專利名稱：碳納米管和富勒烯與分子夾的復(fù)合物及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳納米管或富勒烯(fullerene)與含有芳香族側(cè)臂的分 子夾(molecular clip)的復(fù)合物。本發(fā)明也涉及這些復(fù)合物在水性溶劑 或有機(jī)溶劑中的穩(wěn)定溶液。本發(fā)明也涉及這些復(fù)合物用于按照直徑分離 碳納米管和富勒烯的用途和這些復(fù)合物在特定金屬或金屬氧化物表面 上的自組裝。本發(fā)明也涉及分子夾-CNT復(fù)合物在碳納米管和富勒烯的 選擇性定位中的用途。
背景技術(shù)：
碳納米管(CNT)是可用作場效應(yīng)晶體管(FET)中的"通道"材料 的半導(dǎo)體性或金屬性材料。最常用的制造CNT FET的方法之一是以由 液體懸浮體在氧化物薄膜上沉積納米管開始。然后以平版印刷方式在納 米管上形成源極和漏極觸點(diǎn)(Source and drain contacts )。氧化物層是 柵極介質(zhì)(gate dielectric )，且高度摻雜的塊Si襯底形成該裝置的背柵 (back-gate) 。 CNT FET的示意圖顯示于圖1中。CNT在氧化物表面 上沉積，然后通過平版印刷方式形成源和漏極觸點(diǎn)圖案，這已經(jīng)成功 地用于構(gòu)建單一CNT場效應(yīng)晶體管(或CNT片(mat))。
碳納米管溶液沉積的第 一 項必要條件是碳納米管在有機(jī)溶劑或在 其水性溶液中形成穩(wěn)定溶液。已經(jīng)有許多利用在水中的有機(jī)皂(例如， 十二烷基磺酸鈉)獲得碳納米管在水性溶液中的分散體的例子。盡管 已有人報道了碳納米管在十二烷基磺酸鈉(DSD)水溶液中的非常穩(wěn) 定的溶液，但在任何電子設(shè)備中鈉鹽的存在會導(dǎo)致有害于設(shè)備性能的 不利的電力文應(yīng)。
ii形成碳納米管的穩(wěn)定分散體的其它方法為通過與取代的芳基重氮
鹽形成碳碳鍵而用長鏈有機(jī)化合物對CNT完成功能化。CNT通過形成 碳碳鍵的功能化破壞了 CNT的共軛結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)致CNT裝置顯示出明 顯的電荷擴(kuò)散。這些CNT不可以作為半導(dǎo)體或金屬使用，除非在非常 高的溫度(500-600°C)下除去有機(jī)污染物。
CNT在電子應(yīng)用中使用時面臨的另 一個問題是CNT直徑的不均勻 性，因而導(dǎo)致通過已知方法制備的樣品中半導(dǎo)體性CNT的帶隙的不均 勻性。對于電子應(yīng)用來說，經(jīng)常希望使用具有窄的粒度(直徑)分布的 CNT,以獲得具有可重現(xiàn)的電子性質(zhì)的器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中面臨的CNT的功能化、分散、分離和定 位的問題。具體講，本發(fā)明的一個方面涉及碳納米管(CNT)和富勒烯 與多并苯和親二烯體的;R爾斯-阿德耳加成物(Diels-Alder adduct)(本 丈稱為分子夾)的兀-兀復(fù)合物。
本發(fā)明的CNT和富勒烯的復(fù)合物能夠在水性溶劑或有機(jī)溶劑中形 成CNT和富勒烯的穩(wěn)定分散體。合適的有機(jī)溶劑包括氯仿、苯、曱苯、 二曱笨、二氯笨、N，N-二曱基甲酰胺、丙二醇和甲醚醋酸酯。
本發(fā)明的一個方面是通過CNT或富勒烯與分子夾的復(fù)合按照大小 (直徑)分離碳納米管或富勒烯，和形成復(fù)合物的穩(wěn)定溶液。
本發(fā)明的另一方面涉及將CNT或富勒烯與分子夾的復(fù)合物的分散 體在諸如氧化物或金屬氧化物、金屬或半導(dǎo)體表面的襯底上沉積，從而 在襯底上形成CNT或富勒烯的單層。
本發(fā)明也涉及包含襯底和以上公開的CNT或富勒烯-分子夾復(fù)合物 的層的物品。
本發(fā)明的又一方面涉及制造物品的方法，包括在襯底上沉積以上公 開的客體-主體復(fù)合物的層。
本發(fā)明的另 一方面涉及在襯底上選擇性定位以上公開的復(fù)合物。
