.3 X 101Vcm2。根据另一实施例，当所施加的能量为热能时，具有大约2到3nm的平均粒子直径的纳米粒子通过在大约100到500°C的温度范围内在还原气体(reducing atmosphere)中实施热处理大约0.5到2小时来制备或通过向被结合到连接基团上的金属离子供应还原剂并在大约200到400°C的温度在惰性气体中实施热处理大约0.5到2小时来制备。该纳米粒子可以具有大约±20%或更低的粒子半径标准差。该纳米粒子密度(其为每单位面积内的纳米粒子的数量)范围可以为大约113到10 1Vcm2, ο
[0117]按照另一实施例，当所施加的能量为热能时，具有大约1.3到1.9nm的平均粒子直径的纳米粒子通过在大约200到400°C的温度范围内的还原气体中实施热处理大约0.5到2小时来制备或通过向被结合到连接基团上的金属离子供应还原剂并在大约100到300°C的温度在惰性气体中实施热处理大约0.5到2小时来制备。该纳米粒子可以具有大约±20%或更低的粒子半径标准差。该纳米粒子密度(其为每单位面积内的纳米粒子的数量)范围可以为大约113到10 1Vcm2，更具体地，该纳米粒子的半径范围可以为大约
0.2X1014到0.2X10 15/cm2。根据另一实施例，当所施加的能量为热能时，具有大约0.5到
1.2nm的平均粒子直径的纳米粒子通过在大约200到400°C的温度范围内的还原气体中实施热处理大约0.2到I小时中的来制备或通过向被结合到连接基团上的金属离子供应还原剂并在大约100到300°C的温度上在惰性气体环境中实施热处理大约0.2到I小时来制备。该纳米粒子可以具有大约±20%或更低的粒子半径标准差。该纳米粒子密度(其为每单位面积内的纳米粒子的数量)范围可以为大约113到10 1Vcm2,更具体地，大约从0.2 X 114到0.3X 1015/cm2。根据另一实施例，当所施加的能量为化学能时，具有大约2到3nm的平均粒子直径的纳米粒子通过实施在大约0.5到2小时内在大约20到40°C的反应温度内由还原剂还原的化学反应来制备。该纳米粒子可以具有大约±20%或更低的粒子半径标准差。该纳米粒子密度(其为每单位面积内的纳米粒子的数量)范围可以为大约113到1015/cm2。根据另一实施例，当所施加的能量为化学能时，具有大约1.3到1.9nm的平均粒子直径的纳米粒子通过实施在大约0.5到2小时内在大约-25到5°C的反应温度内由还原剂引发的化学反应来制备。该纳米粒子可以具有大约±20%或更低的粒子半径标准差。该纳米粒子密度(其为每单位面积内的纳米粒子的数量)范围可以为大约113到1015/cm2，以及更具体地，为大约0.2 X 114到0.2X10 15/cm2。根据另一实施例，当所施加的能量为化学能时，具有大约0.5到1.2nm的平均粒子直径的纳米粒子通过实施在大约0.2到I小时内在大约-25到5°C的反应温度内由还原剂引发的化学反应来制备。该纳米粒子可以具有大约±20%或更低的粒子半径标准差。该纳米粒子密度(其为每单位面积内的纳米粒子的数量)范围可以为大约113到10 1Vcm2,以及更具体地，为大约0.2X 114到0.3X10 15/cm2。
