俞奕飞 曹毅

(南京大学物理学院, 固体微结构国家实验室, 南京 201193)

1 引 言

纳米材料往往展现出宏观块体材料所不能达到的功能性与拓展价值, 在生物、化学领域, 使用纳米技术对材料进行的纳米图案处理对于聚合物生长、生化分子聚集与控制细胞黏附分布等一系列研究内容具有极高的指导意义.

在过去数十年中所开发的多种纳米图案化技术中, 扫描探针刻印术(scanning probe lithography, SPL)具有很高的代表性, 它控制一种或多种尖锐的扫描探针, 通过摩擦氧化、刮削蚀刻的过程诱导基底材料图案化, 有时在针尖通电以用于针尖扫描时施加静电作用, 可以在1—100 nm 的尺度上通过机械力、静电作用或衍生的热效应对基底进行修饰[1−5], 由于机制简单、易于实现且对各类基底有高通用性而在生化领域具有广阔的应用, 使其有别于电子束刻蚀术(electron-beam lithography)与光刻术(photolithography)而独树一帜[6,7].

正是在SPL 技术发展的过程中, 一些研究人员在使用被污染的针尖进行扫描作业的时候发现污染针尖的物质会因刮蹭而转移到基底, 某些小分子进而形成了自组装单分子层并沉积到了相应的基底扫描路径上[8,9], 这让他们意识到针尖不仅可以作为雕刻的“刀”, 更可以作为导墨的“笔”.在此基础上, 1999 年, Mirkin 团队[10]将其发展成为一种崭新的纳米加工手段, 创造了蘸笔纳米刻印术(dip-pen nanolithography, DPN).DPN 可以将各种“墨水”(如聚合物或其单体、DNA、肽链、胶体纳米颗粒、金属离子、溶胶等)以低于50 nm 的特征直径“书写”到各种基底上, 通过计算机指挥……