12本發(fā)明的又一方面涉及制造電子裝置，包括在襯底上選擇性地沉積
以上公開的CNT-分子夾復(fù)合物，然后沉積電接觸點(diǎn)。典型例子是FET。
相反地，本發(fā)明的一個方面涉及制造電子裝置，包括在具有電接觸點(diǎn)的
襯底上沉積CNT-分子夾復(fù)合物，例子也是FET。
根據(jù)下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)勢對于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將會變得非常明顯，詳細(xì)說明中，只是通過對實現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)想的 最佳方式進(jìn)行舉例i兌明的方式顯示和描述了優(yōu)選的實施方式。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識 到，在不背離本發(fā)明的情況下，本發(fā)明能夠以另外的和不同的實施方式 實現(xiàn)，且其中的一些細(xì)節(jié)能夠在各種顯而易見的方面進(jìn)行變化。因此， 本說明書在本質(zhì)上被認(rèn)為是說明性的，而非限制性的。


圖1是背柵(back-gated)碳納米管場效應(yīng)晶體管的示意圖。 圖2是本發(fā)明的并五苯的狄爾斯-阿德耳加成物的例子，并五苯的 狄爾斯-阿德耳加成物可用作與碳納米管或富勒烯形成兀-兀復(fù)合物的分子夾。
圖3是多并苯的狄爾斯-阿德耳加成物與碳納米管或富勒烯的兀-兀復(fù)
合物的示意圖。
圖4是CNT-DA加成物復(fù)合物的穩(wěn)定溶液的制備和使用多并苯狄爾 斯-阿德耳(DA)加成物作為分子夾進(jìn)行碳納米管的大小選擇性分離的
示意圖。
圖5是制備N-烷基化的馬來酰亞胺-并五苯加成物的合成路線圖。 圖6和7是制備本發(fā)明中釆用的狄爾斯-阿德耳加成物的合成路線圖。
圖8和9是CNT-加成物復(fù)合物在金屬氧化物表面上的選擇性定位
的示意圖。
圖IO顯示在上層清液中的CNT的拉曼光譜。
13j^體實施方式
本發(fā)明提供了分子夾與碳納米管(CNT)和富勒烯的兀-兀復(fù)合物。 本發(fā)明也提供了通過與可溶性的分子夾的復(fù)合而制備CNT在溶劑中的 穩(wěn)定分散體的方法。本發(fā)明還提供了使用所述CNT或富勒烯在溶劑中 的穩(wěn)定分散體按照大小分離碳納米管或富勒烯的方法。特別是，本發(fā)明 提供了 CNT與包含具有l(wèi)-3個芳香環(huán)的多并苯側(cè)臂的分子夾的7wr復(fù)合 物。
合適的多并苯的例子由以下結(jié)構(gòu)代表
在結(jié)構(gòu)l-4中的共同特征為所有分子為具有100-125°范圍內(nèi)的二面 角的"V，，型，且在其兩個側(cè)臂中包含芳香環(huán)。兩個側(cè)臂的末端環(huán)之間的 距離在0.5-2.0 nm的范圍內(nèi)，隨各個側(cè)臂中的芳香環(huán)的數(shù)目而變化。芳
復(fù)合物成為可能，從而作為分子夾發(fā)揮作用。舉例來說，通式4中的分 子夾可通過多并苯和親二烯體的狄爾斯-阿德耳反應(yīng)(Diels-Alder reaction )容易地制備。用于制備結(jié)構(gòu)4描述的分子夾的多并苯選自蒽5、 并四苯6、并五苯7、 二苯并蒽8、并六苯9和并七苯10。
1410
分子夾的更進(jìn)一步的例子為以上化合物5-10的多并苯，其中，如 同化合物11-14所示，以上化合物的各個末端環(huán)也可以含有1-2個氮原子。13 H
R。 R2、 R3、 R4、 Rs和R6各自獨(dú)立地選自氫、烷基、硅烷基、鹵素
和烷氧基。
術(shù)語"烷基"指直鏈或支鏈的未取代的含有1-22個碳原子的烴基， 更典型地含有1-12個碳原子，甚至更典型地含有1-4個碳原子。
術(shù)語"卣素"("halogen"或"halo")指氟、氯、溴和碘。
烷氧基典型地含有氧和l-22個碳原子，更典型地含有1-12個碳原 子，甚至更典型地含有1-4個碳原子。
