CN1572721A - 利用超分子的自组装和金属着色制备纳米芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生成纳米尺度的或更小尺度的图形的方法，其包含下述步骤：在基底上生成超分子薄膜，通过退火来诱导超分子的自组装从而形成规则结构，利用金属对所述规则结构进行选择性着色，然后蚀刻金属着色的薄膜。本发明还涉及一种制备纳米芯片的方法，该方法包含将生物受体与所形成的超分子纳米芯片或者基底相连接的步骤。

Description

利用超分子的自组装和金属着色制备纳米芯片的方法
技术领域
本发明涉及一种生成纳米尺度的或更小尺度的图形的方法，其包含下述步骤：在基底上生成超分子薄膜，通过退火来诱导超分子的自组装从而形成规则结构，利用金属对所述规则结构进行选择性着色，然后蚀刻金属着色的薄膜。本发明还涉及一种制备纳米芯片的方法，该方法包含将生物受体与所形成的超分子纳米芯片或者基底相连接的步骤。
背景技术
目前，表面图形的形成已经使用聚合物薄膜作为光刻胶通过光刻技术来实现了。但是采用这种方法来制备纳米尺度的、高度精确的图形却遇到了许多困难，这是因为受到能够使用的光波波长的限制，以及受到适于这类光波波长的设备和技术的限制，同时还受到聚合物本身分辨率的限制。
从1990年开始，已经在光刻技术中尝试采用新的光刻胶，并尝试采用更短波长的光波来增加图形的分辨率。此外，一种全新概念的作图技术，例如采用软蚀刻的纳米作图技术已经开始出现。这类技术具有作图便宜并且能够连续操作的优点。然而，其分辨率极限在约100nm的水平，并且很难再增加它的分辨率水平，因此使得整体密度(integration density)增加。
此外，韩国专利No.KR 10/263671B1公开了一种利用超分子作为作图材料来生成纳米尺度的精细图形的方法。在该方法中，使用了一种附加的缓冲层来确保精细图形的厚度处于沟槽(groove)内，该缓冲层为过度蚀刻提供了一定的边缘，同时为了减小沟槽的尺寸在缓冲层上还形成了隔片(spacer)。然而，处理步骤非常多，图形尺寸在几十纳米的水平。
韩国专利No.KR 2002-0089528A公开了一种小尺度的、自组装的结构来形成广泛应用于微电子工业上的器件(devices)。该申请中公开的自组装方法提供了一种与表面联合来形成芯片的能力，但是其本身却无法在表面的边界内通过自组装来确定形成器件材料的位置。因此，为了在表面的边界内形成器件需要有单独的定位技术，在自组装方法中采用了适宜的定位技术来形成一种能够在整合电路中作为单独部分的结构。这种定位技术能够通过光刻来确定结构的边界，指导生成方法或者其它定位技术，从而通过自组装来形成有图形基底并在基底上装配器件。
自组装的结构能够与通过传统的化学或物理沉积技术(depositiontechnique)生成的结构进行结合，并且整合电路能够包含整合的光学部件。可利用纳米颗粒的分散来生成自组装的结构，其中所需要的结构是通过对物质表面条件以及温度和浓度条件进行调节来获得的。使用一端与基底表面结合、另一端与纳米颗粒化学结合的连接子(linker)，利用该连接子能进行选择性连接，从而导致纳米颗粒的自组装过程。
另一种选择性连接方法是使用自然的相互作用(natural interaction)，例如利用静电或者化学相互作用来诱导纳米颗粒的自组装过程，其中纳米颗粒沉积在微孔中，从而使得它们被定位在多孔区域定义的边界内。在某些材料中也能发现所述的微孔，例如无机氧化物或者二维有机晶体，适宜的微孔也可以通过诸如离子研磨或者化学蚀刻来生成。然而，该方法具有下述缺点：其过程复杂，并且图形间的距离仍在几十至一百纳米的水平。
