advanced materials 15(2003)733-736)，得到優(yōu)異的摩擦學(xué)特性。
導(dǎo)電、超導(dǎo)電或半導(dǎo)電的線(xiàn)還可以結(jié)合到塑料聚合物中，如圖7所示，并因此提高所述聚合物的電學(xué)(例如熱電性、鐵電性、鐵彈性、導(dǎo)電性)、光學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械和摩擦學(xué)特性。圖7示意性示出聚合物材料立方體，其中嵌入了根據(jù)本發(fā)明的材料。根據(jù)本發(fā)明的材料，尤其是根據(jù)本發(fā)明的Mo6SyIz材料可以與另外的化學(xué)試劑例如氧化劑組合使用以提高對(duì)于主材料的結(jié)合，或者不與這些試劑組合使用。將根據(jù)本發(fā)明的材料例如Mo6SyIz材料加入到基本透明的聚合物或玻璃中可以用于提高所述基本透明的聚合物或玻璃的非線(xiàn)性光學(xué)特性。所述聚合物或玻璃的實(shí)例是例如環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚苯胺、PPV(聚苯乙炔)、PVA(聚醋酸乙烯酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、窗玻璃、二氧化硅玻璃。
另外，本發(fā)明的納米線(xiàn)材料可以在表面上以薄層形式生長(zhǎng)，來(lái)提高所述表面的表面摩擦力。例如，本發(fā)明的M6CyHz材料可以是直接在所希望的表面上生長(zhǎng)的材料。作為替代方案，本發(fā)明的材料可以借助于中間層生長(zhǎng)，例如借助于成分金屬如鉬，其用于與硫?qū)僭睾望u素反應(yīng)以形成包含鉬、硫?qū)僭睾望u素的表面涂層，尤其是具有化學(xué)式M6CyHz的涂層，如圖8中所示。在圖8中，對(duì)角截面示出在機(jī)械磨損之后變形了的表面涂層，而涂覆有所述包含鉬、硫?qū)僭睾望u素的表面涂層的相鄰截面是原始狀態(tài)的。在掃描電子顯微鏡圖像上示出的比例尺具有10μm的長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的材料在所述涂層上的生長(zhǎng)提供以下優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明的材料可以相當(dāng)容易地從所述表面涂層中“收獲”，或者用金屬或其他材料涂覆以實(shí)現(xiàn)特殊的功能性。
此外，本發(fā)明還提供改變或控制根據(jù)本發(fā)明材料的材料特性的方法。所述材料的特性可以通過(guò)改變組成參數(shù)y和z來(lái)選擇組成參數(shù)值而改變，例如通過(guò)改變通常為2價(jià)的硫?qū)僭嘏c一價(jià)鹵素元素之比，并因此還由于所述成分鹵素和硫?qū)僭卦拥牟煌蟽r(jià)而改變電子學(xué)特性。為了改變本發(fā)明材料的特性，還可以結(jié)合不同的摻雜劑或取代物，這將例如改變本發(fā)明材料的電子學(xué)或磁學(xué)特性。這種改變可以根據(jù)本領(lǐng)域的常識(shí)實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)在溶液中摻雜或者直接通過(guò)氣相取代摻雜，或者通過(guò)在合成根據(jù)本發(fā)明的所述材料時(shí)加入其他元素例如過(guò)渡金屬如In、Pb或堿或堿土金屬，或者通過(guò)電化學(xué)摻雜。例如，堿金屬摻雜如鋰摻雜會(huì)導(dǎo)致電子轉(zhuǎn)移至M6CyHz材料中，改變其磁學(xué)和電子學(xué)特性。
本發(fā)明還提供器件，尤其是電器件，包括根據(jù)本發(fā)明的材料或材料束，例如納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“電”也包括術(shù)語(yǔ)“電子”。如本申請(qǐng)中所要求保護(hù)的包括根據(jù)本發(fā)明的材料或者一種或多種材料束的電器件包括其中結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的材料或材料束的任何器件。具體而言，這種器件包括至少一個(gè)材料或材料束，例如排列在基底上的納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束，所述材料是根據(jù)本發(fā)明的材料。除此之外，這種器件包括至少一個(gè)接觸，所述至少一個(gè)接觸排列在所述基底上并橫跨所述至少一個(gè)材料或材料束，所述至少一個(gè)接觸與或者可以與器件的電路連接。根據(jù)本發(fā)明的這種器件可以例如檢測(cè)作用在所述至少一個(gè)材料或材料束和/或所述至少一個(gè)接觸上的物理或化學(xué)影響。例如，這種器件可以適用于檢測(cè)物理或化學(xué)影響，所述影響選自由于分子結(jié)合至和/或接觸所述至少一個(gè)材料或材料束或所述接觸而導(dǎo)致的影響、由于不同波長(zhǎng)的光導(dǎo)致的影響和由于機(jī)械或化學(xué)影響而導(dǎo)致的影響。