烷基的例子包括曱基、乙基和丙基。支鏈烷基的例子包括異丙基 和4又丁基。
烷氧基的例子包括曱氧基、乙氧基和丙氧基。
術(shù)語"環(huán)烷基"或"環(huán)脂族"指任選取代的飽和環(huán)烴的環(huán)系統(tǒng)， 一般含 有1-3個環(huán)，且每環(huán)含有3-7個碳，其可以進(jìn)一步與不飽和的C3-C,l 環(huán)稠合。示例性的基團(tuán)包括環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚 基、環(huán)辛基、環(huán)癸基、環(huán)十二烷基和金剛烷基。
為了形成"分子夾"，多并苯通過與各種親二烯體的反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠涞覡?斯-阿德耳加成物。本發(fā)明的合適的親二烯體選自以下結(jié)構(gòu)
16<formula>formula see original document page 17</formula>但不限于以上化合物。親二烯體15-19中的任一個與多并苯5-14中的任 一個的狄爾斯-阿德耳反應(yīng)產(chǎn)生了下面的通式20的化合物其中，X和 Z獨(dú)立i也選自-CH或雜原子O、 N或S; m和n可以各自獨(dú)立地為0-3,且R 和R'為環(huán)脂族環(huán)或l-12碳原子的烷基鏈，且末端環(huán)可以含有l(wèi)-2個N原子。
用于本發(fā)明的另一類分子夾基于以前已有報道(Kaerner, FrankGerrit等人，Chemistry-A European Journal, 2005,11, 3363 )的結(jié)構(gòu)3的化 合物，以通過與缺電子化合物的電荷轉(zhuǎn)移形成客體-主體結(jié)構(gòu)。R和R, 獨(dú)立地選自H或l-12碳原子的烷基、l-12碳原子的烷氧基，且X選自O(shè)、 S、 NH、 -NR基團(tuán)。再另一類分子夾以化合物2表示，其中，甘脲 (glycouril )部分同時連接在兩側(cè)的芳香側(cè)臂上以形成籠狀結(jié)構(gòu)(R. J. M. Nolle等人，J. Am. Chem, Soc, 1993, 115， 8999 )。
多并苯的狄爾斯-阿德耳加成物可以包括能夠在諸如氧化物、金屬氧 化物、金屬或半導(dǎo)體表面的襯底上自組裝的第二功能團(tuán)。特定的例子為 如化合物21所示的并五笨與取代的馬來酰亞胺的狄爾斯-阿德耳加成 物。
R
為方便起見，本發(fā)明中所用的狄爾斯-阿德耳加成物可以稱為"分子 夾，，，且可以通過Afzali-Ardakami等人的美國專利申請公開 2003/0144562 A〗(其轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人International Business Machines Corporation)所公開的方法來合成，該文的全部公開內(nèi)容引
入作為參考。
作為分子夾的實例，圖5顯示了制備N-烷基化的馬來酰亞胺-并五 笨加成物的合成路線圖。在該路線中，第一步，并五苯與馬來酰亞胺在 諸如二氯苯、二甲苯、N,N-二曱基曱酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等的高沸 點(diǎn)溶劑中在高溫(160-180。C)下進(jìn)行反應(yīng)。然后，在三苯基膦和偶氮
18二甲酸二乙酯的存在下，該加成物與長鏈醇發(fā)生Mitsunobu反應(yīng)以形成 烷基化的加成物。在另一實例(見圖6)中，并五苯在路易斯酸催化劑 的存在下與N-亞磺酰胺反應(yīng)，以形成可溶于有機(jī)溶劑并能夠夾在CNT 上的加成物。具有用于選擇性定位的另外的官能團(tuán)的分子鉗(molecular clamp)的制備如圖7所示的合成路線圖所描述。