另外，韩国专利No.2003-0023191A还公开了一种利用自组装的单分子层来生成纳米尺度的超细图形的方法。该方法包括下述步骤：在基底上生成具有取代末端基团的芳香亚胺的分子层，选择性结合及切割芳香亚胺分子层的取代基团，水解所得的芳香亚胺分子层，由此使得图形可在短时间内形成。然而，本方法制备的图形尺度仍保持在几十纳米的水平。
此外，还有关于浸沾笔纳米光刻术(dip-pen nanolithography)的报道，其中将原子力显微镜的针尖浸上对固态基底具有化学亲和性的表面活性剂分子，从而在基底上形成纳米图形，这类似于笔尖用墨水在纸上书写的过程(Piner，R.D.et al.，Science，283：661，1999)。该项技术有很大的优点：采用超尖锐的探针，能够得到小至5nm特定分辨率的高分辨率图形。然而，该项技术中，图形必须在一系列过程中分别生成，为了得到所需的图形需要很长的时间，因此难于将该项技术直接应用于大规模的生产中。
如上所述，尽管可应用多种方法，包括利用紫外光和X-射线的光刻和蚀刻的方法，但是生成小于100nm的图形就已达到了极限。为了解决这一问题，目前广泛研究的自下而上的方法(bottom-up methods)开始代替现有的自上而下的方法(top-down methods)。
自下而上的方法是利用分子的自组装来形成微观结构，在这种基础技术中，已知下述方法：利用扫描电镜来分析超分子的微观结构的方法(Hudson，S.D.et al.，Science，278：449，1997)，一篇文章证实说，超分子的取向根据基底的表面性质进行变化(Jung，H.T.et al.，Macromolecules，35：3717，2002)。然而，该出版物仅描述了超分子的微观结构分析以及超分子的取向。
此外，还有利用嵌段共聚物(block copolymers)来制备小于100nm的图形，例如采用嵌段共聚物来形成规则图形的方法以及利用金属着色来形成点状图形(dot-shaped pattern)的方法(Park，M.et al.，Science，276：1401，1997)。然而，采用上述方法制备的图形仍然在几十纳米或更大尺度的水平，这是由于它们依赖共聚物的分子链。而且，采用嵌段共聚物存在下述问题：所形成图形的纵横比不大，薄膜的结构复杂，并且不容易给出针对薄膜的结构取向。
同时，在现今的研究中，微阵列蛋白芯片对诊断蛋白体学具有重要作用。在基底表面的多肽阵列上运用光刻的早期阵列技术(US 5,143,854)近来已被多种方法尝试使用。特别是，在包括抗原-抗体对以及酶联免疫吸附检测在内的多种免疫检测中进行开发微阵列的重要性正在逐渐增加。
但是，却不容易使蛋白质芯片比DNA芯片更小、或者将蛋白质芯片整合进或排列到一实质格式(substantial format)中来增加敏感性。也就是，DNA寡核苷酸的晶格图形可利用光刻技术在基底表面制备，但是对于包含几百个氨基酸的蛋白质来说，为了精确诊断疾病，在基底表面需要具有更高密度的更加高度整合的晶格图形(例如，一个抗体必须有约1400个氨基酸)。但是要满足这一要求并不容易。
另一问题是，在变性条件下对蛋白质进行操作很容易丧失它们的三维结构(Bemard，A.et al.，Anal.Chem.，73：8，2001)，因而使得对蛋白的操作具有许多限制性。
对上述问题的解决依赖于：在不丧失三维结构的情况下，蛋白质将以多高的分辨率被排列。对于这一问题，有很多解决方案，迄今已经提出了喷墨印、即需即印技术、微接触印刷术、以及IBM采用的软光刻技术等。但是，采用这些方法形成的阵列仍具有几十微米至几毫米的空隙，并且未能开发出具有高密度的活样品(real-life samples)同时保持蛋白质三维结构的高度整合的诊断蛋白质纳米芯片。
发明内容
