TWI833002B - 金屬奈米結構之合成中的形態控制 - Google Patents
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Abstract
一種金屬奈米結構之合成中的控制形態的方法。該方法包含提供第一階段反應混合物，其中該第一階段反應混合物包含多元醇溶劑、包覆劑、及鹵鹽。該方法包含將該第一階段反應混合物加熱至反應溫度。該方法包含添加第二階段反應混合物至經加熱的該第一階段反應混合物以提供合併的混合物，其中該第二階段反應混合物包含溶解於多元醇溶劑中的金屬鹽。該方法包含使該合併的混合物中的反應進行一段總反應時間。該第二階段反應混合物係在小於該總反應時間之10%的時距內添加至該第一階段反應混合物。
Description
本發明係關於金屬奈米結構之合成以及由該金屬奈米結構所製備的透明導電。
透明導電包含光學透明且導電的膜。目前銀奈米線(AgNW)的重要應用之一係用於形成電子裝置的透明導電(TC)層，電子裝置係例如觸控面板、光伏打電池、平面液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)等。各種技術已基於一或多個如導電奈米結構之導電媒介製備透明導電。一般而言，導電奈米結構形成具有長程互連性的滲透網絡(percolating network)。
隨著使用透明導電的應用數目持續增加，需要改善的製備方法以滿足導電奈米結構的需求。TC層的電性質及光學性質強烈取決於形成滲透網絡的導電奈米線的實體尺寸。傳統製備方法對於導電奈米線的性質(例如長度、直徑、及長寬比(aspect ratio))並無法提供充足的控制。
根據一方案，本發明提供一種金屬奈米結構之合成中的控制形態的方法。該方法包含提供第一階段反應混合物，其中該第一階段反應
混合物包含多元醇溶劑、包覆劑(capping agent)、及鹵鹽(halide salt)。該方法包含將該第一階段反應混合物加熱至反應溫度。該方法包含添加第二階段反應混合物至經加熱的該第一階段反應混合物以提供合併的混合物，其中該第二階段反應混合物包含溶解於多元醇溶劑中的金屬鹽。該方法包含使該合併的混合物中的反應進行一段總反應時間。該第二階段反應混合物係在小於該總反應時間之10%的時距內添加至該第一階段反應混合物。
以上概述呈現簡要摘述以提供對於本文所述之系統及/或方法之一些方案的基本理解。此概述並非本文所述之系統及/或方法的廣泛說明。其並非旨在指出關鍵/重要元件或勾劃此系統及/或方法的範圍。其唯一目的係在於以簡化形式呈現一些概念以作為下文呈現之更詳細說明的前言。
100:方法
102、104、106、108:步驟
儘管本文呈現的技術可以各種替代形式實施，圖式中描繪的特定實施態樣僅為補充本文所提供之說明的幾個實例。該等實施態樣不應被理解為限制性的，例如限制所附申請專利範圍。
所揭露之標的可採取特定部件及部件之安排的實體形式，其實施態樣將詳細描述於本說明書以及描繪於構成說明書之一部分的所附圖式中，其中：
第1圖呈現根據本發明之方法的一個實例。
第2A圖為根據實施例1中所概述之細節製備的先前技術的銀奈米線網絡，於60,000放大倍率下的SEM影像。
第2B圖為根據實施例2中所概述之細節製備的先前技術的銀奈米線網絡，於60,000放大倍率下的SEM影像。
第2C圖為根據本發明且於實施例3概述之所製備的銀奈米線網絡，於60,000放大倍率下的SEM影像。
第2D圖為根據本發明且於實施例4概述之所製備的銀奈米線網絡，於60,000放大倍率下的SEM影像。
第2E圖為根據本發明且於實施例5概述之所製備的銀奈米線網絡，於60,000放大倍率下的SEM影像。
第3圖為實施例1及2(先前技術)及本發明方法實施例3至5所各自形成的滲透奈米線網絡中，奈米線寬度/直徑之出現頻率的圖。
