DE602004005888T2 - Herstellung von selbstorganisierten monoschichten - Google Patents

Herstellung von selbstorganisierten monoschichten Download PDF

Info

Publication number
DE602004005888T2
DE602004005888T2 DE602004005888T DE602004005888T DE602004005888T2 DE 602004005888 T2 DE602004005888 T2 DE 602004005888T2 DE 602004005888 T DE602004005888 T DE 602004005888T DE 602004005888 T DE602004005888 T DE 602004005888T DE 602004005888 T2 DE602004005888 T2 DE 602004005888T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
sam
dithiacyclopentane
mono
disubstituted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE602004005888T
Other languages
English (en)
Other versions
DE602004005888D1 (de
Inventor
Dirk c/o Philips I.P. & Standards Redhill BURDINSKI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of DE602004005888D1 publication Critical patent/DE602004005888D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE602004005888T2 publication Critical patent/DE602004005888T2/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D339/00—Heterocyclic compounds containing rings having two sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D339/02—Five-membered rings
    • C07D339/06—Five-membered rings having the hetero atoms in positions 1 and 3, e.g. cyclic dithiocarbonates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54353—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals with ligand attached to the carrier via a chemical coupling agent
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/544—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being organic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/28—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by transfer from the surfaces of elements carrying the liquid or other fluent material, e.g. brushes, pads, rollers
    • B05D1/283—Transferring monomolecular layers or solutions of molecules adapted for forming monomolecular layers from carrying elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2610/00—Assays involving self-assembled monolayers [SAMs]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • H05K3/061—Etching masks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/20—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/701—Langmuir Blodgett films

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Tents Or Canopies (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Control Of Vending Devices And Auxiliary Devices For Vending Devices (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Description

  • Diese Erfindung betrifft die Bildung von selbstorganisierten Monoschichten (SAMs). In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Bildung von SAMs beim Mikrokontaktdrucken und insbesondere eine neue Klasse von Tintenmolekülen zur Bildung von SAMS beim Mikrokontaktdrucken und deren Verwendung darin.
  • Das Muster eines Metalls über ein Substrat ist in der modernen Technologie eine allgemeine Notwendigkeit und ein wichtiges Verfahren und wird zum Beispiel in der Mikroelektronik und bei der Anzeigeherstellung angewendet. Dieses Mustern erfordert in der Regel eine Vakuumabscheidung eines Metalls über die gesamte Oberfläche eines Substrats und seine selektive Entfernung mittels Photolithographie und Ätztechniken.
  • Der Mikrokontaktdruck ist eine Technik zum Bilden von Muster organischer Monoschichten mit seitlichen Abmessungen im Mikrometer- und Submikrometerbereich. Er bietet bei der Bildung bestimmter Mustertypen durch Drucken von Molekülen von einem Stempel auf ein Substrat experimentelle Einfachheit und Flexibilität. Bisher setzt der Großteil des Standes der Technik auf die bemerkenswerte Fähigkeit langkettiger Alkanthiole zur Bildung selbstorganisierter Monoschichten auf zum Beispiel Gold oder anderen Metallen. Diese Muster können als dünne Resists im Nanometerbereich fungieren, indem sie das Metall durch angemessen formulierte Ätzmittel vor Korrosion schützen, oder können die selektive Anordnung von Flüssigkeiten auf hydrophilen Bereichen des gedruckten Musters ermöglichen. Muster von SAMs mit seitlichen Abmessungen, die kleiner als 1 Mikrometer sein können, können durch Drucken auf ein Metallsubstrat mit Hilfe eines elastomeren „Stempels" gebildet werden. Der Stempel wird durch Gießen zum Beispiel eines Silikonelastomers mit Hilfe einer Vorlage (oder einer Gussform) hergestellt, die mittels Photolithographie oder anderer Techniken wie Elektronenstrahllithographie hergestellt wird. Für einen wirksamen Transfer der Tintenmoleküle auf das Substrat werden häufig Niedermodul-Polymermaterialien wie PDMS (Polydimethylsiloxane) für den Stempel benutzt. Es gibt jedoch prinzipiell keine Einschränkungen hinsichtlich des Stempelmaterials.
  • US 5,512,131 beschreibt ein Verfahren zum Mustern einer Materialoberfläche, bei dem ein elastomerer Stempel mit einer Stempeloberfläche mit einer SAM beladen wird, welche Spezies mit einer funktionellen Gruppe bildet, die ausgewählt ist, um ein bestimmtes Material zu bilden, und bei dem die Stempeloberfläche gegen eine Oberfläche des Materials angeordnet und entfernt wird, um eine SAM der Spezies in Übereinstimmung mit dem Muster der Stempeloberfläche des Stempels zu hinterlassen. Zusätzliche Stempelschritte können nachfolgend ausgeführt werden, um ein beliebiges aus einer Vielfalt von SAM-Mustern auf der Oberfläche zu erzeugen. Außerdem können Abschnitte der Materialoberfläche, die nicht mit einem gestempelten SAM-Muster beschichtet sind, mit einer anderen SAM-bildenden Spezies ausgefüllt werden. Als Alternative können Abschnitte, die nicht von einer SAM-Schicht bedeckt sind, geätzt oder galvanisiert werden.
  • Das Mustern einer Oberfläche ist auch in EP-B-0 784 543 offenbart, das ein Verfahren zur Herstellung lithographischer Merkmale in einer Substratschicht beschreibt, umfassend die Schritte Absenken eines Stempels, der einen Reaktionspartner trägt, auf ein Substrat, Begrenzen der nachfolgenden Reaktion auf das gewünschte Muster, Anheben des Stempels und Entfernen des Reaktionsrestes von dem Substrat. Der Stempel kann das zu ätzende Muster oder Vertiefungen aufweisen, die dem Muster entsprechen.
  • Folglich ist das Mikrokontaktdrucken eine weiche lithographische Mustertechnik, welche das inhärente Potential für eine leichte, schnelle und kostengünstige Reproduktion strukturierter Oberflächen und elektronischer Schaltungen mit mittlerer bis hoher Auflösung aufweist.
  • Die vier Hauptschritte eines Mikrokontaktverfahrens (mit Bezug auf 1 der Zeichnungen) sind:
    Reproduktion eines Stempels 10 mit dem gewünschten Muster;
    Beladen des Stempels mit einer geeigneten Tintenlösung; und
    Drucken mit dem mit Tinte versehenen und getrockneten Stempel 10, um das Muster 14 von dem Stempel 10 auf die Oberfläche 12 zu übertragen.
  • Wie oben erläutert, war das Drucken höherer Alkanthiole als Tintenmoleküle auf Gold und andere Metalloberflächen eine der ersten Techniken, die für SAMs deptrotonierter Thiolate auf der Oberfläche entwickelt wurden, die dem Muster des Stempels ähnlich sind. Die Antriebskraft für die Bildung der SAM ist die starke Interaktion der polaren Thiolatkopfgruppen mit den Goldatomen (oder Atomen anderer Metalle) in der obersten Oberflächenschicht einerseits und die intermolekulare (hydrophobe) van-der- Waals-Interaktion zwischen apolaren Endgruppen in der SAM andererseits. Die Kombination dieser zwei Interaktionen führte zu einer gut geordneten SAM mit hoher Stabilität gegen mechanischen, physikalischen oder chemischen Angriff.
  • Es ist bekannt, dass sich die Thiolmoleküle von Tintenlösungen während des Mikrokontaktdruckens in ihrer deprotonierten Form als Thiolate an die Metalloberfläche des Substrats binden: RSH → RS– + H+ (1)
  • Gleichzeitig tritt eine Oxidation der Goldoberflächenatome ein: [M]Oberfläche + → [M(+)]Oberfläche + e– (2)um die Bildung einer starken Bindung zwischen einer Sulfidgruppe und einer positiv geladenen Goldspezies in der obersten Metallschicht zu ermöglichen: RS– + [M(+)]Oberfläche → RS(-) – [M(+)]Oberflächee (3)
  • Die Oxidationsspezies, welche das Elektron aufnimmt, das von der Metalloberfläche gelöst wird, ist das Wasserstoffion, das sich von dem Alkanthiol (Gleichung 1 und 2) abtrennt: H+ + e– → ½H2(↑)(4)
  • Kombinationen von Gleichung 1 bis 4 führen zu der folgenden Gesamtreaktion: RS + [M]Oberfläche → RS(-) – [M(+)]Oberfläche + ½H2(↑) (5)
  • Das oben erwähnte Schema des Standes der Technik ist in 3 weiter erläutert.
  • Ein identischer Mechanismus kann für andere schwefelfunktionalisierte molekulare Spezies formuliert werden, die als Tintenmoleküle zum Mikrokontaktdrucken benutzt worden sind, wie Thio- oder Dithiocarbonsäuren (RCSOH, RCS2H) und Sulfinsäuren (RSO2H), die alle eine funktionelle S-H-Endgruppe aufweisen.