狄爾斯-阿德耳加成物一般地具有以下的結(jié)構(gòu)，其中，連接在雙環(huán)中 間環(huán)上的芳香環(huán)形成大約120。的二面角。根據(jù)用于本發(fā)明的特定的多并 苯和親二烯體，外環(huán)之間的距離隨多并苯中的環(huán)的數(shù)目的增加而增加。
這隨之也會改變加成物和不同直徑的碳納米管或富勒烯之間的重疊程 度。例如，蒽-馬來酰亞胺加成物22具有大約120。的二面角，且外環(huán)之 間的距離為大約0.5 nm，而在并五苯-馬來酰亞胺加成物23中，二面角 也是大約120°，但外環(huán)之間的距離增加至大約1.0 nm。因而，化合物 22有更大的概率與小直徑(0.4-0.7 nm)的CNT發(fā)生顯著的重疊，而加 成物23可以與較大直徑(大約1-1.3 nm)的CNT形成兀-兀重疊。
本發(fā)明中所用的狄爾斯-阿德耳加成物在至少兩個(例如，化合物 22)芳香環(huán)中具有含兀軌道的三維結(jié)構(gòu)，這有助于其通過與CNT或富勒 烯的兀重疊起到夾持具有大約0.5-大約2.5納米、更典型地為大約0.5-大約1.6納米直徑范圍的納米管或富勒烯的分子夾的作用(見圖3)。 因此，與沒有跟分子夾形成兀-兀重疊的那些納米管或富勒烯相比，加成物 改變了溶解性參數(shù)。溶解性的這一改變可用于分離不同直徑的碳納米管 或富勒烯。
19o
22 23
因此，本發(fā)明的另一方面提供了按照CNT直徑對碳納米管進(jìn)行大 小選擇性分離的方法。為了這一目的，向這些加成物在有機(jī)溶劑或水 中形成的溶液中加入碳納米管粉末，并將該混合物超聲處理幾小時， 在這段時間中，具有特定直徑的一部分納米管樣品通過兀-兀重疊被加成 物夾住并分散于溶液中。沒有被加成物夾住的納米管從溶劑中沉淀出 來，并可以通過傾析(decantation)與溶液分離。納米管與加成物的重 量比典型地為大約1:1到大約1:100,更典型地為大約1:2到大約1:20。 在典型實例中，對大約50到大約60毫克的加成物使用大約5毫克的納 米管粉末。
舉例來說，為了形成穩(wěn)定的分散體和進(jìn)行大小選擇性分離，碳納 米管加入到如圖5所示的并五苯加成物的溶液中，并超聲處理幾小時。
如圖4所示，具有與加成物充分的兀-兀相互作用的直徑的一部分^i內(nèi)米
管分散于溶劑中，而CNT的剩余部分在離心后沉淀出來。
本發(fā)明的另一方面為CNT在金屬、半導(dǎo)體或金屬氧化物表面上的 選擇性定位。碳納米管的選擇性定位可以通過CNT用具有-SH、 -NC、 -P〇3H2、 -CONHOH或-C02H中的至少一個末端基團(tuán)的有機(jī)化合物進(jìn)行 共價功能化來實現(xiàn)。對此已有報道(Selective placement of carbon nanotubes through functionalization; Afzali-Ardakani 等人，專利申"i青
20YOR920050585US1 )。在本發(fā)明中，現(xiàn)有技術(shù)的共價功能化的CNT被 通過兀-兀重疊結(jié)合在一起的CNT-分子夾取代。為了這一目的，通式21 的化合物選自含有用于在金屬(Au、 Pd、 Pt、 Cu等)或半導(dǎo)體(GaAs、 Si、 CdSe等)表面上定位的至少一個巰基(-SH)或異氰基(-NC) ( R= -SH或-NC)官能團(tuán)、或含有用于在金屬氧化物(例如氧化鋁、二氧化鉿 或二氧化鈦)的表面上定位的-C02H、 -CONHOH或-PO(OH)2有機(jī)酸官 能團(tuán)的加成物。例如見圖7。在這種途徑中，CNT分散于諸如化合物 21的加成物的溶液中，并進(jìn)行超聲處理直至具有合適直徑的CNT部分 被加成物夾住。然后離心該混合物以分離沒有被夾住因而從溶液中沉 淀出來的CNT部分。然后，上層清液用于CNT在例如金屬氧化物表 面上的選擇性定位。圖8和9顯示CN丁-加成物復(fù)合物在金屬氧化物表 面上的選擇定位的示意圖。該過程包括將具有形成圖案的金屬氧化物 表面的襯底浸入溶液中，在一般為大約10分鐘-大約24小時的一段時 間后，取出襯底并用溶劑洗滌。在這一過程中，碳納米管與加成物復(fù) 合適當(dāng)長度的時間，用溶劑洗滌并干燥，因而與加成物復(fù)合的碳納米 管選擇性地聚集在金屬氧化物區(qū)域上。
