一種直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)的方法，所述方法包括：將AFM針尖與疏水基底密封在一個(gè)充滿有機(jī)溶劑蒸汽的空間內(nèi)，通過所述有機(jī)溶劑蒸汽在所述AFM針尖和疏水基底上的吸附在所述AFM針尖和疏水基底之間形成液橋，將所述AFM針尖上預(yù)先吸附的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到所述疏水基底的表面，制備出疏水納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用有機(jī)溶劑易于在疏水表面吸附的特點(diǎn)，采用有機(jī)溶劑蒸汽替代現(xiàn)有技術(shù)中的高濕度空氣，直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)制備出了疏水納米結(jié)構(gòu)，減少了制造工序，該疏水納米結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有的親水納米結(jié)構(gòu)易吸附空氣中水分的缺陷，更加穩(wěn)定，有利于降低納米器件的封裝成本，增加其使用性能并延長其使用壽命。
【專利說明】一種直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米制造領(lǐng)域，更具體地涉及一種直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]蘸筆納米刻蝕技術(shù)是一種利用原子力顯微鏡針尖與基底間形成的液橋，將吸附在針尖表面的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到基底表面，從而制備納米結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。具有定位準(zhǔn)確、分辨率高、圖形可任意設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。目前所有的蘸筆納米刻蝕技術(shù)都是在高濕度的空氣中實(shí)施，以確保針尖與基底間能形成液橋。這就要求基底必須親水，使其更有利于空氣中的水分子吸附。
[0003]對(duì)于疏水基底而言，要成功實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)就必須預(yù)先對(duì)其進(jìn)行修飾，包括表面氧化或接枝、吸附上一些親水性分子。這些處理方法一方面改變了基底的表面性質(zhì)，另一方面增加了處理的工序，增加了成本。更為重要的是，這些在親水表面制備的納米結(jié)構(gòu)由于其本質(zhì)上易吸附空氣中的水分，而吸附的水分子又會(huì)對(duì)納米結(jié)構(gòu)的性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。因此，對(duì)器件封裝的要求很高，其使用壽命易受環(huán)境濕度的影響。
[0004]此外，目前的蘸筆納米刻蝕技術(shù)都是利用高濕度空氣中的水分子形成液橋來實(shí)施，只能對(duì)一些能夠溶解于水中的物質(zhì)進(jìn)行操作，這也大大限制了該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，很有必要開發(fā)一種能夠直接在疏水基底上實(shí)施的蘸筆納米刻蝕技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)的方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中的蘸筆納米刻蝕技術(shù)僅限于在親水基底上操作，只能對(duì)溶解于水的物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，并且制造的親水納米結(jié)構(gòu)對(duì)器件封裝要求較高，使用壽命較短的缺陷。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]提供一種直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)的方法，所述方法包括:將AFM針尖與疏水基底密封在一個(gè)充滿有機(jī)溶劑蒸汽的空間內(nèi)，通過所述有機(jī)溶劑蒸汽在所述AFM針尖和疏水基底上的吸附在所述AFM針尖和疏水基底之間形成液橋，將所述AFM針尖上預(yù)先吸附的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到所述疏水基底的表面，制備疏水納米結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑能浸潤所述疏水基底的表面。
[0009]優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑不能溶脹或溶解所述疏水基底。
[0010]所述有機(jī)溶劑至少部分地溶解所述AFM針尖上預(yù)先吸附的物質(zhì)。
[0011]優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑是易揮發(fā)的醇類，苯類，醋類或醚類。例如:甲醇、乙醇、甲苯、二甲苯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和四氫呋喃等等。具體可根據(jù)AFM針尖上預(yù)先吸附的物質(zhì)選擇相應(yīng)的有機(jī)溶劑，只要該有機(jī)溶劑能夠溶解該物質(zhì)即可。
[0012]所述有機(jī)溶劑可以是單種有機(jī)溶劑，或者是有機(jī)溶劑與水的混合物，也可以是多種有機(jī)溶劑的混合物。多種溶劑的混合比例可根據(jù)針尖上預(yù)先吸附的物質(zhì)和基底的性質(zhì)在0.1%到99.9%之間進(jìn)行選擇。
[0013]所述有機(jī)溶劑蒸汽的填充可通過風(fēng)機(jī)強(qiáng)制填充或通過所述有機(jī)溶劑的自然揮發(fā)實(shí)現(xiàn)。
[0014]所述疏水基底可選自金屬，有機(jī)物，無機(jī)物或高分子材料等等，只要是疏水物質(zhì)皆適用于本發(fā)明。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所使用的方法，所述疏水基底無需進(jìn)行表面修飾，即可進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)的制備，減少了制造工序。
[0016]所述AFM針尖上預(yù)先吸附的物質(zhì)是通過溶解-吸附-干燥或蒸鍍吸附在所述AFM針尖的表面。
[0017]所述AFM針尖可以是原子力顯微鏡的單根探針，也可以是探針陣列。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的有益效果:本發(fā)明利用有機(jī)溶劑易于在疏水表面吸附的特點(diǎn)，采用有機(jī)溶劑蒸汽替代現(xiàn)有技術(shù)中的高濕度空氣，直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)，無需對(duì)基底表面進(jìn)行任何處理工序，節(jié)約了制造時(shí)間和成本；還能對(duì)溶解于有機(jī)溶劑的物質(zhì)進(jìn)行操作；成功制備了疏水納米結(jié)構(gòu)，大大擴(kuò)展了蘸筆納米刻蝕技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域；并且該疏水納米結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有的親水納米結(jié)構(gòu)易吸附空氣中水分的缺陷，更加穩(wěn)定，有利于降低納米器件的封裝成本，增加其使用性能并延長其使用壽命O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的方法的原理示意圖，其中，AFM針尖I與疏水基底2被密封在一個(gè)容器3中，該容器3中充滿有機(jī)溶劑蒸汽4，當(dāng)AFM針尖I停留在疏水基底2上時(shí)，通過有機(jī)溶劑蒸汽4在AFM針尖I和疏水基底2上的吸附形成有機(jī)溶劑液橋5，從而將AFM針尖I上預(yù)先吸附的墨水轉(zhuǎn)移到疏水基底2上，進(jìn)而在該疏水基底2上成功制備出納米結(jié)構(gòu)。
[0022]實(shí)施例一
[0023]利用NP-S型AFM針尖，在甲苯飽和蒸汽中實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)。所采用的疏水基底為石墨，力為20nN，墨水為聚甲基丙稀酸甲醋。當(dāng)針尖停留在石墨表面10秒鐘后，抬起針尖，并成像，可以看到石墨表面有一個(gè)光滑的亮點(diǎn)出現(xiàn)，說明成功實(shí)現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)的制備。
[0024]實(shí)施例二
[0025]利用NSC-18型AFM針尖，在乙醇飽和蒸汽中實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)。所采用的疏水基底為聚一甲基娃氧燒，墨水為聚乙稀卩比略燒酬。針尖在基底表面的停留時(shí)間為10秒鐘，施加的力為20nN。然后抬起針尖，并成像，可以看到基底表面有一個(gè)光滑的亮點(diǎn)出現(xiàn)，說明成功實(shí)現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)的制備。
[0026]實(shí)施例三
[0027]利用NSC-18型AFM針尖，在乙醇/水為1:1的飽和蒸汽中實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)。所米用的疏水基底為聚一甲基娃氧燒，墨水為聚乙一醇。針尖在基底表面的停留時(shí)間為10秒鐘，施加的力為20nN。然后抬起針尖，并成像，可以看到基底表面有一個(gè)光滑的殼點(diǎn)出現(xiàn)，說明成功實(shí)現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)的制備。
[0028]以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種直接在疏水基底上實(shí)施蘸筆納米刻蝕技術(shù)的方法，其特征在于，所述方法包括:將AFM針尖與疏水基底密封在一個(gè)充滿有機(jī)溶劑蒸汽的空間內(nèi)，通過所述有機(jī)溶劑蒸汽在所述AFM針尖和疏水基底上的吸附在所述AFM針尖和疏水基底之間形成液橋，將所述AFM針尖上預(yù)先吸附的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到所述疏水基底的表面，制備出疏水納米結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑能浸潤所述疏水基底的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑不能溶脹或溶解所述疏水基底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑至少部分地溶解所述AFM針尖上預(yù)先吸附的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑是易揮發(fā)的醇類，苯類，酯類或醚類。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑是單種有機(jī)溶劑，或有機(jī)溶劑與水的混合物，或多種有機(jī)溶劑的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑蒸汽的填充通過風(fēng)機(jī)強(qiáng)制填充或通過所述有機(jī)溶劑的自然揮發(fā)實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述疏水基底選自金屬，有機(jī)物，無機(jī)物或高分子材料中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述疏水基底無需進(jìn)行表面修飾。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述AFM針尖為原子力顯微鏡的單根探針或探針陣列。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK104495744SQ201410784345
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】楊海軍, 張琛, 侯錚遲, 胡鈞 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所