  • In der Tat ist die Benutzung verschiedener Tintenmoleküle wie Alkanthiolen (RSH), Dialkyldisulfiden (RSSR), Dialkylsulfiden (R2S) und multifunktionellen Alkanthiolen (X(-R-SH)n, n = 1 – 6) auf dem Gebiet des Mikrokontaktdruckens weit verbreitet. Kürzlich vorgeschlagene Tintenmoleküle zum Drucken auf Edelmetallflächen sind 2-mono- und 2,2-disubstituierte Propan-1,3-dithiole (R1R2C((CH2)SH)2), Thiocarbonsäuren (RCOSH) und Dithiocarbonsäuren (RCS2H). Zum Beispiel beschreibt die internationale Patentanmeldung Nr. WO 02/071151 A1 ein Verfahren zum Mikrokontaktdrucken, bei dem eine Dithiocarbonsäure als das Tintenmolekül bei der Bildung einer SAM benutzt wird. In all diesen Fällen sind die formelle Reduzierung von Protonen und die Freisetzung von Dihydrogen notwendig, um die Oberflächenoxidation während des Adsorptionsverfahrens auszugleichen.
  • Ein Problem bei der Anwendung des Mikrokontaktdrucks zum Mustern von Metallen ist jedoch die begrenzte Anzahl geeigneter Tintenmolekülklassen, die derzeit erhältlich sind, und auch die Stabilität dieser derzeit erhältlichen Tinten während der Lagerung. Dies ermöglicht nur eine eingeschränkte Veränderlichkeit bei der Entwicklung maßgeschneiderter Mikrokontaktdruck-Technologien, insbesondere weil geringe Lagerzeiten von Tintenlösungen die Anwendbarkeit dieser Tinten behindern können.
  • Nun ist eine verbesserte Anordnung entwickelt worden, wobei die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform verbesserte Tintenzusammensetzungen zum Mikrokontaktdrucken bereitstellen kann, welche die oben erläuterten Probleme hinsichtlich der Tintenzusammensetzungen des Standes der Technik entschärfen können.
  • Die vorliegende Erfindung stellt folglich ein Verfahren zur Bildung einer SAM auf mindestens einer Oberfläche eines Substrats durch Aufbringung auf die Oberfläche eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans bereit, um auf der Oberfläche eine daraus hergestellte SAM zu bilden.
  • Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer SAM auf mindestens einer Oberfläche eines Substrats durch Aufbringung auf die Oberfläche einer Verbindung nach Formel (I) bereit, um auf der Oberfläche eine daraus hergestellte SAM zu bilden
    Figure 00040001
    worin X entweder für
    Figure 00050001
    stehen kann, worin
    eines von R1 und R2 für Wasserstoffstehen kann und mindestens eines von R1 und R2 unabhängig voneinander für einen Kohlenwasserstoff oder eine halogenierte kohlenwasserstoffhaltige Gruppe stehen kann, die wahlweise mit einer ausgewählten Funktionalität bereitgestellt ist, die eine biologische oder chemische Spezies binden kann, oder mindestens eines von R1 und R2 eine ausgewählte biologische oder chemische Spezies umfassen kann, die direkt oder indirekt an den 1,3-Dithiacyclopentanring einer Verbindung gemäß Formel (I) gebunden ist, wobei die biologische oder chemische Spezies derart ist, dass sie zur Immobilisierung auf der Oberfläche und zur Bindung des 1,3-Dithiacyclopentanrings oder eines Derivats davon an die Oberfläche geeignet ist; und
    R3, R4, R5 und R6, ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Halogen, -Ra, -ORa, -SRa, -NRaRb, worin Ra und Rb unabhängig voneinander für Kohlenwasserstoff stehen, der geradkettige, verzweigte und zyklische aliphatische und aromatische Gruppen aufweist; oder (i) R3 und R4, und/oder (ii) R5 und R6, zusammen jeweils für = O stehen.
  • Wie hier verwendet, kann der Ausdruck Kohlenwasserstoff geradkettige, verzweigte und zyklische aliphatische und aromatische Gruppen bezeichnen und kann in der Regel Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Arylalkyl, Arylalkenyl und Arylalkynyl aufweisen. Der Ausdruck "kohlenwasserstoffhaltige Gruppe" ermöglicht auch die Gegenwart von Atomen, die nicht Kohlenstoff und Wasserstoff sind, zum Beispiel in der Regel Sauerstoff und/oder Stickstoff sind. Zum Beispiel können ein oder mehrere Methylenoxid- oder Ethylenoxideinheiten in der kohlenwasserstoffhaltigen Gruppe vorhanden sein; alkylierte Aminogruppen sind ebenfalls nützlich.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht X für
    Figure 00060001
    und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Verbindungen gemäß Formel (Ia)
    Figure 00060002
    worin R1 bis R6 im Wesentlichen wie oben definiert sind.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht X für
    Figure 00060003
    und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Verbindungen gemäß Formel (Ib)
    Figure 00070001
    worin R1 bis R6 wieder im Wesentlichen wie oben definiert sind.
  • Angemessenerweise steht R1 für Wasserstoff und R2 steht für einen Kohlenwasserstoff oder eine halogenierte kohlenwasserstoffhaltige Gruppe. Wie oben erläutert, kann der Ausdruck Kohlenwasserstoff geradkettige, verzweigte und zyklische aliphatische und aromatische Gruppen bezeichnen und kann in der Regel Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Arylalkyl, Arylalkenyl und Arylalkynyl aufweisen. Die Kohlenwasserstoffgruppen können angemessen bis zu 35 Kohlenstoffatome, in der Regel bis zu 30 Kohlenstoffatome und typischer bis zu 20 Kohlenstoffatome enthalten. Entsprechende halogenierte Kohlenwasserstoffe können auch eingesetzt werden, insbesondere fluorierte Kohlenwasserstoffe. In einem bevorzugten Fall, worin R2 für eine fluorierte Alkylgruppe steht, kann dies durch die allgemeine Formel F(CF2)k(CH2)l dargestellt werden, worin k in der Regel eine ganze Zahl mit einem Wert zwischen 1 und 30 ist und l eine ganze Zahl mit einem Wert zwischen 0 und 6 ist. Mehr bevorzugt ist k eine ganze Zahl von zwischen 5 und 20 und insbesondere zwischen 8 und 18. Wenngleich die oben angegebenen Bereiche für die Werte von k und l als bevorzugte Bereiche angegeben sind, wird natürlich anerkannt, dass die jeweilige Wahl von k und l von dem Zweck abhängt, welchem die zu behandelnde Oberfläche dient. Man wird auch zu schätzen wissen, dass der Ausdruck „kohlenwasserstoffhaltige Gruppe" auch die Gegenwart von Atomen ermöglicht, die nicht Kohlenstoff und Wasserstoff sind, sondern O oder N sind, wie oben erläutert.
  • Die oben erwähnten Kohlenwasserstoffgruppen können durch Substituenten, die im Stand der Technik gut bekannt sind, wie C1-6-Alkyl, Phenyl, C1-6-Haloalkyl, Hydroxy, C1-6-Alkoxy, C1-6-Alkoxyalkyl, C1-6-AlkoxyC1-6-Alkoxy, Aryloxy, Keto, C2-6- Alkoxycarbonyl, C2-6-AlkoxycarbonylC1-6-Alkyl, C2-6Alkylcarbonyloxy, Arylcarbonyloxy, Arylcarbonyl, Amino, Mono- oder Di-(C2-6)-Alkylamino oder durch sämtliche andere geeignete Substituenten, die dem Stand der Technik entsprechen, weiter substituiert werden. Insbesondere kann diese Phenylgruppe, zum Beispiel wenn R1 für Wasserstoff steht und R2 für Phenyl steht, durch Phenylcarbonyloxy weiter substituiert werden, wobei die Phenylgruppe des oben erwähnten Substituenten durch eine Alkylgruppe oder einen anderen geeigneten Substituenten selbst weiter substituiert werde kann.
  • Bevorzugte Dithiacyclopentane zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung können vorliegen, wenn R1 für Wasserstoff steht und R2 für Alkyl oder Aryl steht, das wiederum zum Beispiel durch einen Arylcarbonyloxy-Substituenten weiter substituiert werden kann, wie oben beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform steht R1 für Wasserstoff und R2 steht für eine Alkylgruppe von bis zu 30 Kohlenstoffatomen und typischer von bis zu 20 Kohlenstoffatomen und mehr bevorzugt steht R2 für -(CH2)16CH3. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform steht R1 für Wasserstoff und R2 steht für Phenyl, das durch (alkylsubstituiertes) Phenylcarbonyloxy- weiter substituiert werden kann, und mehr bevorzugt kann R2 für den folgenden Substituenten stehen
    Figure 00080001
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt werden, dass R1 für Wasserstoff steht und R2 für einen Kohlenwasserstoff oder eine halogenierte kohlenwasserstoffhaltige Gruppe steht, die mit einer ausgewählten Funktionalität bereitgestellt ist, welche eine ausgewählte biologische oder chemische Spezies binden kann. Eine ausgewählte Funktionalität wird geeignet bereitgestellt, wobei ein oder mehrere Polymere, Dendrimere oder Biomoleküle durch die 1,3-Dithiacyclopentane, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, gebunden werden können und somit auf der Oberfläche eines Substrats adsorbiert werden. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung ermöglichen, dass Biomoleküle auf der Oberfläche eines Metallsubstrats wie einem Münzmetall wie Gold adsorbiert werden, indem solche Biomoleküle an die 1,3-Dithiacyclopentane gemäß der vorliegenden Erfindung gebunden werden. Biomoleküle, die an eine Metalloberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung gebunden werden können, können zum Beispiel Proteine, Nukleinsäuren, Antikörper, Zuckerstoffe, andere Kohlenhydrate und dergleichen enthalten. Eines von R1 oder R2 kann angemessen mit einer Aminosäurefunktionalität bereitgestellt werden, um die Bindung eines oder mehrerer Biomoleküle an ein ausgewähltes Substrat zu ermöglichen, wobei eines von R1 oder R2 angemessen für den folgenden Substituenten stehen kann
    Figure 00090001
    worin X für eine kohlenwasserstoffhaltige Gruppe, wie vorstehend für R1 oder R2 beschrieben, stehen kann und mehr bevorzugt für einen Alkylenlinker wie -(CH2)m-, worin m in der Regel von 1 bis 6 ist; oder einen Arylenlinker wie -(CH2)n(p-C6H4)(CH2)o- stehen kann, worin n und o unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 3 stehen können.
