[发明专利]具有空间选择性金属镀层的衬底及其制造方法以及应用

说明书

技术领域

本发明涉及具有空间选择性金属镀层的衬底及其制造方法，其中，可以影响衬底上金属镀层的位置。本发明此外涉及这种衬底在催化剂、固体电解传感器或者光学透明的导电层上的应用。

背景技术

降低用于进行某种反应的活化能，由此提高反应速度而在反应时不被消耗的物质称为催化剂。作为催化剂公知胶态金属，其通过还原金属盐或者金属络合物来产生。

对贵金属催化剂活性的主要影响一方面是金属活性团簇的量级、类型和分布，但另一方面还有其在载体结构内部的可接近性。

由Sleytr等人在WO 89/09406中公开了一种用于分子或物质在载体上固化或沉积的方法。载体在此由至少一层含有相同蛋白质的分子组成，其以晶体常数1至50nm的晶格方式设置。

WO 97/48837介绍了在自组装的、几何上高有序的蛋白质基础上的金属纳米结构及其制造方法。组装的蛋白质在此利用金属盐或者金属络合物活化并随后可以无电流地在金属化池内、在对蛋白质而言相容的条件下金属化。

同样由Sleytr等人在AT 410805B中介绍了一种用于沉积S层蛋白质的方法，其中S层蛋白质具有净电荷，并通过调整载体表面的电位在溶液与载体表面之间产生电化学的电位差，在其作用下S层蛋白质从溶液中聚集到载体表面上。

为了选择性地以贵金属覆盖表面，公知涉及微电子领域应用的公开文献。例如DE 69231893T2介绍了一种用于无电流地金属化的方法，其中通过利用化学基预处理衬底进行金属的选择性沉积。

DE 19952018C1相反介绍了一种方法，其中在纳米范围内制造装饰的衬底。在此，该方法以聚合物芯-壳系统在通过光刻技术结构化的光刻胶层的凹穴内定位为基础。

文献中所介绍的所有技术，或者连续通过借助于可定位的装置的写入过程或者定位过程、或者通过覆盖方法来实现金属在表面上的选择性沉积。连续过程特别是在制造小结构时非常缓慢并因此对许多应用过于昂贵。在覆盖方法中，预制的图形例如可以利用光刻掩模或者通过冲压技术转移到表面上并因此可以多次使用。但无论是连续的还是覆盖方法，均以对于结构化过程而言的表面可接近性为前提。

DE 19930893B4公开了高有序蛋白质的应用，其被镶上催化活性的金属的、小岛状设置的团簇，作为用于化学氢化作用的、载体固定的催化剂，其中被镶上团簇的蛋白质保持不变。高有序蛋白质在此用作为载体，其上以或多或少有序的方式沉积金属团簇，也就是说，团簇的结构化在最佳的情况下通过自组装的蛋白质的有序结构实现。将蛋白质用于金属团簇的选择性的、在处于其下面的衬底上通过不完全覆盖的沉积，并因此防止金属沉积在不希望的位置上并未公开。

DE 10228056A1包括一种用于实现金属团簇在DNA分子上选择性异质生长的晶核形成中心的方法。DNA分子在此，在存在金属盐和还原剂的情况下在水溶液中金属化。晶核形成中心在此起到特别好的模板作用，从而在适当的过程引导下可以防止金属团簇在溶液内均质的晶核形成。然而溶液中没有同样作为晶核形成晶芽而考虑的其他载体材料。特别是DNA分子没有在金属化之前沉积在载体表面上。沉积的可选择性因此关系到抑制均质的晶核形成以及通过影响DNA的碱基序列来部分金属化DNA分子的可能性。

催化方法的新用途，例如像在燃料电池技术中以及对催化方法的效率方面越来越高的要求，导致开发新的催化剂载体。这些载体具有或多或少受控的内部微观结构，并因此待催化的气体和液体与催化剂的催化活性中心产生高度接触。但在此并非所有沉积在载体上的金属团簇均具有相同的活性。用于待催化的气体或者液体的所有沉积的团簇同样很少相同接近。由于价格高和预计的贵金属资源的减少，因此应努力更加有效地利用催化剂中所使用的贵金属。

发明内容

本发明的目的在于，提供具有空间选择性金属镀层的衬底及其制造方法，其中可以影响衬底上金属镀层的位置。

该目的依据本发明通过一种具有空间选择性金属镀层的衬底得以实现，其表面部分地具有带金属镀层的生物模板，并可由此得到，即在生物模板沉积在衬底上后才进行金属镀层。

金属镀层依据本发明处于生物模板上。

在本发明一种具有优点的构成中，生物模板为表面层蛋白质(S-层)。

金属镀层可以由金属团簇和/或者至少一个金属层组成。在此，金属团簇和金属层由不同的金属组成。其中金属优选使用贵金属，例如像Pt、Pd等。

衬底优选由Al₂O₃、硅、碳或者固体电解质组成。