单晶金微片、其制造方法和包含其的装置

本发明总体上涉及金微粒以及包括其的制品，诸如传感器。

背景技术：

1、基于溶液的化学过程在几十年前就被确立为纳米材料(纳米等离子体和半导体)自下而上生长的成功策略。如今，它是制造具有控制良好的形状、尺寸、成分和差异的几乎所有类型纳米材料的主要合成路线。

2、作为精确等离子体纳米结构的基础，2d单晶金片的形成特别有吸引力，用于传输无晶界或缺陷的光学信号，以及用于具有边际欧姆损失的相关强烈增强局部场。因此，这些2d结构将光子学和电子学二者在同一芯片上的优越技术优势结合在一起。

3、然而，据我们所知，用于制造2d单晶金片的可靠且经济高效的步骤以前没有描述过。因此，对于制造微米尺寸的2d单晶金片的方法存在未满足的需求，其尤其适合用作等离子体表面。

4、上述相关技术的实例及其相关局限性旨在是说明性的而不是排他性的。通过阅读说明书和研究附图，相关技术的其他局限性对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。

技术实现思路

1、以下实施方式及其方面结合系统、工具和方法进行了描述和说明，这些系统、工具和方法旨在是示例性和说明性的，而非限制范围。

2、本发明的一些方面涉及传感器，其包括：基板；以及附着在基板上的金图案，其中金图案由多个重复单元制成，每个单元由至少一条宽度在100至500纳米之间、长度在1至50微米之间的线组成，并且其中两个相邻单元之间的第一距离在50至1000nm之间，并且其中图案中的所有线都来自单晶的金微粒，因此，具有相对于基板相同的晶体学取向。

3、在一些实施方式中，每个单元包括多于两条线或一条线中的多于两个线段，并且其中两条线或两个线段之间的第二距离在1至50nm之间。

4、在一些实施方式中，基于特定波长的所需光吸收确定第二距离。在一些实施方式中，确定第二距离以使传感器产生特定波长的表面等离子体激元。

5、在一些实施方式中，第一距离基于特定波长的所需光吸收确定。在一些实施方式中，图案为三维(3d)图案。在一些实施方式中，图案的厚度在10至100nm之间。在一些实施方式中，基板为选自硅晶片、玻璃、聚合物、二氧化硅和任何陶瓷材料的介电基板。

6、在一些实施方式中，传感器进一步包括附着至金图案的抗体。在一些实施方式中，抗体通过硫键共价附着至金图案。

7、在一些实施方式中，传感器进一步包括结合到所述金图案表面的分子，该分子选自：取代或未取代的巯基烷基、巯基芳基、巯基烷芳基、二烷基硫醚、二芳基硫醚或其组合。

8、在本发明的一个方面，提供了一种微粒，其中按重量计至少99.999％的微粒由单晶金组成；微粒颗粒的表面积在0.006mm2和1mm2之间；微粒颗粒的厚度为在10至100nm之间。

9、在一个实施方式中，微粒的宽度尺寸或长度尺寸在0.5um和300um之间。

10、在一个实施方式中，微粒是二维(2d)微粒。

11、在一个实施方式中，微粒为均匀层的形式。

12、在一个实施方式中，均匀层是单层。

13、在一个实施方式中，均匀层的表面粗糙度在0.1至2nm之间。

14、在一个实施方式中，微粒体的介电常数在0.3和0.7之间。

15、在一个实施方式中，微粒进一步包括结合至微粒表面的分子。

16、在一个实施方式中，分子包括硫醇基团，其包括取代或未取代的巯基烷基、巯基芳基、巯基烷芳基、二烷基硫醚、二芳基硫醚或其组合。

17、在一个实施方式中，分子包括单层形式的多个分子。

18、在一个实施方式中，结合是通过共价键或离子键。

19、在一个实施方式中，微粒的特征在于对选自以下基板的粘性：硅、玻璃、金属、电介质材料和半导体，包括其任意组合。

20、在一个实施方式中，微粒的特征在于，形状选自：三角形、六边形、截头三角形或其任意组合。

21、在一个实施方式中，微粒配置为生成表面等离子体激元。

22、在另一个方面，存在一种制品，其包括与本发明的微粒接触的基板。

23、在一个实施方式中，制品包括结合到微粒表面的单层分子。

24、在一个实施方式中，分子包括取代或未取代巯基烷基、巯基芳基、巯基烷芳基、二烷基硫醚、二芳基硫醚或其组合。

25、在一个实施方式中，制品配置为产生直流电摩擦电。

26、在另一个方面，存在一种制造本发明的微粒的方法，其包括a.提供包含金盐、还原剂和溶剂的反应混合物；b.将反应混合物置于25至150℃的温度下，持续60min至5h的时间段；c.将反应混合物老化60min至7天的时间段，从而获得微粒；其中：金盐包含au(iii)阳离子；还原剂能够将au(iii)阳离子还原至元素态；其中反应混合物中金盐的浓度在0.03至0.3mm之间。