  • Als Alternative kann mindestens eines von R1 und R2 eine ausgewählte biologische oder chemische Spezies umfassen, die direkt oder indirekt an den 1,3-Dithiacyclopentanring einer Verbindung gemäß Formel (I) gebunden ist, wobei die ausgewählte biologische oder chemische Spezies derart ist, dass sie zur Immobilisierung auf der Oberfläche und ferner zur Bindung des 1,3-Dithiacyclopentanrings oder eines Derivats davon an die Oberfläche geeignet ist. Als solche ist die Dithiacyclopentan-Funktionalität in der Struktur der zu immobilisierenden biologischen oder chemischen Spezies inhärent, wobei die biologische oder chemische Spezies entweder direkt an den 1,3-Dithiacyclopentanring gebunden ist oder indirekt daran gebunden ist, zum Beispiel durch einen Kohlenwasserstoff oder eine halogenierte kohlenwasserstoffhaltige Gruppe, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben. Zum Beispiel könnte ein ausgewähltes Peptid oder Protein modifiziert werden, um eine Aminosäure, wie durch die obige Formel dargestellt, aufzuweisen, und als Teil der Polypeptidhauptkette vorliegen. Ein „Derivat" des 1,3-Dithiacyclopentanrings wie oben beschrieben zum Binden an die Substratoberfläche kann in der Regel eine offene Kettenzwischenstruktur umfassen, die für eine Redoxreaktion mit der Substratoberfläche (in der Regel ein Metall) erhalten wird, wie durch Bezugnahme auf Gleichung (6) und (7) und auch 3 bis 7 weiter veranschaulicht werden kann.
  • Wie oben beschrieben, sind R3, R4, R5 und R6, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Halogen, -Ra, -ORa, -SRa und NRaRb, worin Ra und Rb unabhängig voneinander für einen Kohlenwasserstoff stehen können, der geradkettige, verzweigte und zyklische aliphatische und aromatische Gruppen aufweist; oder (i) R3 und R4, und/oder (ii) R5 und R6, stehen zusammen jeweils für =O. R3, R4, R5 und R6 sind angemessener ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, -Rc, -ORc, -SRc und -NRcRd, worin Rc und Rd für C1-6-Alkyl oder C2-6-Alkenyl stehen können. Jedes von R3, R4, R5 und R6 kann folglich für Wasserstoffstehen. Als Alternative kann jedes von R3, R4, R5 und R6 für Halogen, insbesondere Fluor stehen. Eine weitere Alternative ist der Fall, worin R3 und R4 zusammen für =O stehen und R5 und R6 zusammen für =O stehen, wobei die Verbindungen zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung 1,3-Dithiolan-4,5-dione aufweisen.
  • Ausgehend von den verschiedenen Kombinationen der oben beschriebenen Substituenten wird man zu schätzen wissen, dass X und R1 bis R6 in den 1,3-Dithiacyclopentanen gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können und sich als solche an ein Metallsubstrat binden. Zum Beispiel können die Substituenten R1 und R2 direkt an den 1,3-Dithiacyclopentanring gebunden werden, wobei die Bindung solcher 1,3-Dithiacyclopentane an ein Metallsubstrat, die durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht wird, zum Beispiel wie in 3 und 4 dargestellt sein kann. Als Alternative können die Substituenten R1 und R2 an den 1,3-Dithiacyclopentanring durch einen Ethenylenlinker wie in 1,3-Dithiol-2-yliden-Derivaten gebunden werden, der sich an ein Metallsubstrat binden kann, wie durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel wie in 5 dargestellt, erreicht wird. Die Synthese solcher 1,3-Dithiol-2-yliden-Derivate ist vorher zum Beispiel von E. Campaigne et al. (Campaigne, E. und F. Haaf Dithiolium Derivatives. V. 1,3-Dithiol-2-ylidenes. Journal of Organic Chemistry, 30, 732–735 (1965)) und Schönberg et al. (Schönberg, A., B. König, und E. Frese, Untersuchungen über die Einwirkung von 4.5-Dioxo-2-thioxo-1.3-dithiolan und Thionkohlensäureestern auf Diaryl-diazomethane. Chemische Berichte, 98, 3303–3310 (1965)), beschrieben worden.
  • Für die Substituenten R3 bis R6 kann bevorzugt werden, dass jedes von R3 bis R6 für Wasserstoff steht, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben und zum Beispiel spezifisch durch 3 und die Bindung davon an ein Metallsubstrat erläutert. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann vorliegen, worin R3 und R4 zusammen für =O stehen und R5 und R6 zusammen für =O stehen, wobei die Verbindungen zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung 1,3-Dithiolan-4,5-dione enthalten und die Bindung davon an ein Metallsubstrat in 6 und 7 dargerstellt ist, wobei "O=C=C=O" freigesetzt wird, das nicht stabil ist und sich folglich in zwei Moleküle von Kohlenstoffmonoxid (CO) spaltet, wie in 6 und 7 dargestellt. Diese weitere Spaltung der „Restgruppe" in zwei stabile Bestandteile macht die Bildung der SAM stark irreversibel und trägt somit zu der Stabilität der SAM bei. Die Synthese von 1,3-Dithiolan-4,5-dionen, wie in 6 dargestellt, ist in der chemischen Literatur (Jentzsch, J., J. Favian und R. Mayer, Einfache Darstellung geminaler Dithiole und einige Folgereaktionen. Chemische Berichte, 95, 1764–1766 (1962); Bobbio, F.O. und P.A. Bobbio, Notiz über die Reduktion des Tetrathian- und des Pentathianringes. Chemische Berichte, 98, 998–1000 (1965); Schauble, J.H., WAV. Saun und J.D. Williams, Syntheses of Cyclic Bisthioacylals. 1,3-Dithiane-4,6-diones and 1,3-Dithiolane-4,5-dione. Journal of Organic Chemistry, 39, 2946–2950 (1974)) gut etabliert. Die Synthese von 1,3-Dithiolan-4,5-dionen, wie in 7 dargestellt, ist in der chemischen Literatur (Werkwijze voor het bereiden van fungicide middelen. Patent The Netherlands NL 6,509,394 ; Bleisch, S. und R. Mayer, Die säurekatalysierte, drucklose Umsetzung aliphatischer Ketone und b-Oxo-carbonsäureester mit Schwefelwasserstoff. Chemische Berichte, 100, 93–100 (1967); Duus, F., Influence of substituents an preparation and tautomerism of open-chain b-thio keto esters. Structure determination by NMR and infrared spectroscopy. Tetrahedron, 28(24), 5923–5947(1972)), ebenfalls gut etabliert.
  • Spezifische 1,3-Dithiacyclopentane zur Verwendung in Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind die folgenden
    Figure 00110001
    Figure 00120001
  • Man wird zu schätzen wissen, dass bestimmte 2-mono- oder 2,2-disubstituierte 1,3-Dithiacyclopentane in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bekannte Verbindungen sind. Jedoch sind bestimmte 2-mono- oder 2,2-disubstituierte 1,3-Dithiacyclopentane an sich neuartig und bilden als solche einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Verbindung gemäß Formel (Ic) bereit (die eine Untergruppe von Verbindungen gemäß Formel (Ia) ist)
    Figure 00120002
    worin R1c für Wasserstoff steht, R2c für C16-25-Alkyl steht und R3, R4, R5 und R6 im Wesentlichen wie vorstehend beschrieben sind. Eine besonders bevorzugte Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
    Figure 00120003
  • In der Regel kann ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen einer ersten SAM auf einer Oberfläche eines Substrats durch Aufbringung eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben, und ferner das Bereitstellen eines zweiten Materials auf dem Substrat umfassen. Das zweite Material kann als eine SAM bereitgestellt werden, die in Bereichen der Substratoberfläche ausgebildet ist, die von der ersten SAM im Wesentlich unbedeckt ist. Das 1,3-Dithiacyclopentan der ersten SAM kann sich von der molekularen Spezies der zweiten SAM chemisch unterscheiden. Zum Beispiel kann die erste SAM eine hydrophile Monoschicht umfassen, wohingegen die zweite SAM eine hydrophobe Monoschicht umfassen kann. Als Alternative kann das zweite Material ein Metall oder ein anderes Material sein, das mit geeigneten Aufbringungstechniken, einschließlich stromloser Abscheidung eines Metalls aus einer Lösung und anderer geeigneter Techniken, die dem Stand der Technik entsprechen, selektiv auf Bereiche der Substratfläche aufgebracht wird, die im Wesentlichen dem Muster der ersten SAM ähneln.
