处理纳米晶体的方法以及包括该处理过的纳米晶体的组合物、器件和系统技术方案

处理纳米晶体以除去过量的游离的和结合的有机物质，特别是除去合成过程中所用的表面活性剂的方法，以及得到的可以物理、电和化学方式整合到终端用品中的纳米晶体组合物、器件和系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种纳米结构。本专利技术具体涉及一种处理纳米晶体的方法，以及包括此处理过的纳米晶体的组合物、器件和系统。
技术介绍
“纳米技术”的世界这一说法被将其发展视为下一个伟大的技术革命的人们所称颂，同时又被另一些认为其仅仅是一种吸引风险投资的最新流行(buzz-word)技术而已的人所嘲讽。虽然他们对于该技术的前景看法不一，但是两方阵营的成员都提出了许多共同的论点，例如如果纳米技术能够实现它的前景，必将受到人们的欢迎。特别需要注意到的是，虽然两方阵营的人都倾向于承认纳米材料通常具有独特的且潜在有价值的性质，例如，结构、电、光电和热电方面的性质，但是科学家和最终使用者或客户利用这些独特且有价值的性质的能力会成为实现这些材料所有益处的主要障碍。例如，虽然纳米线基的电子电路可以给电子工业带来潜在的广泛的利益，但是与这些材料界面连接以产生此类新型且改进的电路的问题却没有取得很大的成功，只有几个显著的例外参见，例如Duan等人，Nature 425274-278(2003)。在纳米线电子学中，无法利用纳米材料的优点主要是物理上的问题，因为材料的尺寸是如此之小，以至于要在高强度(robust)可重复性制造工艺中产生物理或电的实际接触变得更为困难。最近，尽管纳米材料具有非常有前景的理论的能量转化率，但是基于先前所述的纳米材料的光生伏打器件却一点也没能实现预期的效率，这主要是因为无法成功且完全地将此类材料整合到光生伏打电池中，从而利用其转化的能量。在此情况下，认为之所以无法利用该材料的性质，至少部分的是因为化学问题，涉及连接所需要通过的纳米材料的表面，以及纳米材料在其特别的复合环境中有效地起作用的能力。无论是纳米材料的电连接性或化学整合性的功能，要意识到需要进行处理，以产生更易于整合的纳米晶体群(population)，以及纳米晶体群本身。本专利技术满足这些需要和各种其它要求。
技术实现思路
本专利技术一般涉及一种更完全地处理纳米晶体，以提高尤其是纳米晶体和周围环境之间电相互作用和物理相互作用的效率的方法。例如，本专利技术提供一种处理纳米晶体的方法，该方法可以用来除去纳米晶体上过量的游离和/或结合的表面活性剂。引入此类处理过的纳米晶体的组合物也是本专利技术的一个特点。第一类一般的实施方式提供了处理纳米晶体的方法。在这些方法中，使纳米晶体置于可使其溶解的第一溶剂中。纳米晶体具有一个总量的表面活性剂与之相关联(associate)，表面活性剂的总量包括游离表面活性剂的量和与纳米晶体结合的表面活性剂的量。通过向所述第一溶剂加入极性高于第一溶剂的第二溶剂以产生一种所述纳米晶体在其中不溶解的沉淀溶剂混合物，从而得到沉淀纳米晶体。将沉淀纳米晶体从具沉淀溶剂混合物中分离出来，然后加入可使沉淀纳米晶体溶解在其中的第三溶剂，使纳米晶体再溶解。表面活性剂通常在至少第二溶剂和沉淀溶剂混合物中是可溶的。沉淀、分离和再溶解步骤任选重复若干次，例如，根据选择好的重复次数进行重复和/或直到纳米晶体达到所需的纯度水平。例如，沉淀、分离和再溶解的步骤可重复两次或更多次，三次或更多次，四次或更多次，五次或更多次，甚至是六次或更多次。在另一个例子中，沉淀、分离和再溶解的步骤可以一直重复，直到与纳米晶体所关联的游离的表面活性剂的量小于与纳米晶体相关联的表面活性剂的总量的5％、1％、0.5％，或者甚至是小于0.1％为止。在某些实施方式中，至少在再溶解步骤中的一步之后对纳米晶体进行检测，以确定剩余的与纳米晶体相关联的游离的表面活性剂的量。在某些实施方式中，第一溶剂包括单一的溶剂；在其它一些实施方式中，第一溶剂包括极性溶剂和极性较低的溶剂的混合物。通常，该极性溶剂与第二溶剂是相同的。该极性溶剂基本上可以是任何合适的极性溶剂，包括，但不限于，醇(例如，甲醇或乙醇)、乙酸酯(例如，乙酸乙酯)或酮(例如，丙酮)。在一类实施方式中，极性溶剂是具有至少两个碳原子的醇(例如，异丙醇或丁醇)。