第4圖為實施例1及2(先前技術)及本發明方法實施例3至5所形成的滲透奈米線網絡，其奈米線的長度分布圖。
以下將參照所附圖式更完整地描述本發明標的，圖式構成說明書之一部分且說明性地顯示特定例示實施態樣。本說明書並不旨在作為已知概念之廣泛或詳細的探討。相關領域中具通常知識者普遍已知的細節可能被省略，或以摘述的方式來處理。
本文中的特定用語僅係基於方便而使用，且不應被視為所揭露之標的之限制。本文所用之相關文字最佳係參照圖式來理解，其中類似
之元件符號係用於指出類似或相似的項目。另外，在圖式中，特定特徵可能以稍微概略的形式示出。
以下標的可以各種不同形式實施，例如方法、裝置、元件、及/或系統。因此，此標的並不旨在建構為受限於本文所列作為實例的任何說明性實施態樣。而是，本文中提供實施態樣僅為說明性的。這些實施態樣可例如有硬體、軟體、韌體、或其任何組合之形式。
本文提供一種金屬奈米結構之合成中的控制形態的方法。該方法包含提供第一階段反應混合物，其中該第一階段反應混合物包含多元醇溶劑、包覆劑、及鹵鹽。該方法包含將該第一階段反應混合物加熱至反應溫度。該方法包含添加第二階段反應混合物至經加熱的該第一階段反應混合物以提供合併的混合物，其中該第二階段反應混合物包含溶解於多元醇溶劑中的金屬鹽。該方法包含使該合併的混合物中的反應進行一段總反應時間。該第二階段反應混合物係在小於該總反應時間之10%的時距內添加至該第一階段反應混合物。
此種奈米結構可為導電性且用於在裝置中形成奈米結構的滲透導電網絡。如本文所用，「導電奈米結構」或「奈米結構」一般係指導電性奈米尺寸結構，例如其至少一維度係小於500奈米、或小於250奈米、100奈米、50奈米、或25奈米。一般而言，奈米結構係由金屬材料製成，金屬材料係例如元素金屬(如過渡金屬)或金屬化合物(如金屬氧化物)。金屬材料亦可為雙金屬材料或金屬合金，其包含二或更多種類的金屬。合適的金屬包括但不限於銀、金、銅、鎳、鍍金的銀、鉑、及鈀。
奈米結構可為任何形狀或幾何形式。給定之奈米結構的形態可以簡化的方式藉由其長寬比來界定，其中長寬比為奈米結構之長度相對於直徑的比。例如，某些奈米結構為等向性地成形(即，長寬比=1)。典型的等向性奈米結構包括奈米粒子。在較佳實施態樣中，奈米結構為異向性地成形(即，長寬比≠1)。異向性奈米結構通常沿其長度具有縱向軸。例示性異向性奈米結構包括奈米線、奈米棒(nanorod)、及奈米管，如本文所定義。
奈米結構可為實心或中空。實心奈米結構包括例如奈米粒子、奈米棒、及奈米線(「NW」)。NW通常係指長且薄的奈米結構，其具有長寬比為大於10、較佳大於50、更佳大於100、且最佳大於200。一般而言，奈米線的長度係大於500奈米、大於1微米、大於5微米、或大於10微米。在一實例中，NW係介於5微米至10微米範圍內。「奈米棒」通常為短且寬的異向性奈米結構，其具有長寬比為不大於10、不大於50、不大於100，或不大於200。雖然本發明可應用於製備任何種類的奈米結構，但為了簡潔起見，將描述銀奈米線(「AgNW」或簡稱為「NW」)之合成以作為實例。然而，應理解本發明並不限於此，且本發明涵蓋各種奈米結構、金屬等。
TC層的電性質及光學性質係強烈取決於NW的實體尺寸，即，其長度及直徑，且更概括而言，其長寬比。具有較大長寬比的NW形成更有效的導電網絡，其藉由允許較低的線密度來對於給定之膜電阻率達成較高的透明度。由於每個NW可被視為一導電，各自NW長度及直徑將會
影響整體NW網絡的導電性，且因此影響最終膜的導電性。例如，隨著奈米線變得更長，形成導電網絡所需的奈米線更少；且隨著NW變得更薄，NW的電阻率增加，此使得所形成的膜對於給定數目的NW而言更不導電。