  • SAMs, die gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, können durch geeignete Techniken, die dem Stand der Technik entsprechen, zum Beispiel durch Adsorption aus einer Lösung oder aus einer Gasphase gebildet werden oder können durch eine Mikrokontaktdruck-Technik aufgebracht werden, die zur Bereitstellung mindestens einer ersten SAM, wie oben beschrieben, im Allgemeinen bevorzugt wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung richtet sich folglich an die Bereitstellung einer SAM durch Mikrokontaktdrucken, wobei die vorliegende Erfindung folglich ein Verfahren zum Mikrokontaktdrucken bereitstellt, umfassend das Drucken eines Musters auf eine Oberfläche eines Substrats, wobei das Muster freiliegende Bereiche und die SAM geschützte Bereiche aufweist, wobei die SAM durch Aufbringung auf mindestens eine Oberfläche des Substrats eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans gebildet wird, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf dem Substrat ermöglicht.
  • Vorzugsweise umfasst ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen eines gemusterten Stempels, der das erforderliche Muster der gemusterten Schicht definiert, und das Inkontaktbringen eines gemusterten Stempels, der mit einer Tinte beladen ist, mit der Oberfläche des Substrats, wobei der gemusterte Stempel angeordnet ist, um die Tinte auf die in Kontakt gebrachten Bereiche der Oberfläche des Substrats zu leiten; wobei die Tinte ein 2-mono- oder 2,2-disubstituiertes 1,3-Dithiacyclopentan umfasst, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf dem Substrat ermöglicht.
  • Die vorgeschlagenen neuen Tinten zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung bewirken die Verbesserung des Bindevorgangs schwefelhaltiger Spezies an Metalloberflächen. Wenn das zurückbleibende Molekül Ethylen ist, wie in 3 dargestellt, kann das Reaktionsschema ferner wie folgt dargestellt werden: R1R2C(SCH2)2 + 2[M]Oberfläche → R1R2C(S(-) – [M(+)]Oberfläche)2 + CH2=CH2(↑) (6)
  • In diesem Fall ist die 1,2-Ethylengruppe, die in dem Dithiolanmolekül vorliegt, die Oxidationsspezies: RS-CH2-CH2-SR – 2e– → CH2=CH2(↑) + 2RS (7)
  • Da das freigesetzte Ethylenprodukt ein weniger starkes Reduktionsmittel als Dihydrogen ist, ist die Oxidation auf der Metalloberfläche leichter und die Bildung einer entsprechenden Monoschicht tritt problemloser ein.
  • 1,3-Dithiacyclopentane, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, stellen auch eine verbesserte Stabilität der gebildeten Monoschicht bereit, da die Tintenmoleküle zwei mögliche Bindungen mit der Metallträgerfläche (siehe 3 bis 7) anstatt nur einer im Fall der einfachen Alkanthiole des Standes der Technik (siehe 2) bilden können. Außerdem zieht diese besondere Bindungsanordnung Nutzen aus der stabilisierenden Chelatwirkung in dem gebildeten „fünfgliedrigen Ring" an der Oberfläche (zum Beispiel R1R2C(-S-M-)2).
  • Ein weiterer Nachteil im Zusammenhang mit den standardgemäßen Alkanthiol-Tintenlösungen des Standes der Technik ist, dass solche Lösungen bekanntermaßen gegenüber Luftoxidation aufgrund der Oxidationsempfindlichkeit der Thiolkopfgruppen sehr instabil sind, was eine langsame Zersetzung dieser Lösungen und die Bildung nichtlöslicher Feststoffe verursacht. Sobald solch eine Zersetzung eingetreten ist, können die Lösungen nicht mehr benutzt werden. Folglich sind die 1,3-Dithiacycbpentane, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, besonders vorteilhaft, insofern sie eine deutlich erhöhte Stabilität gegenüber Luftoxidation bereitstellen.
  • In der Regel kann ein Stempel, der in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens eine Einkerbung oder ein Reliefmuster aufweisen, das an eine Stempeloberfläche grenzt, die ein erstes Stempelmuster definiert. Der Stempel kann aus einem Polymermaterial gebildet sein. Polymermaterialien, die zum Gebrauch bei der Herstellung eines Stempels geeignet sind, weisen lineare oder verzweigte Hauptketten auf und können vernetzt oder nicht vernetzt sein, je nach dem bestimmten Polymer und dem gewünschten Formbarkeitsgrad des Stempels. Eine Vielfalt elastomerer Polymermaterialien ist für solch eine Herstellung geeignet, insbesondere Polymere der allgemeinen Klasse von Silikonpolymeren, Epoxidpolymeren und Acrylatpolymeren. Beispiele von Silikonelastomeren, die zur Verwendung als ein Stempel geeignet sind, weisen Chlorsilane auf. Ein besonders bevorzugtes Silikonelastomer ist Polydimethylsiloxan.
  • Ein Substrat, auf das durch die Anwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ein Muster gedruckt wird, umfasst ein Metallsubstrat, oder mindestens eine Oberfläche des Substrats, auf das das Muster gedruckt wird, umfasst ein Metall, das angemessen ausgewählt sein kann aus der Gruppe, bestehend aus Gold, Silber, Kupfer, Kadmium, Zink, Palladium, Platin, Quecksilber, Blei, Eisen, Chrom, Mangan, Wolfram und sämtlichen Legierungen davon. Vorzugsweise umfasst das Substrat oder mindestens eine Oberfläche des Substrats, auf welches das Muster gedruckt wird, Gold.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Tintenzusammensetzung zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken, wobei die Zusammensetzung ein 2-mono- oder 2,2-disubstituiertes 1,3-Dithiacyciopentan umfasst, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf einem Substrat zusammen mit einem Lösungsmittel ermöglicht, das zum Auflösen des 1,3-Dithiacyclopentans geeignet ist.
  • Die Konzentration des 1,3-Dithiacyclopentans in einem Lösungsmittel einer Zusammensetzung, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, sollte niedrig genug ausgewählt werden, so dass das 1,3-Dithiacyclopentan in einer Stempeloberfläche eines ausgewählten Stempels gut absorbiert wird, und hoch genug sein, so dass eine gut definierte SAM auf eine Substratoberfläche ohne Trübung übertragen werden kann. In der Regel wird ein 1,3-Dithiacyclopentan auf eine Stempeloberfläche in einem Lösungsmittel bei einer Konzentration von weniger als 100 mN, vorzugsweise von etwa 1,0 bis 10,0 mM übertragen. Jedes beliebige organische Lösungsmittel, in dem sich ein 1,3-Dithiacyclopentan, das zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist, auflöst und das von einer Stempeloberfläche absorbiert werden kann, ist geeignet. Wenn die verwendete Stempeloberfläche bei solch einer Auswahl relativ polar ist, dann kann vorteilhaft ein relativ polares und/oder erotisches Lösungsmittel gewählt werden. Wenn eine Stempeloberfläche eingesetzt wird, die relativ nichtpolar ist, kann vorteilhaft ein relativ nichtpolares Lösungsmittel gewählt werden. Zum Beispiel können Toluol, Ethanol, THF, Aceton, Isooctan, Diethylether und dergleichen verwendet werden. Wenn ein Siloxanpolymer zur Herstellung eines Stempels zur Verwendung in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und insbesondere einer Stempeloberfläche davon ausgewählt wird, ist Ethanol ein bevorzugtes Lösungsmittel.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch die Verwendung eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans bereit, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf einem Substrat, im Wesentlichen wie vorstehend beschrieben, als ein Tinte zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch die Verwendung eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans bereit, wobei der Substituent an Position 2 bei der Herstellung einer Tintenzusammensetzung zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken die Bildung der SAM auf einem Substrat, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben, ermöglicht, wobei diese Verwendung das Auflösen des 1,3-Dithiacyclopentans in einem Lösungsmittel umfasst, das zum Übertragen des 1,3-Dithiacyclopentans auf eine Stempeloberfläche geeignet ist. Ein geeignetes Lösungsmittel ist wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken bereit, wobei das Verfahren das Auflösen eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf einem Substrat, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben, ermöglicht, in einem Lösungsmittel umfasst, das zum Übertragen des 1,3-Dithiacyclopentans auf eine Stempeloberfläche geeignet ist. Ein geeignetes Lösungsmittel ist wieder wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben.