因此，本发明人进行了细致的研究，开发出一种较简单的形成几纳米尺度的超高密度图形的方法，本发明人利用超分子的自组装和选择性的金属着色生成了几纳米或者更小尺度的沟槽形或者柱形图形(groove-or pillar-shaped pattern)，并将生物受体与生成的图形相连接，从而完成了本发明。
本发明的目的在于利用超分子的自组装和选择性金属着色来提供一种形成几个纳米或者更小尺度的超分子图形的方法。
本发明的另一目的在于提供一种在基底上或基底的金属薄膜上形成纳米图形的方法，其包含利用超分子纳米图形作为遮膜(mask)来蚀刻基底或金属薄膜的步骤。
本发明的又一目的在于提供一种制备分隔膜的方法，其包括将多个采用上述方法制备的具有纳米图形的基底相互结合的步骤。
本发明的再一目的在于提供一种制备生物纳米芯片的方法，其包括将生物受体与采用上述方法制得的纳米图形相连接的步骤，以及采用上述方法制备的生物纳米芯片。
附图说明
图1是超分子自组装过程的示意图。图1a描述了盘形树枝状化合物(1)和扇形超分子(2)自组装成圆柱状结构(3)然后排列成三维六边形结构(4)。图1b描述了锥形分子(5)被组装为球形结构(6)并排列成三维规则结构(7)；
图2是本发明的形成纳米图形来制备生物纳米芯片的方法；
图3显示了超分子自组装成六角柱形规则结构的透射电镜图；
图4显示了根据本发明生成的纳米图形的扫描电镜图；
图5显示了制备金属薄膜纳米图形过程的示意图；
图6显示了利用生物分子与金属薄膜纳米图形的结合来制备生物纳米芯片的示意图。
具体实施方式
为了完成上述目的，本发明提供了一种生成超分子纳米图形的方法，其包含下述步骤：(a)在基底上生成超分子薄膜，(b)通过退火来自组装超分子以形成规则结构；(c)用金属对所形成的规则结构进行选择性着色；以及(d)蚀刻金属选择性着色的薄膜，移去没有被金属着色的薄膜部分。
本发明制备纳米图形的方法在步骤(a)之前可以优选进一步包括修饰基底表面的步骤，从而调节图形结构的取向。基底表面的修饰优选在基底表面形成一种金属或者非金属薄膜、自组装的单层(SAM)或者其它适用作图形末端的薄膜。可被用于本发明的基底的例子包括多种材料，例如硅、玻璃、熔铸硅、以及聚合物。
在本发明的一个实施例中，具有下述式(1)的化合物被用作超分子，但是任何自组装的超分子都可不受限制地被使用。
(式I)
Figure A20041004755300091
自组装的超分子的例子包括盘形树突状化合物(1)、扇形超分子(2)、杆状链形或者锥形分子(5)。扇形超分子的例子包括下式(2)结构的化合物，盘形超分子的例子包括下式(3)的化合物，锥形超分子的例子包括下式(4)的化合物：
(式2)：
(式3)：
(式4)：
这些超分子通过诸如范德华力等物理次级键来形成规则结构，而不象由单聚体形成多聚体需要共价键结合。这类超分子在适宜的温度或者浓度、或外部磁场或电场等条件下自组装成某些精细结构。用于本发明的式(1)的超分子与扇形树突状化合物相对应。如图1a所示，这种扇形树突状化合物能自组装成盘形结构(I)，然后组装为圆柱状结构(3)，最后形成三维六角形结构(4)。此外，如图1b所示，锥形超分子(5)被自组装为球形(6)，然后排列成三维规则结构(7)。
在本发明中，步骤(a)中的薄膜优选通过旋转涂布、摩擦(rubbing)的方法来形成，或者通过溶液扩散而在水面形成薄膜；上述步骤(b)中，优选对所用超分子采用高于它们的液晶转换温度进行加热，然后缓慢冷却进行退火。此外，在上述步骤(c)中的金属着色优选利用四氧化钌(RuO4)对薄膜的中间部分选择性着色，步骤(d)优选利用反应离子蚀刻方法进行。
在另一方面，本发明提供了一种在基底或者金属薄膜上形成纳米图形的方法，该包含利用上述方法制备的超分子纳米图形作为遮膜来蚀刻基底或金属薄膜的步骤。在该方法中，对基底或金属薄膜的蚀刻优选通过离子蚀刻和/或离子研磨来完成。