基底和接觸的材料可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)進(jìn)行選擇，并且可以包括本文中明確指出的基底和接觸材料，但是不限于所述材料。例如，所述基底可以由玻璃或硅或氧化硅、或者金屬、或者塑料制成。所述接觸可以由例如超導(dǎo)體如Nb、或者金屬如Au、或者M(jìn)6CyHz納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束制成。具體而言，所述基底還可以被一個(gè)或多個(gè)層或涂層部分或完全地覆蓋。
電子器件可以基于以2-、3-、4-或多端構(gòu)型結(jié)合納米線(xiàn)的布置，如圖9a或9b中所示。圖9a示出在具有四個(gè)接觸32的基底34上的納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束30，即具有4-端構(gòu)型的布置。圖9b示出使用兩個(gè)M6CyHz納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束作為臂的量子干涉儀。所述接觸可以由例如超導(dǎo)體如Nb或其他金屬制成。具體而言，圖9b示出在提供有兩個(gè)接觸42的基底44上的兩個(gè)相鄰納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束40，其中每個(gè)接觸都跨越兩個(gè)納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束，即2-端構(gòu)型。分子可以從溶液中以及從氣相中結(jié)合至該2-、3-、4-或多端器件。圖9c示出圖9a的納米線(xiàn)布置，其中分子56結(jié)合至通過(guò)基底54上的接觸52固定的納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束50。分子結(jié)合至包含納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束的多端器件可以用作傳感器，通過(guò)檢測(cè)與所述器件相關(guān)的物理性能的變化例如器件阻抗或共振頻率變化來(lái)檢測(cè)分子的結(jié)合(圖9c)。
這種在2-、3-、4-端器件中引入納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、單獨(dú)的束或納米線(xiàn)的器件的另一種應(yīng)用是通過(guò)阻抗的變化(例如通過(guò)磁阻或通過(guò)場(chǎng)效應(yīng))檢測(cè)外部電磁場(chǎng)、檢測(cè)不同波長(zhǎng)的光并將其轉(zhuǎn)換為電形式(例如通過(guò)檢測(cè)依賴(lài)于波長(zhǎng)的光電導(dǎo)性或光生伏打效應(yīng))、或者檢測(cè)改變材料阻抗的機(jī)械影響。
利用根據(jù)本發(fā)明的M6CyHz材料、尤其是Mo6SyIz材料的氣體傳感器基于束網(wǎng)絡(luò)電阻抗(電導(dǎo)率或電容)的測(cè)量，如圖1a或1b所示，這是因?yàn)榘鼑鼍W(wǎng)絡(luò)的氣體或蒸氣改變所述網(wǎng)絡(luò)的電特性。所述傳感器依賴(lài)于以下事實(shí)結(jié)合至各束和/或在所述束的接觸之間結(jié)合氣體分子或單獨(dú)的線(xiàn)的分子將導(dǎo)致電子學(xué)特性的小變化，并將因此導(dǎo)致所述網(wǎng)絡(luò)復(fù)阻抗的變化。
本發(fā)明還提供在電器件中排列根據(jù)本發(fā)明的材料的方法，所述方法包括以下步驟在基底上排列至少一個(gè)材料或材料束，例如至少一個(gè)納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束，所述材料是根據(jù)本發(fā)明的材料；和提供所述具有一個(gè)或多個(gè)接觸的至少一個(gè)材料或材料束，所述一個(gè)或多個(gè)接觸中的至少一個(gè)接觸與或可以與所述器件的電路連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供包括根據(jù)本發(fā)明的材料或根據(jù)本發(fā)明的材料束的陣列。本申請(qǐng)中所用的術(shù)語(yǔ)“陣列”涉及包括至少一個(gè)材料或材料束例如至少一個(gè)納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束的任何物理排列，所述材料是根據(jù)本發(fā)明的材料。陣列包括至少一個(gè)材料或材料束，所述至少一個(gè)材料或材料束提供在基底上，所述至少一個(gè)材料或材料束的長(zhǎng)軸基本非平行地延伸至所述基底，并且所述至少一個(gè)材料或材料束在遠(yuǎn)離所述基底的一端提供有分子。具體而言，所述至少一個(gè)材料或材料束結(jié)合至所述基底或者結(jié)合至排列在所述基底上的模板，并且所述分子可以通過(guò)顆粒、優(yōu)選通過(guò)金顆粒結(jié)合至所述至少一個(gè)材料或材料束。