  • Es wird auch ein Satz zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken bereitgestellt, wobei der Satz eine Tintenzusammensetzung, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben; einen Stempel, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben, zum Übertragen des 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans der Tintenzusammensetzung auf ein Substrat; und ein Substrat, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben, umfasst, das zum Aufnehmen des 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans der Tintenzusammensetzung aus dem Stempel geeignet ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein gemustertes Substrat bereit, das gemäß den im Wesentlichen vorstehend beschriebenen Techniken hergestellt wird.
  • Insbesondere wird das Muster durch Inkontaktbringen des Substrats mit einer Tintenzusammensetzung aufgebracht, die ein 1,3-Dithiacyclopentan, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben, umfasst. Die vorliegende Erfindung stellt folglich ein Substrat bereit, das mit einem Muster auf mindestens einer Oberfläche davon bereitgestellt wird, wobei das Muster freiliegende Bereiche und die SAM geschützte Bereiche aufweist, wobei die SAM durch Aufbringung auf die Oberfläche eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans gebildet wird, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf dem Substrat, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben, ermöglicht.
  • Die geschützten SAM-Bereiche, die gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, weisen wunschgemäß eine hohe Stabilität gegenüber Ätzlösungen auf und weisen als solche eine Anwendbarkeit als ein Ätzresist auf. Auch stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ätzen eines Substrats bereit, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer SAM einem Substrat, wie im Wesentlichen vorstehend beschrieben, und das nachfolgende Inkontaktbringen des so gemusterten Substrats mit einer Ätzlösung zum Erreichen einer Ätzung in den freiliegenden Bereichen des Substrats umfasst, die von der vorher aufgebrachten SAM im Wesentlichen nicht geschützt sind. Das gemusterte Substrat, das von der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, kann auch bei der Immobilisierung ausgewählter chemischer und biologischer Materialien auf das Substrat angewendet werden und auch zur Verwendung in Biochipanordnungen und Biosensoren Anwendung finden.
  • 1,3-Dithiolane, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden in der Regel durch die Reaktion von Carbonylverbindungen (Aldehyden und Ketonen) mit 1,2-Ethandiol (1,2-Dimercaptoethan) oder Derivaten davon synthetisiert, wie zum Beispiel in US 4,075,228 , US 4,096,155 , US 4,125,539 oder J. March, "Advanced Organic Chemistry", 4. Ausgabe, John Wiley & Sons, New York (1992), S. 893–895, beschrieben ist.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Figuren und Versuche erläutert, welche den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise einschränken.
  • 1 ist eine schematische Darstellung der Hauptschritte in einem Verfahren zum Mikrokontaktdrucken;
  • 2 stellt die Reaktion gemäß dem Stande der Technik von Alkanthiolen und einem Goldsubstrat dar;
  • 3 stellt die Reaktion eines 1,3-Dithiacyclopentans, das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, mit einem Goldsubstrat dar, worin X für CR1R2 und jedes von R3 bis R6 für Wasserstoff steht;
  • 4 stellt die Reaktion eines 1,3-Dithiacyclopentans, das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, mit einem Substrat dar, worin X für CR1R2 steht;
  • 5 stellt die Reaktion eines 1,3-Dithiacyclopentans, das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, mit einem Substrat dar, worin X für C=CR1R2 steht;
  • 6 stellt die Reaktion eines 1,3-Dithiacyclopentans, das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, mit einem Substrat dar, worin X für CR1R2 steht und R3 und
    R4 zusammen für =O stehen und R5 und R6 zusammen für =O stehen;
  • 7 stellt die Reaktion eines 1,3-Dithiacyclopentans, das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, mit einem Substrat dar, worin X für C=CR1R2 steht und R3 und R4 zusammen für =O stehen und R5 und R6 zusammen für =O stehen;
  • 8 ist eine Mikroskopaufnahme einer geätzten Probe gemäß Beispiel 1, die während der Versuche hinsichtlich eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung erhalten wird,
  • 9 ist eine Mikroskopaufnahme einer geätzten Probe gemäß Beispiel 2, die während der Versuche hinsichtlich eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung erhalten wird,
  • 10 ist eine Mikroskopaufnahme einer geätzten Probe gemäß Beispiel 3, die während der Versuche hinsichtlich eines wieder anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung erhalten wird,
  • VERSUCHE
  • Benzoesäure-4-methyl-4-(1,3-dithiolan-2-yl-)phenylester wurde von der folgenden Firma erworben: SPECS and BIOSPECS B.V., Fleminglaan 16, Rijswijk 2289 CP, Die Niederlande.
  • Synthese von 2-Heptadecyl-1,3-dithiolan
  • Im Handel erhältliches 1-Octadecanol mit Pyridiniumchlorchromat ergab 1-Octadecanal, wie in dem folgenden Versuch beschrieben. Die Behandlung mit 1,2-Ethandithiol brachte dann das gewünschte Produkt 2-Heptadecyl-1,3-dithiolan hervor.
  • 1-Octadecanal
  • Eine lauwarme Lösung von Octadecanol (33,0 g, 0,122 Mol) in 300 ml Dichlormethan wurde über einen Zeitraum von wenigen Minuten zu einer Mischung von Pyridiniumchlorchromat (40,0 g, 0,186 Mol) und 150 ml Dichlormethan hinzugegeben. Die Mischung wurde 2 h lang bei RT gerührt, danach wurden 400 ml Heptan hinzugegeben. Nach 10minütigem Rühren wurde die Lösung aus dem Feststoff abgegossen und mit Hilfe der Dichlormethan-/Heptan-Mischung als das Elutionsmittel auf 150 g Silicagel chromatographiert. Das farblose Elutionsmittel wurde durch Rotation verdampft, was zu dem Aldehyd als einem Verfestigungsöl führte. NMR (CDCl3): δ 0,9 (t, 3H), 1,2-1,5 (m, 28H), 1,7 (m, 2H), 2,45 (m, 2H), 9,8 (t, 1H).
  • 2-Heptadecyl-1,3-dithiolan
  • Das oben erhaltene Aldehyd wurde 2 h lang mit 300 ml Dichlormethan, 20 ml 1,2-Ethandiol und 2 ml BF3-Etherat verrührt. Der Großteil des Lösungsmittels wurde durch Rotationsverdampfung entfernt und zu dem Rest wurde Heptan hinzugegeben, das etwa Toluol enthielt. Eine Chromatographie über 100 g Silicagel mittels Heptan (mit etwas Toluol) als dem Elutionsmittel ergab das Rohprodukt, das durch Kugelrohr-Destillation (dies hinterließ eine höhere Siedeunreinheit) gereinigt wurde, gefolgt von einer erneuten Kristallisation aus 200 ml Heptan, um das Produkt zu ergeben (34,04 g, 98,95 mMol, 81 % Gesamtausbeute): NMR (CDCl3): δ 0,95 (t, 3H), 1,1-1,6 (m, 30H), 1,9 (m, 2H), 3,3 (m, 4H), 4,55 (t, 1H).
  • Druckverfahren
  • Beispiel 1
  • Die Substrate waren gewöhnliche Siliziumhalbleiterscheiben mit einer Siliziumoxidschicht (thermisches Oxid) mit einer Dicke von etwa 500 nm. Darauf wurde eine 2,5 nm dicke Titanschicht gesputtert, gefolgt von einer 17,5 nm dicken Goldschicht. Die oberste Goldoberfläche wurde mit Wasser, Ethanol und n-Heptan gespült und 5 Minuten lang vor dem Drucken mit einem Argonplasma (0,25 mbar, 300 W) behandelt.
  • Ein gewöhnlicher Poly(dimethylsiloxan)(PDMS) –Stempel mit einer Größe von etwa 1 × 2 cm2 wurde benutzt. Er wurde mit der Tintenlösung mindestens eine Stunde vor dem Drucken eingefärbt. Dies bedeutet, dass der Stempel in eine entsprechende Tinten lösung eingetaucht und darin eine Stunde lang gelagert wurde. Die Tintenlösung war eine klare und farblose 2-Millimol-Lösung von 2-Heptadecyl-1,3-dithiolan in Ethanol. Unmittelbar vor dem Drucken wurde der Stempel aus der Tintenlösung genommen und mit Ethanol sorgfältig gespült, um den gesamten Tintenlösungsüberschuss zu entfernen, und nachfolgend etwa eine Minute lang in einem Stickstoffstrom getrocknet, um das gesamte Ethanol von der Oberfläche und von der obersten Schicht des Stempelmaterials zu entfernen.
  • Der so hergestellte Stempel wurde mit dem gereinigten Substrat in Kontakt gebracht. Ein enger Kontakt über die gesamte Oberfläche wurde durch optische Untersuchung gewährleistet. Der Stempel wurde nach 15 Sekunden wieder entfernt.