類似地，NW長度及直徑將會影響TC層的光學透明性及光散射(霧度)。由於奈米線僅佔膜非常少部分，NW網絡為光學透明的。然而，奈米線會吸收及散射光，因此NW長度及直徑將會很大部分地決定導電NW網絡的光學透明性及霧度。一般而言，較薄的NW能夠增加透射及降低TC層中的霧度，這些對於電子應用是理想的性質。
另外，TC層中的低長寬比的奈米結構(合成製程中的副產物)會造成增加的霧度，因為這些結構會散射光而對網絡的導電性無貢獻。由於製備金屬奈米結構的合成方法通常會製造出包含多種奈米結構形態(理想及不理想)的組合物，因此需要純化此種組合物以提升高長寬比奈米結構的保留。
然而，NW可被以越來越小的直徑(例如數十奈米之範圍)合成，且這些較小直徑緊密地與不欲的副產物(如低長寬比奈米結構)之尺寸相符。由於NW與副產物之間之尺寸、組成、及結構的相似性，純化高長寬比NW以用於高品質TC膜是很困難的。合成具有均勻長度及寬度分布的NW有助於純化此種高長寬比奈米結構的能力，因為此種均勻的群體表現最相似，且能允許相較於低長寬比副產物地對高長寬比NW最具選擇性的純化條件。因此，理想的是發展製備具有均勻長度及寬度分布的高長
寬比NW的方法，及/或相較於其他低長寬比奈米結構有利於NW形成的方法。
一旦純化，所保留之高長寬比NW可用於形成具有所欲電性質及光學性質的TC。
因此，有利的是發展製備相較於目前技術水準較佳之較薄或較長、或更佳之較薄且較長的NW之受控制的合成方法。還較佳的是，這些合成方法製備出具有均勻長度及寬度分布的NW。最終，較佳的是發展相較於其他低長寬比奈米結構更有利於製備NW的合成方法。
本文描述控制NW之製備以符合所述標準的方法。
根據一些實施態樣，導電NW可藉由改善TC膜之光學性質的合成方法製備。本合成方法藉由如下步驟控制NW的長度及寬度分布且同時獲得高產率的奈米線：使用多元醇線合成反應物組合物，引入各種不同的添加劑，以及使用多元醇線合成方法步驟及條件。
所得的結果是一種獨特的NW長度及寬度分布，其在反應中以NW對低長寬比奈米結構之高比例混合。隨後用於進一步去除低長寬比奈米結構的純化(例如沉降過程方法)可維持這種獨特的NW長度及直徑分布以併入至最終TC材料中。
在一些測試樣品中，乙二醇(EG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氯化鈉(NaCl)、溴化鈉(NaBr)、及硝酸銀(AgNO3)係在混合物中
混合，然後在氮氣覆層(nitrogen blanket)下加熱至生成銀奈米結構之混合物的反應溫度。一旦反應完成，則從加熱中移除，反應完成係定義為當多數(>90%)銀離子(Ag+)被還原成銀金屬(Ag0)時。銀離子濃度係藉由對反應期間取得之反應混合物的等分試樣進行電位滴定法來監測。粗混合物係藉由如下表徵：掃描式電子顯微鏡(SEM)以量測NW寬度，以及暗場(DF)顯微鏡搭配訂製之影像分析軟體以量測NW長度及低長寬比副產物對高長寬比NW的比例。該等測試樣品代表用於控制NW寬度及長度分布、及/或NW對副產物之比例的不同策略。每個測試樣品的平均NW寬度、長度、及低長寬比副產物(即，「退件品(Objects)」)對NW的比例係統整於表1。
在反應的內涵中，計時可以多種方式定義。在一實施態樣中，計時可指反應的總時間，因此以下稱為「總反應時間」。或者，計時可指發生於由反應起始及結束所界定之時間段之內的特定時間點。最後，計時可指一或多種反應劑加入反應器及/或反應混合物的「添加時間」。
在多元醇反應的許多先前技術實例中，銀鹽係於反應起始時、伴隨其他反應劑、在加熱混合物之前添加。一般而言，在這些實例中，銀鹽加入至反應混合物的添加時間係未定義的。
或者，在其他先前技術實例中，銀鹽僅於反應混合物被加熱至反應溫度時添加。一般而言，在這些實例中，銀鹽加入至反應混合物的添加時間係相對長，即大於總反應時間之10%。
本發明提供的是，藉由謹慎控制時間點及銀鹽的添加時間使得可達成精準控制NW寬度及長度分布。在一實例中，本發明呈現出，將銀鹽的添加時間限制至小於總反應時間之10%可使得反應中形成的NW之數目增加(相對於低長寬比副產物)，以及所形成的NW之平均直徑降低。
將添加時間限制至小於總反應時間之10%可被稱為「短」、「快」、或其他類似的表述方式。截然不同地，大於總反應時間之10%的添加時間可被稱為「慢」、「長」、或其他類似的表述方式。應理解，使添加時間小於10%係本發明之一方案。本發明之其他方案為：使添加時間小於總反應時間之5%、使添加時間小於總反應時間之2.5%、使添加時間小於總反應時間之1%、以及使添加時間小於總反應時間之0.5%。
第1圖呈現根據本發明方法之一實例。第1圖的例示方法100由步驟102開始，在步驟102中提供第一階段反應混合物。第一階段反應混合物可包含多元醇溶劑、包覆劑、及鹵鹽。在步驟104中，將第一階段反應混合物加熱至反應溫度。在步驟106中，將第二階段反應混合物添加至經加熱的第一階段反應混合物以提供合併的混合物。第二階段反應混合物可包含溶解於多元醇溶劑中的金屬鹽。在步驟108中，使該合併的混合物中的反應進行一段總反應時間。應理解，在步驟106中將第二階段反應混合物添加至第一階段反應混合物係在小於總反應時間之10%的時距內進行。
提供先前技術方法與根據本發明之方法的一些比較會是有用的。因此，以下簡短指出五個實施例。
實施例1為先前技術方法，其在反應開始時、於加熱反應混合物之前引入銀鹽。實施例1方法的產物係示於第2A圖，其為先前技術網絡在60,000放大倍率下的SEM影像。
實施例2為先前技術方法，其在反應混合物被加熱至反應溫度時引入銀鹽，其中添加時間大於總反應時間之10%。實施例2方法的產物係示於第2B圖，其為先前技術網絡在60,000放大倍率下的SEM影像。
實施例3為根據本發明之一方案的方法。實施例3的方法包含在反應混合物被加熱至反應溫度時引入銀鹽，其中添加時間小於總反應時間之10%。實施例3方法的產物係示於第2C圖，其為根據本發明之一方案的網絡在60,000放大倍率下的SEM影像。
另外，作為實施例3之視需要的變化，對NW分布的控制可藉由調諧氯離子(Cl-)及溴離子(Br-)在反應混合物中的相對負載量來達成。鹵離子(例如Cl-及Br-)在反應的早期階段幫助NW形成核，且控制總鹵負載量(即，Cl-及Br-之總和)、或Br-對Cl-的比例、或二者，可影響NW長度及寬度分布以及所形成之低長寬比副產物及高長寬比NW的相對數目。此可被稱為鹵調諧(halide tuning)以進一步控制NW形態(及降低低長寬比副產物的形成)。
實施例4為根據本發明之一方案的方法。具體而言，該實施例方法仍使用小於總反應時間之10%的添加時間且還包含以Br-鹽替代所有Cl-鹽，但保持相同的總鹵濃度。此替代可導至平均NW直徑的降低。實
施例4方法的產物係示於第2D圖，其為根據本發明之一方案的網絡在60,000放大倍率下的SEM影像。
在實施例5中顯示，謹慎地調諧Br-及Cl-鹽的相對負載量可維持僅用Br-之實施例中所獲致之降低的NW直徑，同時增加高長寬比NW對低長寬比副產物的相對數目。實施例5方法的產物係示於第2E圖，其為根據本發明之一方案的網絡在60,000放大倍率下的SEM影像。
以下針對該五個實施例提供更詳細的討論。
在實施例1中，銀鹽係於反應開始時添加。實施例1方法包含以下步驟：在1公升反應容器中，將420公克乙二醇(EG)、56.2公克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(分子量：1,300,000)溶液(於EG中5%(重量/重量))、2.45公克NaCl溶液(於EG中5%(重量/重量))、2.26公克NaBr溶液(於EG中5%(重量/重量))、及16.21公克硝酸銀(AgNO3)溶液(於EG中14%(重量/重量))加熱至170℃並在氮氣(N2)覆層下攪拌60分鐘。將反應混合物自加熱中移出然後使其在氮氣覆層下冷卻至室溫並同時攪拌。奈米線的平均寬度及長度分別為21.6奈米及15.9微米。低長寬比退件品對NW的比例為7.03。