基底材料、模板和顆?？梢愿鶕?jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)進(jìn)行選擇，并且可以包括本文中明確指出的基底和接觸材料，但是不限于所述材料。例如，覆蓋有導(dǎo)電聚合物或其他導(dǎo)電材料以改善電接觸的玻璃基底可以用于連接材料的束或單分子線(xiàn)，所述材料的束或單分子線(xiàn)連接至生物活性顆粒。具體而言，所述基底還可以被一個(gè)或多個(gè)層或涂層部分或全部地覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的材料尤其是納米線(xiàn)材料傳感器是另一有利應(yīng)用。生物分子，例如肽、蛋白質(zhì)、核酸，但是更一般地，基本上任何有機(jī)或無(wú)機(jī)分子例如具有醫(yī)學(xué)或藥學(xué)重要性的聚合物或分子，可以直接或通過(guò)中間金屬顆粒尤其是Au(金)顆粒結(jié)合至各納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束。M6CyHz材料可以含有例如硫的事實(shí)意味著它們通過(guò)S-Au鍵而對(duì)于Au表面或Au顆粒具有高親和力。隨后Au顆?？梢越Y(jié)合至通過(guò)鎖鑰原理(即例如抗原-抗體組合)而用作非常特異性的傳感器的蛋白質(zhì)或其他分子。圖10示出納米線(xiàn)60或納米線(xiàn)束60，包括在所述納米線(xiàn)60或納米線(xiàn)束60的一端的Au顆粒62，其通過(guò)例如S-Au鍵結(jié)合于其上。通過(guò)Au-S-C橋結(jié)合第一生物分子64例如抗原，其基本以未變形的、自然發(fā)生的構(gòu)型存在。第二生物分子66例如相應(yīng)抗體現(xiàn)在可以相互作用并結(jié)合至所述第一生物分子64。本發(fā)明的排列提供以下優(yōu)點(diǎn)在這種排列中，第一生物分子64的構(gòu)型不受或僅受極小的影響，因此與生理?xiàng)l件下和/或溶液狀態(tài)中的識(shí)別過(guò)程相比，兩種生物分子64、66之間的識(shí)別過(guò)程不會(huì)發(fā)生或僅發(fā)生極小的改變。除了通過(guò)S-Au鍵結(jié)合分子之外，還可以基于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種其他鍵實(shí)現(xiàn)結(jié)合。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的陣列可以用于檢測(cè)目標(biāo)分子與提供在所述至少一個(gè)材料或材料束上的所述分子的結(jié)合。
本發(fā)明還提供排列陣列的方法，所述方法包括提供至少一個(gè)材料或材料束，例如至少一個(gè)納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束，所述材料是根據(jù)本發(fā)明的材料，以及將所述至少一個(gè)材料或材料束排列在基底上或基底上的模板上。所述材料或材料束的長(zhǎng)軸基本非平行地延伸至所述基底和/或所述基底上的所述模板的表面。該方法還包括將分子結(jié)合至所述一個(gè)材料或材料束遠(yuǎn)離所述基底的一端的步驟。
本申請(qǐng)還提供包括根據(jù)本發(fā)明的M6CyHz材料的傳感器以及將分子尤其是生物分子通過(guò)顆粒尤其是金顆粒直接結(jié)合至根據(jù)本發(fā)明的材料的方法。當(dāng)用于傳感器中時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的M6CyHz材料或材料束例如納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束可以結(jié)合至電極，或結(jié)合至表面，或者可以為溶液狀態(tài)。