  • Danach wurden die bedruckten Substrate durch chemisches Nassätzen entwickelt. Somit wurde die Monoschicht in dem Druckschritt übertragen, um eine Resist-Schicht bereitzustellen, wobei die darunter liegende Goldschicht in den bedruckten Bereichen geschützt wurde, jedoch eine ungestörte Ätzung in den nicht bedruckten Bereichen ermöglicht wurde. Das Ätzen wurde durch Eintauchen der gedruckten Substrate in eine Ätzlösung, die Kaliumhydroxid (1,0 M); Kaliumthiosulfat (0,1 M), Kaliumferricyanid (0,01 M), Kaliumferrocyanid (0,001 M), Wasser als das Lösungsmittel und 1-Octanol umfasste, bei halber Sättigung bei Raumtemperatur ohne besondere Vorkehrungen ausgeführt. Es wurde entfernt, nachdem das gesamte Gold in den nicht geschützten Bereichen weggeätzt worden ist und ein klares Muster sichtbar war. Die benötigte Zeit betrug etwa 7 Minuten in der angegebenen Ätzlösung.
  • Beispiel 2
  • Ein Substrat mit einer Goldoberschicht wie oben beschrieben wurde zum Muster gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellt.
  • Ein PDMS-Stempel wurde mit Tinte eingefärbt und zum Stempeln auf das Substrat wie in Beispiel 1 beschrieben verwendet, außer dass eine 2-mM-Lösung von Benzoesäure-4-methyl-4-(1,3-dithiolan-2-yl-)phenylester in Ethanol als die Tinte benutzt wurde.
  • Danach wurde das Substrat 7 Minuten lang bei Raumtemperatur in einer Lösung enthaltend Kaliumhydroxid (1,0 M), Kaliumthiosulfat (0,1 M), Kaliumferricyanid (0,01 M) und Kaliumferrocyanid (0,001 M) geätzt, um ein klares Muster in der Goldschicht wie in Beispiel 1 beschrieben zu entwickeln.
  • Beispiel 3
  • Ein Substrat mit einer Goldoberschicht wie in Beispiel 1 beschrieben wurde zum Mustern gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellt.
  • Ein PDMS-Stempel wurde mit einer 2-mM-Lösung von Benzoesäure-4-methyl-4-(1,3-dithiolan-2-yl-)phenylester in Ethanol gefärbt und dann wie in Beispiel 1 beschrieben gespült und getrocknet.
  • Das Substrat wurde mit dem so hergestellten Stempel wie oben beschrieben bedruckt. Die Entwicklung des Musters wurde durch chemisches Nassätzen in einem wässrigen Ätzbad der folgenden Zusammensetzung ausgeführt: 1,0 M Thioharnstoff, 0,01 M Eisen(III)-Sulfat und 0,01 M Schwefelsäure. Ein klares Muster wurde nach einer Ätzzeit von etwa 80 Sekunden bei Raumtemperatur erhalten.
  • Beispiel 4
  • Substrate (1 × 2 cm2) mit einer Zusammensetzung wie in Bespiel 1 beschrieben wurden gemäß dem oben beschriebenen Verfahren gereinigt.
  • Eine Lösung von 2-Heptadecyl-1,3-dithiolan in Ethanol (2 mM) wurde hergestellt. Die gereinigten Substrate wurden in diese Lösung zur Hälfte eingetaucht, so dass eine Hälfte der Substrate mit der Lösung in Kontakt stand und die andere Hälfte außerhalb der Lösung in der Umgebung verblieb. Die Substrate wurden nach 30 Minuten wieder entfernt, mit Ethanol gespült und in einem Stickstoffstrom getrocknet.
  • Danach wurden die Substrate bei Raumtemperatur gänzlich in eine frisch hergestellte Ätzlösung enthaltend Kaliumhydroxid (1,0 M), Kaliumthiosulfat (0,1 M), Kaliumferricyanid (0,01 M), Kaliumferrocyanid (0,001 M) und n-Octanol bei halber Sättigung eingetaucht. Die Proben wurden nach 9, 20, 45 oder 80 Minuten wieder von der Ätzlösung entfernt. In allen Fällen wurde ein klarer Kontrast zwischen den zwei Hälften der Substrate beobachtet. Die Goldschicht wurde in den Bereichen, die nicht mit der Dithiolanlösung in Kontakt standen, vollständig weggeätzt und blieb in denjenigen Bereichen, die mit der Dithiolanlösung in Kontakt standen, praktisch unverändert.
  • Die Untersuchung der Proben durch optische Mikroskopie ließ keinen Unterschied zwischen den Proben erkennen, die 10, 20 und 45 Minuten lang geätzt worden waren. Die Proben, die 80 Minuten lang geätzt wurden, wiesen einige lokale mikroskopische Defekte auf, was einen beginnenden Zusammenbruch der selbstorganisierten Schutzmonoschicht anzeigt.
  • Es ist zu beachten, dass die oben erwähnten Ausführungsformen die Erfindung veranschaulichen und nicht einschränken, wobei der Fachmann dazu in der Lage sein wird, viele alternative Ausführungsformen zu entwickeln, ohne den Rahmen der Erfindung wie in den angehängten Ansprüchen definiert zu verlassen. In den Ansprüchen sollen die Bezugszeichen in Klammern die Ansprüche nicht einschränken. Das Wort "umfassend" und "umfasst" und dergleichen schließt das Vorhandensein von anderen als in den Ansprüchen oder der Beschreibung als Ganzes erwähnten Elementen oder Schritten nicht aus. Die einmalige Bezugnahme auf ein Element schließt nicht die mehrfache Bezugnahme auf solche Elemente und umgekehrt aus. Die Erfindung kann mittels einer Hardware umgesetzt werden, die mehrere unterschiedliche Elemente umfasst, und mittels eines geeignet programmierten Computers.
  • In einem Vorrichtungsanspruch, der mehrere Mittel aufzählt, können mehrere dieser Mittel von ein und dem gleichen Hardwareelement verkörpert werden.
  • Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in den verschiedenen abhängigen Ansprüchen zitiert werden, soll nicht bedeuten, dass eine Kombination dieser Maß nicht zum Vorteil benutzt werden kann.
  • Figurenübersetzung:
  • 1
    • stamp = Stempel
    • printing = Drucken
    • development = Entwicklung

Claims (60)

  1. Verfahren zur Bildung einer SAM auf mindestens einer Oberfläche eines Substrats durch Aufbringung auf die Oberfläche eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans, um auf der Oberfläche eine daraus hergestellte SAM zu bilden.
  2. Verfahren zur Bildung einer SAM auf mindestens einer Oberfläche eines Substrats durch Aufbringung auf die Oberfläche einer Verbindung nach Formel (I), um auf der Oberfläche eine daraus hergestellte SAM zu bilden
    Figure 00240001
    worin X entweder für
    Figure 00240002
    oder für
    Figure 00240003
    stehen kann, worin eines von R1 und R2 für Wasserstoffstehen kann und mindestens eines von R1 und R2 unabhängig voneinander für einen Kohlenwasserstoff oder eine halogenierte kohlenwasserstoffhaltige Gruppe stehen kann, die wahlweise mit einer ausgewählten Funktionalität bereitgestellt ist, die eine biologische oder chemische Spezies binden kann, oder mindestens eines von R1 und R2 eine ausgewählte biologische oder chemische Spezies umfassen kann, die direkt oder indirekt an den 1,3-Dithiacyclopentanring einer Verbindung gemäß Formel (I) gebunden ist, wobei die biologische oder chemische Spezies derart ist, dass sie zur Immobilisierung auf der Oberfläche und zur Bindung des 1,3-Dithiacyclopentanrings oder eines Derivats davon an die Oberfläche geeignet ist; und R3, R4, R5 und R6, ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Halogen, -Ra, -ORa, -SRa, -NRaRb, worin Ra und Rb unabhängig voneinander für Kohlenwasserstoff stehen, der geradkettige, verzweigte und zyklische aliphatische und aromatische Gruppen aufweist; oder (i) R3 und R4, und/oder (ii) R5 und R6, zusammen jeweils für = O stehen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, worin X für
    Figure 00250001
    steht und wobei die SAM durch Aufbringung auf mindestens eine Oberfläche des Substrats einer Verbindung gemäß Formel (Ia) gebildet wird
    Figure 00250002
    worin R1 bis R6 wie in Anspruch 2 definiert sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, worin X für
    Figure 00260001
    steht und wobei die SAM durch Aufbringung auf mindestens eine Oberfläche des Substrats einer Verbindung gemäß Formel (Ib) gebildet wird
    Figure 00260002
    worin R1 bis R6 wie in Anspruch 2 definiert sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin R1 für Wasserstoff und R2 für einen Kohlenwasserstoff oder eine halogenierte kohlenwasserstoffhaltige Gruppe steht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, worin R1 für Wasserstoff und R2 für Alkyl oder Aryl steht, das wiederum weiter substituiert werden kann.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, worin R1 für Wasserstoff und R2 für eine Alkylgruppe von bis zu 20 Kohlenstoffatomen steht.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, worin R2 für -(CH2)16CH3 steht.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, worin R1 für Wasserstoff steht und R2 wahlweise für substituiertes Phenyl steht
  10. Verfahren nach Anspruch 9, worin R2 für den folgenden Substituenten steht
    Figure 00270001
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin R1 für Wasserstoff steht und R2 für einen Kohlenwasserstoff oder eine halogenierte kohlenwasserstoffhaltige Gruppe steht, die mit der ausgewählten Funktionalität bereitgestellt ist, welche eine ausgewählte biologische oder chemische Spezies binden kann.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die ausgewählte Funktionalität ermöglicht, dass ein oder mehrere Polymere, Dendrimere oder Biomoleküle durch eine Verbindung gemäß Formel (I) gebunden werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, worin eines von R1 oder R2 mit einer Aminosäurefunktionalität bereitgestellt werden kann, um die Bindung eines oder mehrerer Biomoleküle an ein ausgewähltes Substrat zu ermöglichen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, worin eines von R1 oder R2 für den folgenden Substituenten stehen kann
    Figure 00270002
    worin X für eine kohlenwasserstoffhaltige Gruppe steht.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, worin X für entweder einen Alkylenlinker -(CH2)m-, worin m 1 bis 6 ist, oder für einen Arylenlinker -(CH2)n(p-C6H4)(CH2)o- steht, worin n und o unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 3 stehen.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin mindestens eines von R1 und R2 die ausgewählte biologische oder chemische Spezies umfasst, die direkt oder indirekt an den 1,3-Dithiacyclopentanring einer Verbindung gemäß Formel (I) gebunden ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 16, worin R3, R4, R5 und R6 ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, -Rc, -ORc, -SRc und -NRcRd, worin Rc und Rd für C1-6-Alkyl oder C2-6-Alkenyl stehen.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, worin jedes von R3, R4, R5 und R6 für Wasserstoff steht.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, worin jedes von R3, R4, R5 und R6 für Halogen steht.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, worin jedes von R3, R4, R5 und R6 für Fluor steht.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 16, worin R3 und R4 zusammen für =O stehen und R5 und R6 zusammen für =O stehen.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, ferner umfassend das Bereitstellen eines zweiten Materials mindestens einer Oberfläche des Substrats.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das zweite Material als eine SAM bereitgestellt wird, die in Bereichen der Substratoberfläche selektiv gebildet wird, die von einer ersten SAM, die auf der Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 21 gebildet wird, im Wesentlichen unbedeckt sind.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei sich das 1,3-Dithiacyclopentan der ersten SAM von der molekularen Spezies der zweiten SAM chemisch unterscheidet.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die erste SAM eine hydrophile Monoschicht und die zweite SAM eine hydrophobe Monoschicht umfasst.