在又一方面，本发明提供了一种制备分隔膜的方法，它包括将本发明所形成的多个基底的纳米图形互相结合的步骤。
再一方面，本发明提供了一种制备用作高密度记录材料的磁性金属薄膜纳米图形的方法，该方法包括下述步骤：(a)在基底上形成磁性金属薄膜；(b)在磁性金属薄膜上形成自组装的超分子薄膜；(c)自组装超分子退火形成规则结构；(d)用金属对形成的规则结构选择性着色；(e)蚀刻金属选择性着色的薄膜来去除未被金属着色的薄膜部分，从而制备超分子的纳米图形；以及(f)利用超分子纳米图形作为遮膜来蚀刻磁性金属薄膜。在该方法中，磁性金属优选选自Fe，Ni，Co，Cr，Pt，及其合金。
此外，本发明还提供了一种制备生物纳米芯片的方法，其包括将生物受体与沟槽形的基底纳米图形相连接的步骤。本发明还提供了采用上述方法制备的生物纳米芯片，其中生物受体与沟槽形的基底纳米图形相结合。
在另一方面，本发明提供了一种制备生物纳米芯片的方法，其包括下述步骤：(a)在基底上形成对生物受体具有亲合力的薄膜；(b)在对生物受体具有亲合力的薄膜上形成自组装超分子薄膜；(c)通过退火来自组装超分子以形成规则结构；(d)用金属对所形成的规则结构进行选择性着色；(e)蚀刻金属着色的薄膜以除去未被金属着色的薄膜部分，从而制备超分子的纳米图形；(f)利用超分子纳米图形作为遮膜，蚀刻对生物受体具有亲合力材料的薄膜，以形成柱形金属纳米图形；以及(g)使生物受体与对生物受体具有亲合力材料的纳米图形结合。本发明还提供了采用上述方法制备的生物纳米芯片，其中生物受体与对柱形生物受体具有亲合力物质的纳米图形相结合。
在本发明中，生物受体优选选自下述物质：蛋白质、肽类、脂类、寡核苷酸、PNAs、氨基酸、DNAs、酶底物、配基、辅助因子、碳水化合物以及RNAs。优选通过使用结合助剂来连接生物受体与基底的纳米图形，从而完成蛋白质与纳米图形结合的步骤。结合辅助物优选为在碳基团末端连接有醛基、胺基或亚胺基的化学物质。更特异地，生物受体与纳米图形的连接可通过下述方法完成：在基底表面联上醛基、在生物受体的末端连接胺基，然后通过诱导胺-醛反应来完成连接。
本文所用的术语“生物纳米芯片”被定义为包括生物芯片和生物传感器，其中与生物材料连接或反应的生物受体与纳米图形相连接。
下面将对本发明进行详细描述。
根据本发明的一个优选实施例，首先将超分子以1-wt％的浓度溶解于四氢呋喃(THF)溶剂中，然后将所得的溶液施用于基底上以形成超分子薄膜。优选使用旋转涂布、摩擦(rubbing)、或者溶液扩散的方法来形成超分子的薄膜。在本实施例中，采用硅晶片作为基底，并且未对基底表面进行修饰(图2a)。
然后，将超分子加热至高于它们的液晶相变温度，使它们进行自组装。由于本发明使用的超分子的液晶相变温度约为230℃，因此将其加热至240℃然后缓慢冷却。这样，超分子自组装成柱形微观结构(图2b)。
现在要对本发明优选实施例中利用退火使超分子自组装的过程进行描述。
可通过退火来对超分子的性质进行修饰，适于退火的起始材料包括高温分解制备的超分子。用作起始物质的超分子还可在不同的条件下进行至少一次预热的步骤。对激光高温分解形成的超分子进行预热处理能增强其结晶性，并能除去诸如碳原子等杂质，还可能通过与另外的氧或来自气态或非气态化合物原子的结合来改变其化学计量。超分子优选在能提供均匀加热的烤炉中进行加热。处理条件通常很温和，从而不会产生大量的烧结颗粒。因此，加热温度优选低于起始物质和产物的熔点。如果热处理涉及组合物的变化，即使在温和的加热温度下分子的尺寸和形状也会变化。
自组装的结构在材料/基底的表面上或者在表面内生成。自组装结构以定向的岛状(positioned islands)形式定位在边界内，每个结构都能作为电路的一个元件或者具有多个元件的组合器件。尤其是，每个结构可以是整合电路的一个元件，该元件的例子包括电子零件、光学器件以及光子晶体。