圖11示出納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束70的陣列，第一分子76A結(jié)合至其一個(gè)末端，而其另一端基本非平行地、優(yōu)選基本垂直地從模板72延伸出來(lái)。模板72以陣列的形式排列在基底74上。第二分子76B可以與所述第一分子76A接觸，并且在兩個(gè)分子匹配在一起的情況下，它們將聯(lián)合并形成分子鎖鑰復(fù)合體76，類(lèi)似于例如抗原-抗體復(fù)合體。本發(fā)明中所用的術(shù)語(yǔ)“分子鎖鑰復(fù)合體”包括允許分子匹配形成復(fù)合體的任意復(fù)合體，并包括分子與抗原-抗體復(fù)合體的匹配，但是不限于抗原-抗體復(fù)合體。舉例來(lái)說(shuō)，圖11示出各自具有一個(gè)納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束的六個(gè)模板的陣列。應(yīng)該理解，根據(jù)具體所希望的應(yīng)用，可以設(shè)計(jì)各種其他排列，例如基于標(biāo)準(zhǔn)96孔微量滴定板的陣列。此外，例如，具有結(jié)合分子的幾個(gè)納米線(xiàn)可以存在于一個(gè)模板上。除此之外，還可以提供包括兩個(gè)或多個(gè)不同結(jié)合生物分子76A的陣列。具體而言，在根據(jù)圖11的排列中，可以使用結(jié)合至圖案化或未圖案化Au金屬表面或由Au制成的物體的含硫M6CyHz材料。所述結(jié)構(gòu)中的S原子有助于其他物體結(jié)合至Au，如圖11中的實(shí)施例所示。
此外，可以是導(dǎo)電、超導(dǎo)電或半導(dǎo)電的根據(jù)本發(fā)明的材料可以連接至和/或集成在電路上，并且可以提供微型電路。
例如，M6CyHz材料或所述材料束，例如納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束，可以通過(guò)電泳或介電電泳結(jié)合至單個(gè)接觸或鉛，或者結(jié)合至多個(gè)接觸或其他器件。電泳和介電電泳可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法進(jìn)行，例如在H.Pohl(Cambridge，1978)的“Dielectrophoresis”或T.B.Jones(Cambridge，1995)的“Electromechanics of Particles”中所述。
圖12示出4-端器件，其中Mo6SyIz納米線(xiàn)或納米線(xiàn)束通過(guò)介電電泳沉積在接觸上，由此懸浮在異丙醇中的Mo6S4.5I4.5束已通過(guò)由外部電路施加至接觸的交流電場(chǎng)而橫跨電極定位。M6CyHz材料還可以用于構(gòu)造利用DC電泳的器件，所述器件用以在尖端自組裝納米線(xiàn)，作為傳感器或其他器件的部件，或者用于單尖端或多尖端場(chǎng)發(fā)射器件。
下列實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明但不限于此。
實(shí)施例1合成在密封的真空石英安瓿中進(jìn)行合成，所述安瓿具有19mm的直徑和140mm的長(zhǎng)度，含有片狀Mo金屬(Aldrich，0.1mm厚的鉬箔，99.9+％)、S(Aldrich，硫粉，99.98％)和I2(Aldrich，99.999+％)，其量為6∶4∶6(Mo0.8925g，S0.1988g，I21.1805g)。安瓿置于單域爐(single-zone furnace)(LINDBERG STF 55346C)中，并以8K/h的速率從室溫加熱至1070℃。該溫度保持穩(wěn)定72小時(shí)。隨后以1.5K/min冷卻安瓿。所得材料含有大量毛皮狀材料形式的材料(圖2)，在其上進(jìn)行更近的觀察發(fā)現(xiàn)含有化學(xué)計(jì)量為Mo6S3I6的材料繩。
組成通過(guò)EA(元素分析)確定的組成為Mo6S3I6。
實(shí)測(cè)值，％Mo 40.4；S 6.4；I 53.1。(測(cè)量公差±0.2-0.3％)Mo6S3I6的計(jì)算值，％Mo 40.2；S 6.7；I 53.1。
化學(xué)組成對(duì)應(yīng)于摩爾比Mo∶S∶I＝2∶1∶2。
結(jié)構(gòu)生成態(tài)材料的結(jié)構(gòu)基本是通常意義上的晶體。X射線(xiàn)數(shù)據(jù)示出相當(dāng)寬的峰，而沒(méi)有窄的、界限分明的、尖銳的晶體峰。
實(shí)施例2合成在密封的真空石英安瓿(直徑19mm，長(zhǎng)140mm)中進(jìn)行合成，所述安瓿含有片狀Mo金屬(Aldrich，0.1mm厚的鉬箔，99.9+％)、S(Aldrich，硫粉，99.98％)和I2(Aldrich，99.999+％)，其量為6∶4∶4(Mo0.8981g，S0.2000g，I20.7919g)。安瓿置于單域爐(LINDBERG STF 55346C)中，并以8K/h的速率從室溫加熱至1150℃。該溫度保持穩(wěn)定72小時(shí)。隨后以1.5K/min冷卻安瓿。所得材料含有大量毛皮狀材料形式的材料(圖2)，在其上進(jìn)行更近的觀察發(fā)現(xiàn)含有化學(xué)計(jì)量為Mo6S4.5I4.5的材料繩。
組成通過(guò)EA(元素分析)確定的組成為Mo6S4.5I4.5。
實(shí)測(cè)值，％Mo 43.5；S 11.2；Io 45.3。(測(cè)量公差±0.3％)Mo6S4.5I4.5的計(jì)算值，％Mo 44.6；S 11.2；I 44.2。
化學(xué)組成對(duì)應(yīng)于摩爾比Mo∶S∶I＝1.3∶1∶1。