  26. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das zweite Material auf Bereiche der Substratoberfläche selektiv aufgebracht wird, welche dem Muster der ersten SAM, die auf der Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 21 gebildet wird, im Wesentlichen ähnlich sind.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das zweite Material ein Metall ist.
  28. Verfahren zum Mikrokontaktdrucken, umfassend das Drucken eines Musters auf eine Oberfläche eines Substrats, wobei das Muster freiliegende Bereiche und die SAM geschützte Bereiche aufweist, wobei die SAM durch Aufbringung auf mindestens eine Oberfläche des Substrats eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans gebildet wird, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf dem Substrat ermöglicht.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das 1,3-Dithiacyclopentan wie in einem der Ansprüche 1 bis 21 definiert ist.
  30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, umfassend das Bereitstellen eines gemusterten Stempels, der das erforderte Muster der gemusterten Schicht definiert; und das Inkontaktbringen des gemusterten Stempels, der mit einer Tinte beladen ist, mit der Oberfläche des Substrats, wobei der gemusterte Stempel angeordnet ist, um die Tinte zu den in Kontakt stehenden Bereichen der Oberfläche des Substrats zu leiten; wobei die Tinte das 2-mono- oder 2,2-disubstituierte 1,3-Dithiacyclopentan umfasst.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Stempel aus Polydimethylsiloxan gebildet wird.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, wobei das Substrat ein Metallsubstrat umfasst oder mindestens eine Oberfläche des Substrats, auf welchem die SAM gebildet wird, ein Metall umfasst.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Metall Gold ist.
  34. Verfahren zum Mikrokontaktdrucken, umfassend das Drucken eines Musters auf eine Oberfläche eines Substrats, wobei das Muster freiliegende Bereiche und die SAM geschützte Bereiche aufweist, wobei die SAM durch Aufbringung auf mindestens eine Oberfläche des Substrat des folgenden 2-monosubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans gebildet wird
    Figure 00290001
  35. Verfahren zum Mikrokontaktdrucken, umfassend das Drucken eines Musters auf eine Oberfläche eines Substrats, wobei das Muster freiliegende Bereiche und die SAM geschützte Bereiche aufweist, wobei die SAM durch Aufbringung auf mindestens eine Oberfläche des Substrat des folgenden 2-monosubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans gebildet wird
    Figure 00300001
  36. Tintenzusammensetzung zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken, wobei die Zusammensetzung ein 2-mono- oder 2,2-disubstituiertes 1,3-Dithiacyciopentan umfasst, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf einem Substrat zusammen mit einem Lösungsmittel ermöglicht, das zum Auflösen des 1,3-Dithiacyclopentans geeignet ist.
  37. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 36, wobei das 2-mono- oder 2,2-disubstituierte 1,3-Dithiacyclopentan wie weiter in einem der Ansprüche 1 bis 21 definiert ist.
  38. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 36 oder 37, wobei die Konzentration des 1,3-Dithiacyclopentans in dem Lösungsmittel weniger als 100 mM beträgt.
  39. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 38, wobei die Konzentration des 1,3-Dithiacyclopentans in dem Lösungsmittel im Bereich von etwa 1,0 bis 10,0 mM liegt.
  40. Tintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 36 bis 39, wobei das Lösungsmittel Ethanol ist.
  41. Verbindung gemäß Formel (Ic)
    Figure 00310001
    worin R1c für Wasserstoffsteht, R2c für C16-25-Alkyl steht und R3, R4, R5 und R6 wie in einem der Ansprüche 2 und 17 bis 21 definiert sind.
  42. Verbindung nach Anspruch 41, worin R2c für ein Heptadecyl steht und worin R3, R4, R5 und R6 für Wasserstoff stehen.
  43. Verwendung eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf einem Substrat als eine Tinte zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken ermöglicht.
  44. Verwendung nach Anspruch 43, wobei das 2-mono- oder 2,2-disubstituierte 1,3-Dithiacyclopentan wie weiter in einem der Ansprüche 1 bis 21 definiert ist.
  45. Verwendung eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans, wobei der Substituent an Position 2 bei der Herstellung einer Tintenzusammensetzung zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken die Bildung der SAM auf einem Substrat ermöglicht, wobei diese Verwendung das Auflösen des 1,3-Dithiacyclopentans in einem Lösungsmittel umfasst, das zum Übertragen des 1,3-Dithiacyclopentans auf eine Stempeloberfläche geeignet ist.
  46. Verwendung nach Anspruch 45, wobei das 2-mono- oder 2,2-disubstituierte 1,3-Dithiacyclopentan wie weiter in einem der Ansprüche 1 bis 21 definiert ist.
  47. Verwendung nach Anspruch 45 oder 46, wobei das Lösungsmittel Ethanol ist.
  48. Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken, wobei das Verfahren das Auflösen eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf einem Substrat ermöglicht, in einem Lösungsmittel umfasst, das zum Übertragen des 1,3-Dithiacyclopentans auf eine Stempeloberfläche geeignet ist.
  49. Verfahren nach Anspruch 48, wobei das 2-mono- oder 2,2-disubstituierte 1,3-Dithiacyclopentan wie weiter in einem der Ansprüche 1 bis 21 definiert ist.
  50. Verwendung nach Anspruch 48 oder 49, wobei das Lösungsmittel Ethanol ist.
  51. Satz zur Verwendung beim Mikrokontaktdrucken, wobei der Satz eine Tintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 36 bis 40; einen Mikrokontakt-Druckstempel zum Übertragen des 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans der Tintenzusammensetzung auf ein Substrat; und ein Substrat umfasst, das zum Aufnehmen des 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans der Tintenzusammensetzung aus dem Stempel geeignet ist.
  52. Gemustertes Substrat, das gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35 hergestellt wird.
  53. Substrat, das mit einem Muster auf mindestens einer Oberfläche davon bereitgestellt wird, wobei das Muster freiliegende Bereiche und die SAM geschützte Bereiche aufweist, wobei die SAM durch Aufbringung auf die Oberfläche eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans gebildet wird, wobei der Substituent an Position 2 die Bildung der SAM auf dem Substrat ermöglicht.
  54. Substrat nach Anspruch 53, wobei das 2-mono- oder 2,2-disubstituierte 1,3-Dithiacyclopentan wie weiter in einem der Ansprüche 1 bis 21 definiert ist.
  55. Verwendung eines Substrats nach einem der Ansprüche 52 bis 54 als ein Ätzresist.
  56. Verfahren zum Ätzen eines Substrats, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer SAM einem Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 35 und das nachfolgende Inkontaktbringen des so gemusterten Substrats mit einer Ätzlösung zum Erreichen einer Ätzung in den freiliegenden Bereichen des Substrats umfasst, die von der vorher aufgebrachten SAM im Wesentlichen nicht geschützt sind.
  57. Verwendung eines Substrats nach einem der Ansprüche 52 bis 54 bei der Immobilisierung ausgewählter chemischer und biologischer Materialien darauf.