在實施例2中，銀鹽係在反應溫度下以大於總反應時間之10%的添加時間添加。實施例2方法包含以下步驟：在1公升反應容器中，將476公克乙二醇(EG)、2.81公克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(分子量：1,300,000)、2.45公克NaCl溶液(於EG中5%(重量/重量))、及2.26公克NaBr溶液(於EG中5%(重量/重量))加熱至170℃並在氮氣(N2)
覆層下攪拌50分鐘。向攪拌混合物中，藉由注射泵以1.35毫升/分鐘之添加速率於10分鐘過程中添加13.50毫升硝酸銀(AgNO3)溶液(於EG中14%(重量/重量))。然後將上述反應混合物於170℃在氮氣覆層下攪拌1小時。將反應混合物自加熱中移出然後使其在氮氣覆層下冷卻至室溫並同時攪拌。在此實施例中，此添加時間(即，10分鐘)與1小時比較係相對慢或長。奈米線的平均寬度及長度分別為21.3奈米及15.2微米。低長寬比退件品對NW的比例為7.03。
在實施例3中，銀鹽係在反應溫度下以小於總反應時間之10%的添加時間添加。實施例3方法包含以下步驟：在1公升反應容器中，將476公克乙二醇(EG)、2.81公克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(分子量：1,300,000)、2.45公克NaCl溶液(於EG中5%(重量/重量))、及2.26公克NaBr溶液(於EG中5%(重量/重量))加熱至170℃並在氮氣(N2)覆層下攪拌50分鐘。向攪拌混合物中，於3秒過程中添加16.21公克硝酸銀(AgNO3)溶液(於EG中14%(重量/重量))。然後將上述反應混合物於170℃在氮氣覆層下攪拌1小時。將反應混合物自加熱中移出然後使其在氮氣覆層下冷卻至室溫並同時攪拌。在此實施例中，此添加時間(即，3秒)與1小時比較係相對短或快。奈米線的平均寬度及長度分別為16.2奈米及6.2微米。低長寬比退件品對NW的比例為2.55。
在實施例4中，在反應溫度下以小於總反應時間之10%的添加時間使用僅用Br-之變數。實施例4方法包含以下步驟：在1公升反應容器中，將477公克乙二醇(EG)、2.81公克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(分子
量：1,300,000)、及6.78公克NaBr溶液(於EG中5%(重量/重量))加熱至170℃並在氮氣(N2)覆層下攪拌50分鐘。向攪拌混合物中，於3秒過程中添加16.21公克硝酸銀(AgNO3)溶液(於EG中14%(重量/重量))。然後將上述反應混合物於170℃在氮氣覆層下攪拌1小時。將反應混合物自加熱中移出然後使其在氮氣覆層下冷卻至室溫並同時攪拌。奈米線的平均寬度及長度分別為13.3奈米及5.4微米。低長寬比退件品對NW的比例為9.75。
在實施例5中，在反應溫度下以小於總反應時間之10%的添加時間使用精細調諧的鹵濃度。實施例5方法包含以下步驟：在1公升反應容器中，將477公克乙二醇(EG)、2.81公克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(分子量：1,300,000)、2.10公克NaCl溶液(於EG中5%(重量/重量))、及3.70公克NaBr溶液(於EG中5%(重量/重量))加熱至170℃並在氮氣(N2)覆層下攪拌60分鐘。向攪拌混合物中，於3秒過程中添加16.8公克硝酸銀(AgNO3)溶液(於EG中14%(重量/重量))。然後將上述反應混合物於170℃在氮氣覆層下攪拌1小時。將反應混合物自加熱中移出然後使其在氮氣覆層下冷卻至室溫並同時攪拌。奈米線的平均寬度及長度分別為12.8奈米及5.7微米。低長寬比退件品對NW的比例為3.52。