为了在预先确定的边界内形成结构，需要对结构的边界进行界定，并需要单独的自组装步骤，从而形成自组装结构。界定结构边界的步骤中使用了一种外力来界定结构边界。通常不可能通过自组装步骤本身来界定结构边界。当结合了组合物/材料后，其自组装是基于组合物/物质的天然功能(natural sensing function)，从而在所得结构中产生了自然排序。通常，尽管定向步骤可在自组装步骤之前或之后完成，但处理步骤的特性也能预示着某些排序。净效应导致一个具有边界内区域的自组装结构，其中该区域被纳米颗粒所覆盖，而边界外的区域却并未被纳米颗粒所覆盖。界定边界的过程与自组装步骤相连接，需要在边界内活化自组装的步骤、或者在边界外区域使区域失活。通常，为完成活化步骤或者失活步骤，必须运用外力。
可利用透射电镜来对基底上超分子组装成了规则结构进行确认。采用与本发明所述相同的条件来制备样品，利用透射电镜拍摄的样品的照片如图3所示。图3的照片显示，超分子自组装为六角柱形的规则结构。
现在将描述本发明利用金属对自组装超分子的规则结构进行着色的一个优选实施例。
首先，将RuO4溶液和用超分子薄膜包被的基底放置在玻璃容器中，并且溶液与基底不要直接接触。在该过程中，当RuO4溶液中的Ru金属扩散进气相中时，基底上的超分子薄膜被Ru金属所着色。着色的Ru金属与薄膜的某些部分发生选择性的化学反应。
尽管本发明中使用了RuO4，但是本发明中也可以使用四氧化锇(OsO4)或者其它能够对超分子形成的结构进行选择性着色的金属。
根据本发明的一个优选实施例，由于被超分子薄膜包被的基底需要进行金属着色步骤并且进行接下来的蚀刻步骤，因此基底上超分子薄膜的给定部分将被除去，从而最终得到纳米图形器件。在这一蚀刻步骤中，可以不受限制地使用半导体设备制备过程中的任何常规方法。例如，可利用诸如KCN-KOH混合溶液或者HF水溶液等蚀刻溶液、或者通过反应离子蚀刻(RIE)或离子研磨来完成蚀刻步骤。
根据本发明上述优选实施例形成的纳米图形能够用作重要的表面基底，通过多种生物受体与纳米图形的反应来形成所需的芯片，它们将在制备具有高整合密度和小尺度的生物芯片中发挥重要的作用。
生物芯片通常采用直接将生物分子连接到基底上，或者通过连接分子将生物分子连接到基底上。例如，为制备DNA芯片、蛋白质芯片或者蛋白传感器，必须将生物受体(例如，DNAs、抗体或酶)连接到固态基底的表面，醛基与基底表面相连接，胺基与生物受体相连接，从而使得生物受体和基底表面可通过胺基和醛基之间的化学键来进行连接，以此来制备所需的生物器件。
本发明生物芯片中DNA芯片的制备方法包括利用点样(spotting)方法将预先制备的探针与固态基底表面相连接的步骤。在这种情况下，将与胺基结合的探针溶解于1X至7X，优选2X至5X，更优选3X的SSC缓冲溶液(0.45M NaCl，15mM C6H5Na3O7，pH 7.0)中，然后利用微阵列点样仪将其点样至连接了醛基的基底上。然后，利用醛基与胺基间的相互反应将探针固定在基底上。所用探针的浓度大于10pmol/μl，优选大于50pmol/μl，更优选大于100pmol/μl。与探针结合的胺基和与基底结合的醛基在湿度为70-90％、优选80％的条件下相互反应4-8小时，优选5-7小时，最优选约6小时，使得探针固定在基底上。
点状结构能够转换为其相反结构。为实现这一目的，将硅或氮化硅(SiN)沉积到具有所形成的点状结构的基底上，使得结构外的部分被硅或氮化硅所填充。然后，移去最初的点状结构，从而使其转化为孔状结构。
实施例
