[发明专利]基于自组装和交联法的纳米结构、其电极及制备方法

权利要求书

1.一种基于自组装和交联法的纳米结构，其特征在于，所述基于自组装和交联法的纳米结构包括：衬底、转移至衬底上的二维材料、导电的长链交联的纳米结构和金属电极；其中，

所述导电的长链交联的纳米结构包括纳米线；

优选地，所述纳米线为石墨烯纳米线；

优选地，所述纳米线的宽度为30～600nm，进一步优选为40～300nm；

优选地，所述纳米线的长度为3～20μm，进一步优选为3～20μm；和/或

优选地，同一根纳米线的不同部位具有不同的宽度。

2.根据权利要求1所述的基于自组装和交联法的纳米结构，其特征在于：

所述衬底选自以下一种或多种：云母、金刚石、硅片、二氧化硅，最优选为云母；

所述二维材料选自以下一种或多种：石墨烯、氮化硼、金属硫化物、金属硒化物，最优选为氮化硼；和/或

所述金属电极选自以下一种或多种：金、银、铜、钛，最优选为金。

3.一种纳米间隙电极，其特征在于，所述纳米间隙电极通过如权利要求1或2所述的基于自组装和交联法的纳米结构制备而成；

优选地，所述纳米间隙电极具有极尖的形状；和/或

优选地，所述纳米间隙电极的最小间隙小于30nm，更优选为小于25nm，最优选为小于20nm。

4.制备如权利要求1或2所述的基于自组装和交联法的纳米结构的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将二维材料转移至衬底上，并将前驱体分子生长至二维材料/衬底表面；

(2)使得步骤(1)中的前驱体分子单体之间相互交联，形成长链交联纳米结构；

(3)在步骤(2)制备的长链交联纳米结构上蒸镀金属电极以固化纳米结构；

(4)通过对步骤(3)固化的纳米结构高温退火，得到所述高电导率的包含纳米线的纳米结构；

优选地，所述步骤(1)中，还包括以下步骤：在铜箔上生长二维材料，将PDMS贴在二维材料一侧，浸泡刻蚀铜箔后，用衬底将二维材料/PDMS捞起，烘烤蒸发得到所述二维材料/衬底；和/或

优选地，所述步骤(3)中，所述金属电极之间有纳米线相连，和/或所述金属电极之间的距离为1～10μm，更优选为3～8μm，进一步优选为4～7μm。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，还包括以下步骤：所述前驱体分子在真空腔体中通过外延生长的方式生长到衬底上；其中，

所述前驱体分子为多环芳烃，优选为分子水平方向上其中一侧具有能够与二维材料发生超分子相互作用的功能基团，垂直方向的两侧具有卤素原子的多环芳烃；所述功能基团优选选自以下一种或多种：羧基、醛基、氰基，进一步优选为羧基或醛基，最优选为羧基；

优选地，所述外延生长的升华温度为130～180℃，优选为150～170℃，最优选为160℃；

优选地，所述外延生长的时间为10～60min，优选为10～40min，最优选为30min；和/或

优选地，所述外延生长的环境压强为1×10^-10mbar～1×10^-8mbar，进一步优选为1×10^-10mbar。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述前驱体分子单体之间相互交联是在真空腔体内通过辐射源照射的方式完成；

优选地，所述辐射源的波长为小于350nm，最优选为小于300nm；

优选地，当所述辐射源为紫外光时，功率大于250W，进一步优选为大于300W；照射时间大于10h，进一步优选为大于12h；和/或

优选地，所述辐射源照射的环境压强为1×10^-10mbar～1×10^-8mbar，进一步优选为1×10^-10mbar。