27、在一个实施方式中，还原剂在反应混合物中的浓度为在0.19至10m之间。

28、在一个实施方式中，还原剂包括苯胺。

29、在一个实施方式中，溶剂包括极性溶剂。

30、在一个实施方式中，极性溶剂包括二醇、醇或两者。

31、在一个实施方式中，金盐包括haucl4，包括其任意水合物。

32、除了上述示例性方面和实施方式之外，通过参考附图和研究以下具体实施方案，进一步的方面和实施方式将变得显而易见。

技术特征：

1.一种传感器，其包括：

2.根据权利要求1所述的传感器，其中每个单元包括多于两条线或一条线中的多于两个线段，其中所述两条线或所述两个线段之间的第二距离为1至50nm。

3.根据权利要求2所述的传感器，其中基于特定波长的所需光吸收来确定所述第二距离。

4.根据权利要求2所述的传感器，其中确定第二距离以使所述传感器产生特定波长下的表面等离子体激元。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器，其中基于特定波长的所需光吸收来确定所述第一距离。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器，其中所述图案是三维(3d)图案。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器，其中所述图案的厚度为10至100nm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器，其中所述基板为选自硅晶片、玻璃、聚合物、二氧化硅和任何陶瓷材料的介电基板。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器，其进一步包括附着至所述金图案的抗体。

10.根据权利要求9所述的传感器，其中所述抗体是通过硫键共价附着至所述金图案。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器，其包括结合至所述金图案的表面的分子，所述分子选自：取代的或未取代的巯基烷基、巯基芳基、巯基烷芳基、二烷基硫醚、二芳基硫醚或其组合。

12.一种微粒，其中：

13.根据权利要求12所述的微粒，其中所述微粒的宽度尺寸或长度尺寸为0.5um和300um。

14.根据权利要求12和13中任一项所述的微粒，其中所述微粒是二维(2d)微粒。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的微粒，其为均匀层的形式。

16.根据权利要求15所述的微粒，其中所述均匀层为单层。

17.根据权利要求15和16中任一项所述的微粒，其中所述均匀层的表面粗糙度为0.1至2nm。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的微粒，其中所述微粒的介电常数为0.3至0.7。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的微粒，其进一步包括与所述微粒的表面结合的分子。

20.根据权利要求19所述的微粒，其中所述分子包含硫醇基，所述硫醇基包含取代或未取代的巯基烷基、巯基芳基、巯基烷芳基、二烷基硫醚、二芳基硫醚或其组合。

21.根据权利要求19或20中任一项所述的微粒，其中所述分子包括单层形式的多个分子。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的微粒，其中所述结合是通过共价键或通过离子键。

23.根据权利要求12至22中任一项所述的微粒，其中所述微粒的特征在于对基板的粘附性，所述基板选自硅、玻璃、金属、介电材料和半导体，包括其任何组合。

24.根据权利要求12至23中任一项所述的微粒，其中所述微粒的特征在于形状选自三角形、六边形、截头三角形或其任意组合。

25.根据权利要求12至24中任一项所述的微粒，其中所述微粒配置为生成表面等离子体激元。

26.一种制造根据权利要求12至25中任一项所述的微粒的方法，其包括：

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述还原剂在所述反应混合物中的浓度为0.19至10m。

28.根据权利要求26和27中任一项所述的方法，其中所述还原剂包括苯胺。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的方法，其中所述溶剂包括极性溶剂。

30.根据权利要求26至29中任一项所述的方法，其中所述极性溶剂包括二醇、醇或两者。

31.根据权利要求25至29中任一项所述的方法，其中所述金盐包括haucl4，包括其任意水合物。

技术总结本发明公开了一种传感器。该传感器包括基板和附着至基板的金图案，其中金图案由多个重复单元制成，每个单元由至少一条宽度为100至500nm、长度为1至50μm的线制成，并且其中两个相邻单元之间的第一距离为50至1000nm，以及其中图案中的所有线都源自单晶金，因此，相对于基板具有相同的晶体学取向。技术研发人员：M·Y·巴舒提受保护的技术使用者：本-古里安大学B.G.内盖夫技术和应用公司技术研发日：技术公布日：2024/2/8