下面将结合实施例对本发明进行详细描述。很显然，本领域技术人员能够对这些实施例进行多种修饰，并且本发明并非囿于这些实施例。所述实施例仅是为了进一步解释本发明。
实施例1：超分子的合成
本发明中所用的式(1)的超分子是通过下述反应方案(1)的步骤进行合成的。对该超分子的扫描电镜分析证实了该超分子为纳米尺度的或更小尺度的规则圆柱结构。
(反应图解1)
Figure A20041004755300151
实施例2：基底表面修饰
在本发明中，采用硅晶片作为基底。如果需要，可在基底表面形成金属的、非金属的、或其它的薄膜。
实施例3：超分子薄膜的形成
将实施例1中合成的超分子溶解于四氢呋喃(THF)溶剂中。将所得溶液旋转涂布(spin-coated)于实施例2的硅晶片上，以形成薄膜(图2a)。在该实施例中，2,000-3,000rpm持续10-30秒的条件下进行旋转涂布。在该旋转涂布过程中，可适当改变薄膜的厚度。
实施例4：退火
将超分子薄膜加热至240℃然后缓慢冷却，形成规则的微观结构(图2b)。本发明所用的超分子在240℃自组装，该温度可根据所用的超分子的种类来进行变化。在该温度下，超分子具有足以进行自组装的活动性，并自组装成最稳定的结构。对本发明所用的超分子来说，圆柱体排列为六角形的三维结构是最稳定的结构。
实施例5：用四氧化钌(RuO4)进行着色
由于可利用RuO4对超分子在中央部分进行选择性着色，因此将超分子暴露于RuO4中持续几分钟，从而采用Ru金属对中央部分进行化学着色(图2c)。
当将超分子暴露于RuO4中时，Ru金属扩散到空气中从而使得超分子薄膜被Ru金属着色。Ru金属与某些反应基团(例如，醚键、醇、苯环、以及胺)发生化学反应，使得超分子在与超分子柱的中央部分相对应的位置被Ru金属着色。
根据超分子种类的不同，可利用其它金属来替代该着色金属。例如，四氧化锇(OsO4)与诸如碳双键、醇、醚键以及胺等反应基团发生化学反应。
实施例6：蚀刻
下面将对金属着色的超分子薄膜进行蚀刻处理，由于着色金属和超分子之间蚀刻速率的差别，点形结构(dot-shaped structures)仍保持在超分子柱的中央部分(图2d)。图4显示了该点形结构构像的扫描电镜图像。在该实施例中，利用CF4气体处理约100秒来完成蚀刻。蚀刻时间不应在所有情况下都相同，其根据设备会有所变化。因此，需要有调整蚀刻条件的测试步骤。
实施例7：在基底上形成纳米图形的方法
采用实施例1-6所得到的超分子纳米图形作为遮膜来蚀刻基底，从而在基底上形成纳米图形。在本发明中，在基底上没有形成中间层。但是，如果在基底和超分子薄膜之间形成另一薄膜层，则点形纳米图形在接下来的蚀刻步骤中作为遮膜。也就是说，当对表面暴露的中间薄膜层进行蚀刻时，不蚀刻膜上形成点形图形的部分，从而将超分子层形成的图形转移到中间薄膜层。这根据中间薄膜层所用的材料而发生变化。如果中间薄膜层为金属薄膜层，则可通过反应离子蚀刻和离子研磨的方法来进行蚀刻。蚀刻条件与每种薄膜层的特性相一致。
实施例8：通过生物受体与沟槽形纳米图形的连接来制备生物纳米芯片
为了将生物受体与实施例7中形成的沟槽形基底纳米图形相连接，在基底上连接醛基，在生物受体的末端连接胺基基团，然后利用胺基-醛基反应将生物受体连接到基底。
实施例9：通过生物受体与柱形纳米图形相连接来制备生物纳米芯片
在基底上形成对生物受体具有极佳亲合力的材料的薄膜，然后，采用实施例1-6的方法来形成超分子纳米图形。使用超分子纳米图形作为遮膜，通过离子研磨来制备对生物受体具有亲合力的物质薄膜的纳米图形(图5)。
在该实施例中，采用金(Au)作为对生物受体具有亲合力的材料。金能选择性地与含有巯基(-SH)的生物受体(例如，肽和蛋白质)相结合。采用金的这一特性，可使生物分子选择性地与金纳米图形相结合，从而制备高密度的生物纳米芯片(图6)。
