[发明专利]具有减小的配体区域的纳米粒子

说明书

本发明涉及纳米粒子技术领域。本发明提供了一种纳米粒子的处理方法用于减小配体区域的大小。

纳米粒子（也称为纳米颗粒或纳米材料）在日用产品中发挥着越来越重要的作用。纳米粒子具有与其体积相比巨大的表面积。在纳米粒子中，在其表面上具有比体积更大的物体表面上相对更多的原子。因此，纳米粒子具有新的或改变的性能，这些性能提供了新的应用可能性。

例如，在有机/无机杂化太阳能电池领域中，半导体纳米粒子是当前研究和发展工作的主题（参见例如C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 48, 183 (1986); N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, 和F. Wudl, Science 258, 1474 (1992); W. U. Huynh, J. J. Dittmer, 和A. P. Alivisatos, Science 295, 2425 (2002) ）。与纯无机的硅太阳能电池相比，有机/无机杂化太阳能电池具有更低成本地生产和在柔性基材上大面积生产的潜力。

基于导电有机聚合物作为电子供体例如聚(3-己基噻吩)（P3HT），和无机半导体纳米粒子例如CdSe纳米粒子的有机/无机杂化太阳能电池是从现有技术已知的（参见例如N. C. Greenham, X. Peng, and A. P. Alivisatos, Physical Review B 54, 17628 (1996); X. Peng, L. Manna, W. Yang, J. Wickham, E. Scher, A. Kadavanich, A. P. Alivisatos, Nature 404, 59 (2000)）。

已公开了用于合成各种形态的CdSe纳米粒子及其应用于所谓的本体异质结太阳能电池中的大量研究工作。基于所谓的纳米棒（B. Sun, 和N. C. Greenham, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3557 (2006))、四脚体(B. Sun, H. J. Snaith, A. S. Dhoot, S. Westenhoff, 和N. C. Greenham, J. Appl. Phys. 97, 014914 (2005)) 和 超支化CdSe纳米粒子 (I. Gur, N. A. Fromer, C. Chen, A. G. Kanaras, 和A. P. Alivisatos, Nano Lett. 7, 409 (2007)）的杂化太阳能电池迄今为止显示出2.6%、2.8%和2.2%的最高效率。

拉长的或支化的纳米粒子具有定向的电子传导路线，这样，在流向电极途中的电子比在相同体积的球形颗粒中的情况必须克服更少的粒子间势垒。

除了纳米粒子的形状而外，太阳能电池的效率也取决于纳米粒子的溶解性和表面特性，它们能显著影响粒子之间的电子转移。在生产纳米粒子时，常常使用带有长的烷基残基的配体，其意在防止纳米粒子团聚。但是，此带有长的烷基残基的配体在太阳能电池中产生了不利影响，因为它们能够导致纳米粒子的电钝化。

在最简单的情况中，纳米粒子被表面活性配体稳定，并且防止团聚和氧化。所述表面活性配体大多是两亲性化合物，所述两亲性分子化合物具有键接到纳米粒子表面的极性头部基团和朝向外部（见图1a）的长的非极性亲脂性或疏水性尾部。事实上，在极少数情况中，单分子配体层（图1a）绕半导体核心被键合；相反，绕半导体核心排布有由数个不同强度键合的两亲性分子组成的多层配体区域，其导致颗粒尺寸实际增大（见图1b）。