根據本發明所形成的銀奈米線的實體尺寸之實例係列於下表1中。
表1平均NW寬度、長度、及退件品/NW比例
實施例1至5的NW寬度及長度分布係分別示於第3圖及第4圖。注意在第4圖中，實施例1及2(即，先前技術)的長度分布曲線的峰值顯著低於實施例3至5(即，本發明)的長度分布曲線的峰值。還注意在第3圖中，實施例1及2(即，先前技術)的寬度(直徑)分布曲線的峰值相較於實施例3至5(即，本發明)的寬度分布曲線的峰值係顯著地更偏向右。
作為統整，本發明提供一種金屬奈米結構之合成中的控制形態的方法。該方法包含提供第一階段反應混合物，其中該第一階段反應混合物包含多元醇溶劑、包覆劑、及鹵鹽。該方法包含將該第一階段反應混合物加熱至反應溫度。該方法包含添加第二階段反應混合物至經加熱的該第一階段反應混合物以提供合併的混合物，其中該第二階段反應混合物包含溶解於多元醇溶劑中的金屬鹽。該方法包含使該合併的混合物中的反應進行一段總反應時間。該第二階段反應混合物係在小於該總反應時間之10%的時距內添加至該第一階段反應混合物。
本發明提供對添加時間的變化。作為一些實例，添加時間係小於總反應時間之5%、添加時間係小於總反應時間之2.5%、添加時間係小於總反應時間之1%、以及添加時間係小於總反應時間之0.5%。
本發明提供總反應時間可定義為開始添加第二階段反應混合物與停止加熱合併的反應物之間的持續時間。在一些實例中，總反應時間係小於360分鐘、總反應時間係小於240分鐘、總反應時間係小於120分鐘、以及總反應時間係小於60分鐘。
本發明提供，當總反應時間係以特定持續時間呈現時，添加時間亦可界定為特定持續時間。作為一些實例，添加時間可為小於10分鐘、添加時間可為小於5分鐘、添加時間可為小於1分鐘、以及添加時間可為小於30秒。
本發明提供使用各種材料。作為實例，多元醇包含以下之至少一者：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、甘油、及1,2-丁二醇。作為實例，包覆劑包含聚乙烯吡咯烷酮。作為實例，鹵鹽包含以下之至少一者：溴鹽、氯鹽、或溴鹽及氯鹽二者。作為實例，金屬鹽包含以下之至少一者：銀鹽、銅鹽、及金鹽。作為實例，金屬鹽包含硝酸銀。
本發明提供各種反應劑濃度。作為實例，銀鹽的濃度可為至少10mM，但小於120mM。作為實例，鹵鹽的總濃度可為至少2mM，但小於30mM。作為實例，溴鹽與氯鹽的莫耳比可為至少0.2，但小於5。
本發明提供各種結果。作為實例，所得之金屬奈米結構具有小於或等於20奈米的平均寬度及至少5微米的平均長度、或小於或等於15
奈米的平均寬度及至少5微米的平均長度。作為實例，所得之金屬奈米結構具有寬度的變異係數為小於30%。
本申請案主張於2019年4月3日提交之美國臨時申請案第62/828,644號、標題為「MORPHOLOGY CONTROL IN SYNTHESIS OF METAL NANOWIRES」的優先權，其併於此以供參考。
除非另外指示，「第一」、「第二」、及/或類似用語並不旨在暗示時間方案、空間方案、序列等。反而，此類用語僅用於作為特徵、元素、物品等的指示、名稱等。例如，第一物體及第二物體一般而言係對應於物品A及物品B或二個不同或相同物品或同一物品。
另外，本文所用之「實例」係指用作為例示、說明等，且並非必須為有利的。如本文所用，「或」旨在為包含性的「或」而非排除性的「或」。另外本申請案所用的「一」通常被建構為指「一或多」，除非另外指明或在內文中導向為單數形式。又，A及B之至少一者及/或類似用語一般係指A或B或者A及B二者。另外，至於用於詳細說明及申請專利範圍的「包括」、「具有」、「帶有」、及/或其變化形式，此類用語係旨在類似於術語「包含」地為包含性的。
儘管發明標的已經由特定於結構特徵及/或方法學規則的文字描述，應理解在所附申請專利範圍中界定之標的並非必要限定於上述特定特徵或規則。而是，上述特定特徵或規則係揭露以作為實施至少部分請求項的例示形式。
本文提供實施態樣的各種操作。本文所描述之在一些操作或所有操作中的順序不應建構為隱含該等操作必須仰賴順序。本領域技術人士可察知具有本說明之優點的替代性次序。另外，將理解並非所有操作均必須存在於本文所提供之每個實施態樣中。
另外，儘管本發明係針對一或多個實施方式呈現及描述，本領域其他技術人士基於對本說明書及所附圖式的閱讀與理解可思及等效的替換及變化。本發明包含所有這種替換及變化，且僅限於以下申請專利範圍的範圍。特別而言，對於由上述元件(例如，元素、來源等)進行的各種功能，用於描述此種元件的用語係旨在對應於可進行所描述之元件之特定功能的任何元件(例如，功能上的等效物)，儘管不是所揭露之結構的結構上的等效物，除非另外指示。另外，儘管本發明特定特徵可能僅由多個實施方式中的一個揭露，若對於任何給定或特定應用而言可為理想及有利的，則此種特徵可與一或多個其他實施方式的其他特徵結合。
100:方法
102、104、106、108:步驟
Claims (19)
- 一種金屬奈米結構之合成中的控制形態的方法，該方法包含：提供第一階段反應混合物，其中該第一階段反應混合物包含多元醇溶劑、包覆劑(capping agent)、及鹵鹽(halide salt)；將該第一階段反應混合物加熱至反應溫度：添加第二階段反應混合物至經加熱的該第一階段反應混合物以提供合併的混合物，其中該第二階段反應混合物包含溶解於多元醇溶劑中的金屬鹽；以及使該合併的混合物中的反應進行一段總反應時間；其中該總反應時間係界定為開始添加該第二階段反應混合物與停止加熱該合併的混合物之間的持續時間；其中該第二階段反應混合物係在小於該總反應時間之10%的時距內添加至該第一階段反應混合物。
- 如請求項1所述之方法，其中該時距係小於該總反應時間之5%。
- 如請求項2所述之方法，其中該時距係小於該總反應時間之2.5%。
- 如請求項3所述之方法，其中該時距係小於該總反應時間之1%。
- 如請求項4所述之方法，其中該時距係小於該總反應時間之0.5%。
- 如請求項1所述之方法，其中該總反應時間係小於360分鐘。
- 如請求項6所述之方法，其中該總反應時間係小於240分鐘。
- 如請求項7所述之方法，其中該總反應時間係小於120分鐘。
- 如請求項1所述之方法，其中該多元醇溶劑包含以下之至少一者：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、甘油、及1,2-丁二醇。
- 如請求項1所述之方法，其中該包覆劑包含聚乙烯吡咯烷酮。
- 如請求項1所述之方法，其中該鹵鹽包含以下之至少一者：溴鹽、氯鹽、或溴鹽及氯鹽二者。
- 如請求項1所述之方法，其中該金屬鹽包含以下之至少一者：銀鹽、銅鹽、及金鹽。
- 如請求項1所述之方法，其中該金屬鹽包含硝酸銀。
- 如請求項1所述之方法，其中所得之該金屬奈米結構具有小於或等於20奈米的平均寬度及至少5微米的平均長度。
- 如請求項14所述之方法，其中所得之該金屬奈米結構具有小於或等於15奈米的平均寬度及至少5微米的平均長度。
- 如請求項1所述之方法，其中所得之該金屬奈米結構具有寬度的變異係數為小於或等於30%。
- 如請求項12所述之方法，其中該銀鹽的濃度為至少10mM，但小於120mM。
- 如請求項1所述之方法，其中該鹵鹽的總濃度為至少2mM，但小於30mM。
- 如請求項11所述之方法，其中該溴鹽與該氯鹽的莫耳比為至少0.2，但小於5。
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