在碳納米管或富勒烯選擇性定位的另 一種途徑中，具有末端官能團(tuán) 的分子夾從有機(jī)溶劑沉積在特定的表面(根據(jù)官能團(tuán)性質(zhì)的不同，為 金屬或金屬氧化物)上，以在該表面上形成加成物的單層，然后襯底 浸入CNT或富勒烯在液體中的分散體中。在這種途徑中，具有特定直 徑的CNT或富勒烯錨定于分子夾上，而其余的CNT或富勒烯可以從表 面洗去。
下面是進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行說明的非限制性的實施例。 實施例1
并五苯-馬來酰亞胺加成物(5c):將并五苯(287毫克，1毫摩爾) 和馬來酰亞胺(1毫摩爾)在4 mL二氯苯中的懸浮液加熱至160°C 4小時。將該混合物冷卻至室溫，并過濾沉淀，用曱苯洗滌并干燥。用二 氯笨進(jìn)行重結(jié)晶產(chǎn)生白色針狀的并五苯-馬來酰亞胺加成物純樣品。
N-(ll-溴十一烷基)馬來酰亞胺-并五苯加成物(5d):將并五苯-馬來酰亞胺加成物(5c) ( 375毫克，1毫摩爾)加入到三苯基膦(393 毫克，1.5毫摩爾)和ll-溴-1-十一醇(375毫克，1.5毫摩爾)在40mL 無水四氫呋喃中的溶液中。在氮?dú)饬飨?，向此混合物中逐滴加入偶?二甲酸二異丙酯(300毫克，1.5毫摩爾)在10mL無水THF中的溶液。 加入完成之后，室溫下攪拌該溶液18小時。減壓蒸發(fā)溶劑，用乙醚滴 定殘余物，過濾沉淀，用乙醚-己烷(1:1 )洗滌并干燥。用苯進(jìn)行重結(jié) 晶獲得11-溴十一烷基馬來酰亞胺-并五苯加成物5d的純樣品。
實施例2
按照大小分離納米管
將2.5毫克的碳納米管懸浮在加成物5d ( 60毫克)在15 mL氯仿 中的溶液中，并將該混合物超聲處理90分鐘。超聲處理后，離心混合 物30分鐘，小心地傾析分離暗色溶液和殘渣。
上層清液中CNT的拉曼光語顯示，大部分具有大于1.3 nm的直 徑的納米管被分離且在離心過程從溶液中沉淀出來。見圖10。
實施例3
加成物5f:向5 mL磷酸三乙酯中加入并五苯-N-烷基馬來酰亞胺 加成物5d( 500毫克)，并將溶液在氮?dú)庀隆⒃?60。C加熱4小時。 將溶液冷卻至室溫，并減壓蒸發(fā)過量的磷酸三乙酯以產(chǎn)生磷酸酯5e, 將其溶解于io mL無水二氯曱烷中，并在氮?dú)庀掠?毫摩爾的溴代三 甲基硅烷進(jìn)行處理。室溫下攪拌溶液4小時，并用曱醇和一滴濃鹽酸猝 滅(quenched)。通過過濾取出沉淀，并用曱醇洗滌幾次，然后用乙醚 洗滌，并干燥，產(chǎn)生含磷酸加成物5f。
22本文所用的術(shù)語"包含"(及其各種語法變形)用來指"有"("having")或"包括"("including")的包含性意義，而不是"僅由...組成"("consistingonly of')的排它的意義。本文所用的術(shù)語"一O)"和"該(the)"應(yīng)理解為
包含復(fù)數(shù)以及單數(shù)。
前面的描述舉例說明和描述了本發(fā)明。另外，本發(fā)明只顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但是，如上所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明能夠在本文表達(dá)的概念的范圍內(nèi)進(jìn)行與上面的教導(dǎo)和/或相關(guān)領(lǐng)域的技能或知識一致的改變或修飾。以上描述的實施方式意在進(jìn)一步解釋實施本發(fā)明的最佳方式，并使得本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠按照這些或其它實施方式和以這里公開的特定應(yīng)用或用途所需要的各種修飾來利用本發(fā)明。因此，本說明書無意將本發(fā)明限制為本文公開的形式。另外，所附權(quán)利要求書應(yīng)解釋為包括替代的實施方式。