結(jié)構(gòu)生成態(tài)材料的結(jié)構(gòu)不是通常意義上的晶體，尤其是沿所述線(xiàn)的方向，這是因?yàn)榫€(xiàn)之間的力非常弱導(dǎo)致束中的各分子股彎曲和纏繞。X射線(xiàn)數(shù)據(jù)示出相當(dāng)寬的峰，而沒(méi)有窄的、界限分明的、尖銳的晶體峰，尤其是在沿線(xiàn)的方向上。
顯微鏡結(jié)構(gòu)不能描述層狀二硫?qū)僭鼗锊牧系木砬膊荒苊枋鰹橛蒑o6CxHy單元在長(zhǎng)度方向上重復(fù)形成聚合物而構(gòu)成的富勒烯狀的結(jié)構(gòu)。反過(guò)來(lái)，這些又形成由許多單個(gè)的聚合物線(xiàn)股組成的束，各聚合物線(xiàn)股之間沒(méi)有共價(jià)鍵。
材料的形態(tài)為針或繩或線(xiàn)狀，由小直徑的柱狀結(jié)構(gòu)組成。
所述材料可以利用超聲浴以各種程度分散在多種溶劑中，所述溶劑如異丙醇、甲醇、水等，其中由此得到的納米線(xiàn)的平均直徑取決于稀釋度和超聲處理(sonification)程度。用較稀的溶液獲得較細(xì)的直徑，利用該方法以合適的稀釋度可以獲得平均直徑小于4nm的單分散納米線(xiàn)分散體。
所述材料在高于1000℃的溫度下生長(zhǎng)。它們的化學(xué)計(jì)量是可變的，并且存在具有不同的y和z值的不同化合物。
權(quán)利要求
1.通式為M6CyHz的材料，其中M指定過(guò)渡金屬，C指定硫?qū)僭?，H指定鹵素，并且其中y和z可以是0-10，使得8.2＜y+z＜10，所述材料以納米線(xiàn)、納米繩、納米棒、須或針的形式生長(zhǎng)，并且可以通過(guò)包括以下步驟的方法得到以所期望的質(zhì)量比混合組成元素，將它們置于合適的容器中，將容器抽真空，并將其加熱到高于1000℃的溫度保持預(yù)定長(zhǎng)的時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中M是選自Mo、W、V、Ti、Ta、Nb、Zn、Hf、Re和Ru的過(guò)渡金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的材料，其中M代表兩種或更多種過(guò)渡金屬的混合物。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其中C＝S、Se、Te。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其中C代表兩種或更多種硫?qū)僭氐幕旌衔铩?br> 6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其中鹵素H＝I、Br、Cl或F。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其中H代表兩種或更多種鹵素的混合物。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其中0＜y＜10，0＜z＜10且8.2≤y+z＜10。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其中H可以被選自III-VIII族元素的離子所替代。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，還包含內(nèi)嵌或填隙離子、原子或分子，所述離子、原子或分子選自堿金屬、堿土金屬、過(guò)渡金屬、III-VIII族元素和任意有機(jī)給體或受體。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其表現(xiàn)出基本圓形的橫截面。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其是超導(dǎo)電的。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其是金屬的或半導(dǎo)電的。
14.生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的材料的方法，其包括以下步驟(i)混合各組成元素，(ii)在密封容器中減壓加熱，(iii)在1000℃或更高溫度以上加熱并保持任意長(zhǎng)的時(shí)間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述元素本身被這些元素的化合物如MoS2替代。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料在電子、化學(xué)、光學(xué)或機(jī)械應(yīng)用中的用途。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料的用途，用作干燥形式或懸浮體形式的催化劑，或者用作催化組分。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的用途，其中所述材料的所述用途選自在場(chǎng)發(fā)射器件、超導(dǎo)應(yīng)用、鄰近耦合網(wǎng)絡(luò)、量子干涉網(wǎng)絡(luò)、以2-、3-、4-或多端構(gòu)型引入所述材料的器件中的用途，以及用于通過(guò)在所述聚合物和玻璃中引入所述材料來(lái)提高聚合物和玻璃的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械和摩擦學(xué)特性的用途。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的用途，所述材料用作潤(rùn)滑劑，任選與一種或多種其它化合物尤其是油組合。