如上所述，本发明提供了一种制备生物纳米芯片的开创性方法，它是通过将生物受体与纳米尺度或更小尺度的沟槽形或者柱形图形相结合来制备的，其中所述的沟槽状或者柱状图形采用超分子的自组装和选择性金属着色来形成。

Claims (20)

1.一种制备超分子纳米图形的方法，其包含下述步骤：
(a)在基底上形成超分子薄膜；
(b)通过退火来自组装超分子，形成规则结构；
(c)利用金属对所形成的规则结构进行选择性着色；
(d)蚀刻金属选择性着色的薄膜，除去没有被金属着色的薄膜部分。
2.权利要求1的方法，其中在步骤(a)之前还进一步包括修饰基底表面的步骤，从而调节图形结构的取向。
3.权利要求2的方法，其中对基底表面的修饰是通过在基底表面上形成金属和非金属、有机薄膜来实现的。
4.权利要求1的方法，其中的超分子为盘形树突状化合物、扇形超分子或者锥形超分子。
5.权利要求4的方法，其中所述的超分子是具有下述式(1)的化合物：
        (式1)
6.权利要求1的方法，其中步骤(b)是通过加热至高于它们的液晶相变温度，然后缓慢冷却来进行的。
7.权利要求1的方法，其中步骤(c)是通过使用四氧化钌对薄膜的中间部分进行选择性着色来实现的。
8.一种在基底上或者金属薄膜上形成纳米图形的方法，其包含采用权利要求1所形成的超分子纳米图形来蚀刻基底或者金属薄膜的步骤。
9.一种制备分隔膜的方法，其包括将权利要求8所形成的多个基底纳米图形互相结合。
10.一种制备用于高密度记录材料的磁性金属薄膜纳米图形的方法，其包含下述步骤：
(a)在基底上形成磁性金属薄膜；
(b)在磁性金属薄膜上形成自组装的超分子薄膜；
(c)通过退火自组装超分子来形成规则结构；
(d)用金属对形成的规则结构进行选择性着色；
(e)蚀刻金属选择性着色的薄膜以除去未被金属着色的薄膜部分，从而制备超分子的纳米图形；以及
(f)利用超分子纳米图形作为遮膜来蚀刻磁性金属薄膜。
11.权利要求10的方法，其中所述的磁性金属优选选自Fe，Ni，Co，Cr，Pt，以及它们合金。
12.一种制备生物纳米芯片的方法，其包含将生物材料与权利要求8方法制得的沟槽形的基底纳米图形相连接的步骤。
13.按照权利要求12的方法制备的生物纳米芯片，其中生物受体与沟槽形的基底纳米图形相连接。
14.权利要求13的生物纳米芯片，其中生物受体与一种化学物质结合，该化学物质在碳基团末端连接醛基、胺基或亚胺基。
15.一种制备生物纳米芯片的方法，其包含下述步骤：
(a)在基底上形成对生物受体具有亲合力材料的薄膜；
(b)在对生物受体具有亲合力的薄膜上形成自组装超分子薄膜；
(c)通过退火自组装超分子，形成规则结构；
(d)用金属对所形成的规则结构进行选择性着色；
(e)蚀刻金属着色的薄膜以除去未被金属着色的薄膜部分，从而制备超分子的纳米图形；
(f)利用超分子纳米图形作为遮膜来蚀刻对生物受体具有亲合力的材料的薄膜，形成柱形金属纳米图形；以及
(g)使生物受体与对生物受体具有亲合力的材料的纳米图形相连接。
16.权利要求15的方法，其中所述的超分子为具有下述式(1)结构的化合物：
Figure A2004100475530004C1
                         (式1)
17.权利要求16的方法，其中对生物受体具有亲合力的材料的薄膜进行蚀刻，以形成柱形纳米图形的步骤包含使用反应离子蚀刻和/或离子研磨。
18.权利要求17的方法，其中对生物受体具有亲合力的材料是金属。
19.权利要求15的方法，其中所述金属为金。
20.一种按照权利要求15的方法制备的生物纳米芯片，其中生物受体与对生物受体具有亲合力的材料的柱形纳米图形相结合。
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