說明書中引用的所有公開出版物、專利和專利申請引入本文作為參考，且對于任何和所有目的，就像各個獨(dú)立的公開出版物、專利或?qū)＠暾執(zhí)貏e地、單獨(dú)地說明引入作為參考一樣。遇到不一致的情況，以本/>開為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種碳納米管或富勒烯與分子夾的π-π復(fù)合物。
2. 權(quán)利要求1所述的復(fù)合物，其中，所述分子夾為多并苯與親二烯 體的狄爾斯-阿德耳加成物。
3. 權(quán)利要求l所述的復(fù)合物，為碳納米管的復(fù)合物。
4. 權(quán)利要求2所述的復(fù)合物，其中，所述多并苯選自<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>其中，R!、 R2、 R3、 R4、 Rs和R6各自獨(dú)立地選自氫、烷基、硅烷基、鹵素和烷氧基。
5. 權(quán)利要求2所述的復(fù)合物，其中，所述多并苯選自蒽、并四苯、 并五苯、并六苯和并七苯。
6. 權(quán)利要求2所述的復(fù)合物，其中，所述親二烯體選自<formula>formula see original document page 4</formula>其中，r和r'各為環(huán)脂族環(huán)或烷基。
7. 權(quán)利要求2所述的復(fù)合物，其中，所述加成物為并五苯與馬來酰 亞胺的《火爾斯-阿德耳加成物。
8. 權(quán)利要求1所述的復(fù)合物，其中，所述納米管或富勒烯與加成 物的摩爾比為大約1:1到大約1:1000。
9. 權(quán)利要求1所述的復(fù)合物，其中，所述碳納米管或富勒烯具有 大約0.5-大約2.5納米的直徑。
10. 權(quán)利要求1所述的7l-兀復(fù)合物在水或有機(jī)溶劑中的分散體。
11. 權(quán)利要求IO所述的分散體，其中，所述有機(jī)溶劑選自氯仿、笨、 甲苯、二曱苯、二氯苯、N，N-二曱基曱酰胺、丙二醇和曱醚醋酸酯。
12. 權(quán)利要求IO所述的分散體，為碳納米管的復(fù)合物。
13. 權(quán)利要求IO所述的分散體，其中，所述多并苯選自其中，R2、 R3、 R4、 Rs和R6各自獨(dú)立地選自氫、烷基、硅烷基、卣素和烷氧基。
14. 權(quán)利要求IO所述的分散體，其中，所述多并苯選自蒽、并四苯、并五苯、并六苯和并七苯。
15. 權(quán)利要求IO所述的分散體，其中，所述親二烯體選自<formula>formula see original document page 6</formula>其中，R和Ri各為環(huán)脂族環(huán)或烷基。
16. 權(quán)利要求IO所述的分散體，其中，所述加成物為并五苯與馬來 酰亞胺的狄爾斯-阿德耳加成物。
17. 權(quán)利要求IO所述的分散體，其中，所述納米管或富勒烯與加 成物的重量比為大約1:1到大約1:100。
18. 權(quán)利要求IO所述的分散體，其中，所述納米管或富勒烯具有 大約0.5-大約2.5納米的直徑。
19. 一種制造物品的方法，包括在襯底上沉積權(quán)利要求1所述的丌-兀 復(fù)合物的層。
20. 權(quán)利要求19所述的方法，包括在金屬或金屬氧化物襯底上進(jìn)行選4奪性沉積。
21. 權(quán)利要求19所述的方法，包括由碳納米管或富勒烯與多并苯和 親二蜂體的狄爾斯-阿德耳加成物的兀-兀復(fù)合物在水或有機(jī)溶劑中的分散體進(jìn)行沉積。
22. 權(quán)利要求19所述的方法，包括通過在襯底上選擇性地沉積所述復(fù)合物，然后沉積電接觸點(diǎn)，或通過在含有電接觸點(diǎn)的襯底上選擇性 地沉積所述復(fù)合物而制造電子裝置。
23. 權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述裝置為FET。
24. 權(quán)利要求22所述的方法，為碳納米管的復(fù)合物。
25. 權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述多并苯選自其中，&、 R2、 R3、 R4、 Rs和R6各自獨(dú)立地選自氫、烷基、石圭烷基、卣素和烷氧基。