20.改變根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料的材料特性的方法，所述方法包括以下步驟選擇組成參數(shù)y和z，和/或在所述材料中引入摻雜劑或取代物。
21.電器件，包括排列在基底上的至少一個(gè)材料或材料束，所述材料是根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料；和排列在所述基底上并橫跨所述至少一個(gè)材料或材料束的至少一個(gè)接觸，所述至少一個(gè)接觸與或可以與所述器件的電路連接。
22.權(quán)利要求21的器件，所述器件檢測(cè)作用在所述至少一個(gè)材料或材料束和/或所述至少一個(gè)接觸上的物理或化學(xué)影響。
23.權(quán)利要求22的器件，所述器件適合用來(lái)檢測(cè)物理或化學(xué)影響和機(jī)械影響，所述物理或化學(xué)影響選自由于分子結(jié)合至和/或接觸所述至少一個(gè)材料或材料束或所述接觸所導(dǎo)致的影響、不同波長(zhǎng)的光所導(dǎo)致的影響。
24.在電器件中排列根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料的方法，所述方法包括以下步驟在基底上排列至少一個(gè)材料或材料束；為所述至少一個(gè)材料或材料束提供一個(gè)或多個(gè)接觸，所述一個(gè)或多個(gè)接觸中的至少一個(gè)與或可以與所述電器件的電路連接。
25.陣列，包含至少一個(gè)材料或材料束，所述材料是根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料，所述至少一個(gè)材料或材料束提供在基底上，所述至少一個(gè)材料或材料束的長(zhǎng)軸基本非平行延伸至所述基底，所述至少一個(gè)材料或材料束在遠(yuǎn)離所述基底的一端提供有分子。
26.權(quán)利要求25的陣列，其中所述至少一個(gè)材料或材料束結(jié)合至所述基底，或者結(jié)合至排列在所述基底上的模板。
27.權(quán)利要求25的陣列，其中所述分子通過(guò)顆粒、優(yōu)選通過(guò)金顆粒結(jié)合至所述至少一個(gè)材料或材料束。
28.根據(jù)權(quán)利要求25-27中任一項(xiàng)的陣列的用途，用于檢測(cè)分子與提供在所述至少一個(gè)材料或材料束上的所述分子的結(jié)合。
29.排列陣列的方法，所述方法包括提供至少一個(gè)材料或材料束，所述材料是根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料，在基底上或在基底上的模板上排列所述至少一個(gè)材料或材料束，所述材料或材料束的長(zhǎng)軸基本非平行地延伸至所述基底和/或所述基底上的所述模板的表面，并將分子結(jié)合至所述至少一個(gè)材料或材料束遠(yuǎn)離所述基底的一端。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料用于電應(yīng)用的用途，所述材料連接至或集成在電路上。
31.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料，所述材料是納米線(xiàn)、納米繩、納米棒、須或針，在其一端提供有分子。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的材料，所述材料是傳感器。
33.組合物，包含根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的材料和一種或多種選自超導(dǎo)化合物、潤(rùn)滑化合物、油、聚合物、玻璃和氣態(tài)化合物的材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有亞微米橫截面的準(zhǔn)一維材料，以化學(xué)式M
文檔編號(hào)C01G1/00GK1890182SQ200480036556
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者阿道夫·耶西赫, 德拉甘·米哈伊洛維奇, 馬亞·雷姆斯卡, 阿萊斯·姆爾澤, 丹尼爾·弗爾巴尼克 申請(qǐng)人:約塞夫史蒂芬學(xué)院