EP3947584A1 - Mehrkomponentensystem und verfahren zur herstellung eines mehrkomponentensystems, insbesondere für mikroelektronische anwendung - Google Patents

Mehrkomponentensystem und verfahren zur herstellung eines mehrkomponentensystems, insbesondere für mikroelektronische anwendung

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Publication number
EP3947584A1
EP3947584A1 EP20715788.4A EP20715788A EP3947584A1 EP 3947584 A1 EP3947584 A1 EP 3947584A1 EP 20715788 A EP20715788 A EP 20715788A EP 3947584 A1 EP3947584 A1 EP 3947584A1
Authority
EP
European Patent Office
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substance
component system
functional group
substrate
capsules
Prior art date
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Pending
Application number
EP20715788.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Janine-Melanie Potreck
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Sphera Technology GmbH
Original Assignee
Sphera Technology GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Definitions

  • Multi-component systems especially for microelectronic applications
  • the present invention relates to a multicomponent system and a method for producing a multicomponent system, in particular for microelectronic applications.
  • Multi-component systems are already known from the prior art.
  • capsule systems are for example from WO 2017/132407 A1, US 8,747,399 B2, WO 2017 042709 A1, WO 2016/049308 A1 and WO
  • a method for forming a conductive layer with molecular components is known from US 2018/0062076 A1, with several conductive nanoparticles being linked to one another.
  • Thiol functionalizations are, for example, from Kelion JE, Young SL, & Hutchison JE (2019), “Engineering the Nanoparticle-Electrode Interface", Chemistry of Materials, 31 (8), 2685-2701, further from Kubackova J., et al. (2014), “Sensitive surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) detection of organochlorine pesticides by alkyl dithiol-functionalized metal nanoparticles-induced plasmonic hot spots", Analytical Chemistry 87.1, 663-669, also from Ahonen P., Laaksonen T., Nyhimnen A, Ruokolainen J., & Kontturi K.
  • SERS Surface-enhanced Raman spectroscopy
  • a conductive multicomponent system is provided with at least one first substance and with at least one substrate, wherein a) the first substance is present in one or more substance portions, ) the at least one first substance portion is formed with at least one first functional group and provided with a first linker and / or wherein the substrate is formed with at least one second functional group and provided with a second linker, c) the first functional group reacts via a predefined interaction with the second functional group and / or the substrate and connects these / s to one another and / or wherein the second functional group via a predefined interaction with the first functional group and / or the first substance reacts and connects them to one another, d) a substance portion of the first substance is present as particles or in particles and is at least partially conductive.
  • the invention is based on the basic idea that through a defined spatial arrangement with the aid of the linker and the connection through the functional groups, at least one first substance and at least one substrate are arranged to one another in a defined manner. It is thus now possible to arrange the first substance and the substrate in a defined relationship and at a defined distance. Appropriate activation can enable conductivity, specifically in the area in which the first substance binds to the substrate.
  • the conductivity can be generated in a very specific and defined manner, even in very small structures.
  • the at least one particle can in particular be a microparticle or a nanoparticle.
  • the conductivity of the substance portion is an electrical conductivity and / or thermal conductivity and / or signal conductivity.
  • the particle or particles are capable of self-assembly or self-alignment.
  • the particles are able to align themselves independently on the substrate, in a predeterminable or predetermined direction such as, for example, a conductor track.
  • the self-assembly can, for example, through the thiol groups (SAM surface, see also described below) and / or Janus (nano) particles, and / or patchy particles, and / or through magnetism (particles and surface magnetic) and / or via electrostatic interaction can be achieved.
  • Such interactions can be achieved, for example, by a positively charged surface, a negatively charged surface and / or via weak interactions and / or via chemical reaction (s) such as click chemistry (eg thiol-one-click chemistry) Michael reaction or the like .
  • chemical reaction eg thiol-one-click chemistry
  • the distance between the functional groups and the substance portion and the substrate is determined by the respective linker.
  • the substrate can be a circuit board or a printed circuit board or a conductor track, for example in the field of semiconductor technology (a wafer (e.g. silicon wafer or
  • a conductive connection can be produced on the substrate by first positioning the multi-component system. A position correction is also possible. After that it will
  • Multi-component system activated (e.g. as described below) and the conductive connection established.
  • the conductive connection can be established, for example, between two conductor tracks in that the particle touches both conductor tracks and is then fixed there accordingly by activation.
  • the particles touch each other and a “constant path” is created between two conductor paths. This also creates a conductive connection. Activation releases the particles. Then the particles arrange themselves independently (so-called soap assembly) at the intended location through, for example, terminal thio groups or conductive polymers or through Janus (nano) particles. This process can also be supported by, for example, magnetic fields and / or electric fields.
  • the substrate is a second substance.
  • the functional group of the substance portions of the first substance and the functional group of the substrate specifically bind to one another.
  • the functional group of the substance portions is selectively attached to metal surfaces, e.g. SAM surfaces (self-assembling monolayers) binds.
  • the nanoparticle can at least partially consist of silver, gold and / or copper and / or composites and / or other metals or their alloys and / or other materials.
  • the substrate is a surface or has a surface.