  58. Verwendung eines 2-mono- oder 2,2-disubstituierten 1,3-Dithiacyclopentans bei der Immobilisierung ausgewählter chemischer und biologischer Materialien auf mindestens einer Oberfläche eines Substrats.
  59. Verwendung nach Anspruch 57 oder 58, wobei die biologische Spezies ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Peptiden, Proteinen, Oligo- und Polynukleinsäuren.
  60. Verwendung nach Anspruch 57 oder 58, wobei die chemische Spezies ein Polymer oder Dendrimer ist.
DE602004005888T 2003-11-19 2004-11-16 Herstellung von selbstorganisierten monoschichten Expired - Fee Related DE602004005888T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0326904.0A GB0326904D0 (en) 2003-11-19 2003-11-19 Formation of self-assembled monolayers
GB0326904 2003-11-19
PCT/IB2004/052448 WO2005049741A1 (en) 2003-11-19 2004-11-16 Formation of self-assembled monolayers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602004005888D1 DE602004005888D1 (de) 2007-05-24
DE602004005888T2 true DE602004005888T2 (de) 2008-01-17

Family

ID=29764055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE602004005888T Expired - Fee Related DE602004005888T2 (de) 2003-11-19 2004-11-16 Herstellung von selbstorganisierten monoschichten

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20070095469A1 (de)
EP (1) EP1687381B1 (de)
JP (1) JP2007515510A (de)
CN (1) CN100537676C (de)
AT (1) ATE359334T1 (de)
DE (1) DE602004005888T2 (de)
GB (1) GB0326904D0 (de)
TW (1) TW200540228A (de)
WO (1) WO2005049741A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112030A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren zum Mikrokontaktprägen

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006112887A2 (en) * 2004-11-22 2006-10-26 Wisconsin Alumni Research Foundation Methods and compositions for forming aperiodic patterned copolymer films
US8133534B2 (en) 2004-11-22 2012-03-13 Wisconsin Alumni Research Foundation Methods and compositions for forming patterns with isolated or discrete features using block copolymer materials
JP2009502529A (ja) * 2005-07-28 2009-01-29 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 組成及びその使用
US8168284B2 (en) 2005-10-06 2012-05-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Fabrication of complex three-dimensional structures based on directed assembly of self-assembling materials on activated two-dimensional templates
US8618221B2 (en) * 2005-10-14 2013-12-31 Wisconsin Alumni Research Foundation Directed assembly of triblock copolymers
US7871933B2 (en) 2005-12-01 2011-01-18 International Business Machines Corporation Combined stepper and deposition tool
US8500985B2 (en) * 2006-07-21 2013-08-06 Novellus Systems, Inc. Photoresist-free metal deposition
US8764996B2 (en) * 2006-10-18 2014-07-01 3M Innovative Properties Company Methods of patterning a material on polymeric substrates
US20080095988A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 3M Innovative Properties Company Methods of patterning a deposit metal on a polymeric substrate
US7968804B2 (en) 2006-12-20 2011-06-28 3M Innovative Properties Company Methods of patterning a deposit metal on a substrate
US9183870B2 (en) * 2007-12-07 2015-11-10 Wisconsin Alumni Research Foundation Density multiplication and improved lithography by directed block copolymer assembly
WO2009085678A1 (en) * 2007-12-19 2009-07-09 3M Innovative Properties Company Ink solutions for microcontact printing
EP2257969B1 (de) * 2008-02-28 2017-12-20 3M Innovative Properties Company Verfahren zum strukturieren eines leiters auf einem substrat
WO2009146086A2 (en) * 2008-04-01 2009-12-03 Wisconsin Alumni Research Foundation Molecular transfer printing using block copolymers
US20100084081A1 (en) * 2008-08-06 2010-04-08 Academia Sinica Method for Fabricating Organic Optoelectronic Multi-Layer Devices
JP5301648B2 (ja) * 2009-02-27 2013-09-25 三井化学株式会社 転写体およびその製造方法
US9299381B2 (en) 2011-02-07 2016-03-29 Wisconsin Alumni Research Foundation Solvent annealing block copolymers on patterned substrates
US9718250B2 (en) 2011-09-15 2017-08-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Directed assembly of block copolymer films between a chemically patterned surface and a second surface
US9372398B2 (en) 2012-03-02 2016-06-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Patterning in the directed assembly of block copolymers using triblock or multiblock copolymers
US20130304739A1 (en) * 2012-05-10 2013-11-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Computing system with domain independence orientation mechanism and method of operation thereof
FR3002164B1 (fr) * 2013-02-21 2015-02-20 Univ Lyon 1 Claude Bernard Procede de tamponnage par preparation d'une couche auto-assemblee
FR3002165B1 (fr) * 2013-02-21 2015-11-06 Univ Lyon 1 Claude Bernard Procede de transfert localise, sur un substrat, d'une espece palladiee par tamponnage
CN114959715B (zh) * 2022-05-17 2024-02-06 中北大学 硫醚类铜基自组装膜的制备及缓蚀应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4096155A (en) * 1976-09-02 1978-06-20 American Cyanamid Company 1,3-Dithiolane compounds and method of preparation thereof
US4075228A (en) * 1977-05-23 1978-02-21 American Cyanamid Company 1,3-Dithiolane compounds and method of preparation thereof
US5512131A (en) * 1993-10-04 1996-04-30 President And Fellows Of Harvard College Formation of microstamped patterns on surfaces and derivative articles
US6817293B2 (en) * 2001-03-28 2004-11-16 Dainippon Printing Co., Ltd. Patterning method with micro-contact printing and its printed product

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112030A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren zum Mikrokontaktprägen
US9323144B2 (en) 2012-12-10 2016-04-26 Ev Group E. Thallner Gmbh Method for microcontact printing

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005049741A1 (en) 2005-06-02
TW200540228A (en) 2005-12-16
CN100537676C (zh) 2009-09-09
EP1687381A1 (de) 2006-08-09
CN1882664A (zh) 2006-12-20
JP2007515510A (ja) 2007-06-14
US20070095469A1 (en) 2007-05-03
DE602004005888D1 (de) 2007-05-24
EP1687381B1 (de) 2007-04-11
ATE359334T1 (de) 2007-05-15
GB0326904D0 (en) 2003-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004005888T2 (de) Herstellung von selbstorganisierten monoschichten
DE69730149T2 (de) Kontaktkopierverfahren auf einem mit gold beschichteten film
EP2231793B1 (de) Tintenlösungen für das mikrokontaktdrucken
DE69923852T2 (de) Vorrichtung mit einer vielzahl von analysepunkten auf einer oberfläche und verfahren zur herstellung der vorrichtung
Morf et al. Dithiocarbamates: functional and versatile linkers for the formation of self-assembled monolayers
EP0812434B1 (de) Oberflächenstrukturierung mittels mikrokontaktdruckverfahren, sowie damit erzeugte artikel
DE60310070T2 (de) Formwerkzeug, verfahren zur herstellung eines formwerkzeugs und durch verwendung des formwerkzeugs gebildetes speichermedium
KR20070092219A (ko) 에칭 용액 및 이를 위한 첨가제
US20090298296A1 (en) Surface patterning and via manufacturing employing controlled precipitative growth
KR20000064332A (ko) 금속 합금 코팅된 중합체막에 접촉 인쇄하는 방법
DE102007024653A1 (de) Stempel für das Mikrokontaktdrucken und Verfahren zu seiner Herstellung
Li et al. Sulfonic acid-functionalized gold nanoparticles: A colloid-bound catalyst for soft lithographic application on self-assembled monolayers
Garg et al. Adsorption profiles of chelating aromatic dithiols and disulfides: comparison to those of normal alkanethiols and disulfides
DE102015211392B4 (de) Elektrodenstruktur und Verfahren zum Herstellen der Elektrodenstruktur und Biosensor-Chip die Elektrodenstruktur umfassend
WO2006058858A2 (de) Methode zur synthese von langkettigen phosphonsäurederivaten und thiolderivaten
DE102005005121A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Elastomers und Elastomer
Liebau et al. Microcontact printing with heavyweight inks
DE2405831A1 (de) Aufzeichnungsmedium fuer elektronenstrahlen
KR20070086446A (ko) Ｓａｍ 성장을 기초로 하는 나노제조
DE19856295A1 (de) Verfahren zur Herstellung von mikro- und nanostrukturierten Kohlenstoffschichten, Kohlenstoffelektroden und chemischen Feldeffekttransistoren
EP0510444B1 (de) Säurespaltbare, strahlungsempfindliche Verbindungen, diese enthaltendes strahlungsempfindliches Gemisch und daraus hergestelltes strahlungsempfindliches Aufzeichnungsmaterial
EP2427768B1 (de) Verfahren zum nachweis des vorhandenseins von molekülen mittels optischer gitter
WO2018145907A1 (de) Direkt-strukturierbare formulierungen auf der basis von metalloxid-prekursoren zur herstellung oxidischer schichten
DE2132063A1 (de) Photosensitive Zusammensetzungen und Materialien
Shin et al. Surface orientation and complex formation of new calixarene derivatives containing sulfur ligands

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee