簡述
蘸筆納米印刷術(DPN)是一種特殊的納米刻蝕技術,是一種簡單方便的從AFM針尖到基底傳輸分子的方法,其解析度可與電子束刻蝕等方法相媲美,對納米器件的功能化更為有用。
原理
美國西北大學的 Mirkin研究小組開發了蘸筆納米印刷術(DPN),他們用AFM的針尖作“筆”,固態基底作“紙”,與基底有化學作用力的分子作“墨水”,分子通過凝結在針尖與基底間的水滴的毛細作用直接“書寫”到基底表面,表面張力將分子從針尖傳送到基體上直接操縱形成圖案,其原理圖如圖。水滴在覆有十八硫醇(ODT)的針尖和金基底之間形成,其大小由相對濕度控制,凝結水滴存在於針尖和樣品之間是形成納米級甚至皮米級圖像解析度的主要原因。
特點
到目前為止,研究人員已經用DPN方法給出了幾納米寬的線條。雖然DPN的速度比較慢,但能夠用多種不同的分子作為“墨水”,使納米尺度上的印刷具有很大的化學靈活性。Mirkin構想利用此法來精確地修改電路設計,且於不久前用此法直接在矽和砷化鎵兩種半導體材料上構築了有機分子圖案。Amro等人結合 DPN 技術開發了一種新型讀寫器(nanopenreaderandwriter—NPRW)製造納米結構。NPRW能構造出多種成分的圖形,具有較高的空間解析度,且不依賴於基底的材料和環境濕度,能有效防止圖形的擴散和磨損。
套用領域展望
DPN有許多變種技術,其中杜克大學的Maynor等人在Mirkin的DPN基礎上開發了電化學AFM的DPN技術,將針尖與基底間的水滴用作納米尺度的電解池,在其中針尖上的金屬鹽溶解,通過電化學反應還原成金屬,沉積到基底表面。DPN技術已用於許多材料的大面積圖形化,包括在許多基底上定義溶膠粒子、有機金屬鹽、聚合物、蛋白質、DNA 等生物分子。