26. 權(quán)利要求19所述的方法，其中 并五苯和并六苯。
27. 權(quán)利要求19所述的方法，其中<formula>formula see original document page 8</formula>所述多并苯選自蒽、并四苯、所述親二烯體選自<formula>formula see original document page 8</formula>其中，r和W各為環(huán)脂族環(huán)或烷基。
28. 權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述加成物為并五苯與馬來酰 亞胺的狄爾斯-阿德耳加成物。
29. —種包含襯底和碳納米管或富勒烯與多并苯和親二烯體的狄爾 斯-阿德耳加成物的復(fù)合物的層的物品。
30. 權(quán)利要求29所述的物品，其中，所述襯底包括金屬氧化物。
31. 權(quán)利要求29所述的物品，為進(jìn)一步包含電接觸點(diǎn)的電子裝置。
32. —種按照直徑分離碳納米管或富勒烯的方法，包括(a) 制備權(quán)利要求l所述的分子夾在溶劑中的溶液；(b) 超聲處理碳納米管或富勒烯在步驟(a)的溶液中的懸浮液；(c) 離心處理經(jīng)過超聲處理的步驟(b)的溶液；(d)分離步驟(C)的溶液的上層清液和沉淀。
33. 權(quán)利要求32所述的分離方法，其中，分子夾為多并苯和親二烯 體的狄爾斯-阿德耳加成物。
34. 權(quán)利要求33所述的分離碳納米管的方法，其中，所述多并笨 選自蒽、并四笨、并五笨、并六苯和并七苯。
35. 權(quán)利要求33所述的分離碳納米管的方法，其中，所述親二烯體 選自<formula>formula see original document page 9</formula>
36.權(quán)利要求32所述的分離碳納米管的方法，其中，所述分子夾選自<formula>formula see original document page 10</formula>其中，在結(jié)構(gòu)l、 3和4中的x選自-CH2-、 -CHR-、 -NH-、 -NR-或-O-。
37. —種制造物品的方法，包括(a) 在襯底上沉積分子夾的單層，其中，所述分子夾含有至少一個選 自-SH、 -NC、 -P03H2、 -CONHOH或-C02H的末端官能團(tuán)；(b) 將得自步驟(a)的所述襯底浸入碳納米管在溶劑中的分散體中；和(c) 用溶劑從襯底洗去未附著的碳納米管。
38. 權(quán)利要求37所述的制造物品的方法，其中，所述分子夾為多并 苯與具有至少一個選自-SH、 NC、 P03H2、 -CONHOH或C02H的末端基團(tuán) 的親二烯體的狄爾斯-阿德耳加成物。
39. 權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述加成物具有預(yù)選的二面角 和其外環(huán)間距離，且其中，具有預(yù)選的直徑的碳納米管或富勒烯通過所 述加成物錨定于所述襯底上，其進(jìn)一步包括將非理想直徑的碳納米管或 富勒烯從所述襯底上洗去。
40. 權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述加成物具有大約120。的二 面角和大約0.5-2.5 nm的外環(huán)間距離。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過與分子夾的非共價π-π相互作用按照直徑分離碳納米管或富勒烯的方法。分子夾通過多并苯與各種親二烯體的狄爾斯-阿德耳反應(yīng)制備。碳納米管與分子夾的π-π復(fù)合物也用于碳納米管和富勒烯在襯底上的選擇性定位。
文檔編號C01B31/02GK101489927SQ200780027452
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者A·阿弗扎利-阿達(dá)卡尼, C·R·卡根, R·特羅姆波 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司