类似地，极性较低的溶剂基本上可以是任何合适的溶剂，包括，但不限于，氯仿、甲苯、烷烃(例如，己烷)和苯。通常第一溶剂中极性较低的溶剂对极性溶剂的比例在约3∶1至约10∶1(体积∶体积)之间。例如，第一溶剂中极性较低的的溶剂对极性溶剂的比例通常大于3∶1，大于4∶1或约4∶1。类似地，沉淀溶剂混合物中极性较低的溶剂对极性较高的溶剂的比例(即，第二溶剂加上第一溶剂中所包括的极性溶剂)通常在约2∶1至约1∶2(体积∶体积)之间。例如，沉淀溶剂混合物中极性较低的溶剂对极性较高的溶剂的比例可以是小于或等于2∶1，例如，小于或等于1∶1。通常，沉淀溶剂混合物中第一溶剂对第二溶剂的比例在约2∶1至约1∶2(体积∶体积)之间。例如，在一类实施方式中，沉淀溶剂中第一溶剂对第二溶剂的比例为小于或等于2∶1(例如，小于或等于1∶1)。第一溶剂基本上可以是任何非极性或相对非极性的溶剂。合适的第一溶剂包括，但不限于，氯仿、甲苯和烷烃(例如，己烷)和苯。类似地，第二溶剂基本上可以是任何极性或相对极性的溶剂。合适的第一溶剂包括，但不限于，醇(例如，甲醇，或优选至少具有两个碳原子的醇，诸如乙醇、异丙醇和丁醇)、乙酸酯(例如，乙酸乙酯)和酮(例如，丙酮)。第三溶剂可以(但不必需)与第一溶剂相同。另一类一般的实施方式提供了从纳米晶体上除去过量的结合的表面活性剂的方法。在这些方法中，提供含有纳米晶体溶解在其中的溶液。纳米晶体具有一个总量的表面活性剂与之相关联，表面活性剂的总量包括游离的表面活性剂的量和结合的表面活性剂的量。溶液中游离的表面活性剂的量小于表面活性剂总量的10％(例如，小于表面活性剂总量的5％、1％或0.1％)。向所述纳米晶体中加碱，该碱与结合的表面活性剂形成不溶性盐。将该不溶性盐从溶解在溶液中的纳米晶体中分离出来，得到具有从局部单层至双层的表面活性剂与之相结合的纳米晶体。可通过对纳米晶体和不溶的盐进行离心操作，并从不溶的盐的小球中倾析出溶解在溶液中的纳米晶体，而将不溶的盐从溶解在溶液中的纳米晶体中分离出来。各种合适的碱是本领域中已知的。例子包括，但不限于，吡啶、苯胺、联吡啶(bypyridine)、哌啶、咪唑、二乙胺、三乙胺和二异丙胺，这些碱通常以碱对纳米晶体溶液的比例大于1∶1(体积∶体积)，例如大于2∶1或者甚至大于3∶1的量加入。而另一类一般的实施方式提供了处理纳米晶体的方法。在这些方法中，使纳米晶体置于可使其溶解的第一混合物中。第一混合物包括第一溶剂和/或在其中合成纳米晶体的反应混合物。通过向第一混合物中加入第二溶剂，得到纳米晶体不溶于其中的第二混合物来使纳米晶体沉淀，从而得到沉淀纳米晶体，然后再将其从第二混合物中分离出来。通过至少加入第一溶剂来重新溶解已沉淀的纳米晶体，得到第三混合物。调节第三混合物的极性，得到纳米晶体在其中是不溶的第四混合物，从而得到沉淀纳米晶体。将沉淀纳米晶体从第四混合物中分离出来。再溶解、沉淀和分离步骤一直重复，直到当纳米晶体重新溶解在第一溶剂时，游离的表面活性剂的量小于总表面活性剂量的5％为止，其中总表面活性剂的量包括游离的表面活性剂的量和与纳米晶体结合的表面活性剂的量。较佳地，再溶解、沉淀和分离步骤一直重复，直到游离的表面活性剂的量小于总表面活性剂量的1％、0.5％，或更优选小于0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理纳米晶体的方法，其包括：使纳米晶体置于可使其溶解的第一溶剂中，纳米晶体具有一个总量的表面活性剂与之相关联，该表面活性剂的总量包括游离的表面活性剂的量和与纳米晶体结合的表面活性剂的量；通过向所述第一溶剂加入极性高于第一 溶剂的第二溶剂以产生一种所述纳米晶体在其中不溶解的沉淀溶剂混合物，使纳米晶体沉淀，从而得到沉淀纳米晶体；　将沉淀纳米晶体从沉淀溶剂混合物中分离出来；以及通过向沉淀纳米晶体中加入可使沉淀纳米晶体溶解在其中的第三溶剂，使纳米晶体 再溶解。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E西尔，M布勒堤，JA怀特佛德，A麦瑟，
申请(专利权)人：奈米系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]