[0118]如上所述，纳米粒子可通过在还原气氛中施加热能和/或化学能而生长。当热能在还原气氛中施加时，该还原气氛可以包括氢气。在特定的实施例中，该还原气氛可以为包含大约I到5%的氢气的惰性气体。热能可以在还原气体流动的气氛中被施加以提供均匀的还原。在特定的实施例中，该环境可以以大约10到100cc/min的流速流动。当化学能和热能被顺序地施加时，还原剂可以与金属离子接触，随后在惰性气体的环境中施加热能。该还原剂可以为将金属离子还原为金属的任何化合物。当化学能通过还原剂的添加而被施加时，过渡金属纳米粒子还可以通过还原反应形成。当纳米粒子通过还原反应由金属离子形成时，该还原反应应当非常迅速地发生并均匀地遍及通道区域以使过渡金属离子尺寸更加均匀。可以使用强还原剂，以及在优选的实施例中，该还原剂可以为NaBH4、KBH4、N2H4H2CKN2H4, LiAlH4, HCHO, CH3CHO或其两种或多种的混合物。同样地，当施加化学能并使用如上所述的强还原剂时，纳米粒子的尺寸可以通过调整化学反应的温度以及控制成核率和纳米粒子的生长来控制。被结合到连接基团上的金属离子和还原剂之间的接触可以通过向金属离子连接区域应用溶解还原剂的溶液，或通过以溶解还原剂的溶液浸渍衬底，或通过向衬底应用气相的还原剂来完成。在具体的非限定实施例中，还原剂和金属离子之间的接触可以在室温下实施大约I到12小时。
[0119]如上所述，过渡金属纳米粒子的成核和生长可以通过以下的因素中的一个或多个来控制:施加能量的种类、大小、以及时间。
[0120]当能量被施加或在能量被施加以将金属纳米粒子转化为金属化合物纳米粒子之后时，能够通过供应与金属离子不同的物质不仅仅制备金属纳米粒子而且制备金属氧化物纳米粒子、金属氮化物纳米粒子、金属碳化物纳米粒子，或金属互化物纳米粒子。为清楚起见，通过施加能量使该金属离子生长(即还原、形成、改变等)成金属纳米粒子。这不会瞬时发生在所有的金属离子、和因此的有机表面活性剂、或其它材料中，在此生长期间(即在施加能量期间，或在能量施加中的暂停过程中)可添加此至金属纳米粒子的混合物(其已由能量的施加而生长)和金属离子(其还没有成长/凝聚/等等)。这种材料的添加(例如，电介质有机材料、表面活性剂、氧、碳源等)可以导致具有所希望特性的纳米结构。在非限制性实施例中:(I)化学反应可在金属纳米粒子与引入的材料之间进行，导致不同组分的纳米粒子，也许是氧化的纳米粒子；(2)该引入的材料可简单地结合到衬底、金属离子、或纳米粒子，以控制金属纳米粒子或金属离子的迀移，导致更精细尺寸和更均勾的纳米粒子。这一结果是可能的，因为在能量的使用中，金属离子可在纳米结构上扩散并凝聚形成纳米粒子。添加材料可物理地抑制(部分地)金属离子的扩散并收缩反应区域，这允许较少的金属离子聚集，导致更精细和更均匀的纳米粒子。
[0121]在根据实施例的制造方法中，纳米粒子的尺寸可以通过供应被结合到金属离子上或被吸附到金属离子上的有机表面活性剂被控制，接着被施加能量。否则，在其上生长的纳米粒子的尺寸可以通过供应有机表面活性剂而被控制，该有机表面活性剂在施加能量时在金属离子上被结合或被吸附。有机表面活性剂的供应可以在制造过程中选择性地实施。作为在能量施加之前或之中的有机表面活性剂，可以使用一种或多种有机表面活性剂。
[0122]为了更有效地抑制金属离子的大量转移，彼此不同的第一有机材料和第二有机材料可以作为表面活性剂使用。
[0123]第一有机材料可以是含氮或含硫的有机化合物。例如，含硫的有机材料可包括在一端具有硫醇基的线性或支链烃化合物。在一个具体实例中，含硫的有机化合物可以是选自HS-Cn-C113 (η为2到20的整数)，正十二烷基硫醇，甲硫醇，乙硫醇，丁硫醇，乙基己基硫醇，异辛基硫醇，叔-十二烷基硫醇，硫甘醇乙酸，巯基丙酸，巯基乙醇，巯基丙醇，巯基丁，巯基己醇和辛基巯基乙酸盐中的一种或几种。
[0124]第二有机材料可以是基于相转移催化剂的有机化合物，例如季铵或膦盐。更具体地，第二有机表面活性剂可以是选自四磷酸溴化钱(tetraocyly ammonium bromide)，四乙基铵，四正丁基溴化铵，四甲基氯化铵，和四丁基氟化铵中的一种或多种。
[0125]在使用能量之前或期间施加的有机表面活性剂可结合到或吸附在金属离子的核上，或与连接基团结合的金属离子上，且纳米粒子的成核与生长可由结合到或吸附在金属离子的有机表面活性剂控制。该有机表面活性剂能够在施加能量的过程中抑制金属离子的质量传递，从而形成更均匀的和更细微的纳米粒子。因为金属离子与有机表面活性剂结合，相比他们原本会扩散，以参与核化或生长时，或者其扩散被有机表面活性剂物理地剂抑制时，这些金属离子需要更高的活化能。因此，金属原子(离子)的扩散可以减慢且参与核的生长的金属原子(离子)的数量可能会减少。
[0126]在存在该有机表面活性剂时，施加能量的过程可包括，施加能量之前，施加有机表面活性剂的溶液至通道区的(即，具有由连接基团结合到其上的金属离子的衬底表面)或将有机表面活性剂以气态供给到通道区域。可替代地，它可包括，与能量施加一起，施加有机表面活性剂的溶液至具有形成在其中的金属离子的通道区域，或将有机表面活性剂以气态供给到通道区域来粘结或吸附的有机活性剂至金属核。可替代地，它可以包括，施加能量的过程中，将有机表面活性剂的溶液施加至具有形成在其中的金属离子的通道区，或将有机表面活性剂以气态供给至通道区来将有机材料粘结或吸附到金属核。可替代地，它可以包括，在施加能量一段预定时间后，且在暂停施加能量时，将有机表面活性剂的溶液施加到具有金属离子在其中形成的通道区域，或将有机材料以气态供给至通道区域以粘结或吸附的有机表面活性剂至金属核，接着再重新施加能量。
[0127]在根据第一实施例的制造方法中，能量可以被应用到的整个区域或具有结合到其上的金属离子的区域的一部分。当能量被施加到该区域的一部分时，能量可以照射在点、线或预定的平面形状中。在一个非限制性的实施例中，能量可以被施加(被照射)进点，而金属离子的结合区域可以被完全扫描。将能量施加到金属离子结合的区域的一部分不仅可以包括将能量照射在点、线或平面形状，而金属离子的结合区域被完全扫描的情况，也可在一种情况下，将能量仅施加(照射)到与金属离子结合的区域的一部分。如上，纳米粒子的图案可以通过施加能量到沟道区域的一部分而形成。换言之，将能量施加(照射)到通道区域的一部分能够形成纳米粒子的图案。
[0128]图2E示出了结合到金属纳米粒子140的受体150。受体150可以结合到或涂覆在金属纳米粒子140的表面。所有适于粘合到金属纳米粒子140的表面上的，并与标记物反应(例如电磁波、分子等)以通过物理、光学、电学和/或化学机制感应的材料可被用作受体 150。
[0129]标记物可以是蛋白质、核酸、寡糖、氨基酸、碳水化合物、溶液气体、硫的氧化物气体、氧化氮气体、农药残留、重金属以及对环境有害的物质。适于响应于标记物的受体150可以是选自酶底物、配体、氨基酸、肽、蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物中的至少一种。受体150可通过官能团结合至或涂覆在长成的金属纳米粒子140的表面上。受体150的官能团可以是选自胺基，羧酸基和硫醇基至少一种。
[0130]参考图2E，对通过根据第一实施例的制造方法制造的传感器进行详细描述。
[0131]根据第一实施例的传感器包括纳米结构，用于物理，电，化学，和光学