  • the surface can be, for example, a wafer, (micro) chip, flexible electronics or a printed circuit board or the like. It is also conceivable that the surface is a conductive substrate. It is also possible that the substrate is a substrate with conductor tracks. The conductor tracks can be vapor-deposited, printed or etched, for example. It is also possible for the conductor tracks to be applied to the substrate using thin-film technology or some other technology.
  • the size of the nanoparticles is smaller than the distance between the conductor tracks.
  • first linker is longer than the second linker or vice versa. This has the advantage that, for example, the first substances after appropriate bonding, occupy a larger or smaller distance from one another than the first substance to the substrate
  • both linkers are of the same length.
  • a linker can be any form of connection between a substance portion and a functional group.
  • a linker can also be any type of direct connection between a substance portion and / or a capsule and / or a substrate and a functional group.
  • Possible linkers include biopolymers, proteins, silk, polysaccharides, cellulose, starch, chitin, nucleic acid, synthetic polymers, homopolymers, DNA, halogens, polyethylenes, polypropylenes, polyvinyl chloride, polylactam, natural rubber, polyisoprene, copolymers, random copolymers, gradient copolymers, alternating copolymers, Block copolymers, graft copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN), butyl rubber, polymer blends, polymer alloys, inorganic polymers, polysiloxanes, polyphophazenes, polysilazanes, ceramics, basalt, isotactic polymers, syndiodactic polymers, atactic, crosslinked polymers, linear Polymers, elastomers, thermoplastic elastomers, thermosets, semi-crystalline link
  • the functional groups are homogeneous or heterogeneous. It is conceivable, for example, that a substance and the associated functional groups are heterogeneous, ie that different functional groups can be used. This is desirable, for example, if you want to achieve that, for example, certain linkers are first provided with protective groups during production and are to be used for certain bonds, for example first substance to first substance or also first substance to substrate (or substrate to substrate) .
  • a first functional group enables a connection of two substance portions, and a second, Different functional group enables the binding of first substances on a substrate
  • a first functional group enables the binding of substance portions and a second, different functional group enables the properties of the capsules to be changed, e.g. biocompatibility, solubility, aggregation , or similar properties.
  • heterogeneous functional groups make it possible to configure a three- or multi-component system.
  • a protective group instead of a protective group, it can alternatively also be provided that two bonds are present, a first bond binding capsules to one another and a second bond binding capsules or substance portions or substances on a substrate, a surface or fibers or the like.
  • a substance portion of the first substance is arranged in a capsule, in particular a nanocapsule and / or microcapsule.
  • the encapsulation makes it possible to provide a defined mass or a defined volume of the first substance for the conductive multi-component system.
  • a multi-capsule system or, for example, a two-component capsule system (2K capsule system) it is possible that the capsule contents are bound together in a defined number and / or a defined ratio or number and distance in separate rooms until the capsules are activated and thus whose contents can react with one another or are forced to react with one another or to mix if the capsules have the same contents.
  • One or more substance portion (s) of a substance is / are arranged or packaged per capsule.
  • a capsule contains several portions of substance.
  • An arrangement of capsules with first substances (or also second or third substances) can also be referred to as a capsule complex and has a function like a (mini) reaction flask, in which the reagents are mixed with each other after activation at a defined point in time and the reaction of the substances with each other is started. Due to the large number of these capsule complexes, the mode of action is summed up and there is a greater effect or the mixing and reaction of the substances is improved. Further advantages result from the better mixing of the individual substances or reaction components with one another and thus - compared to previous systems - a higher conversion can be achieved with less material input at the same time.
  • capsules Possible types include, for example, double capsules, multi-core capsules, capsules with a cationic or anionic character, capsules with different shell material, Janus particles, patchy particles, porous capsules, capsules with multiple shells, capsules with metal nanoparticles, matrix capsules and / or hollow capsules, capsules with multiple layers of the Shell material (so-called multilayer microcapsules) and / or empty porous capsules (for example to encapsulate odors).
  • shell material Janus particles, patchy particles, porous capsules, capsules with multiple shells, capsules with metal nanoparticles, matrix capsules and / or hollow capsules
  • capsules with multiple layers of the Shell material so-called multilayer microcapsules
  • empty porous capsules for example to encapsulate odors.
  • the capsules for the first substance have an identical size. This results in an adjustment of the ratio of the volumes of the first substance in relation to the substrate (or vice versa) and / or an adjustment of the activation behavior (if at least parts of the multicomponent system can be activated).
  • the multicomponent system can be activated and the multicomponent system is activated by at least one change in pressure, pH, UV radiation, osmosis, temperature, light intensity, moisture or the like. This has the advantage that the time of activation can be precisely controlled.
  • the nanoparticle or nanoparticles consist of a metallic material and have a surface coating, in particular a metallic surface coating and / or surface functionalization.
  • the nanoparticles can have electrical conductivity and / or magnetic capability.
  • the metallic surface coating can comprise any metal and / or any metal alloy, in particular gold, silver, copper and / or bronze. In particular, it is accordingly possible to obtain magnetic, conductive nanoparticles (coated with conductive metal).
  • a metal surface of the nanoparticles can take place via functionalization with terminal reactive groups, in particular with polymers which have at least one thiol group, e.g. 11-mercaptoundecanoic acid or similar, or more thiol groups, such as dithiols, especially 1,2 ethanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,4-butanedithiol, 1,5-pentanedithiol, benzene-1,4-dithiol, 2,2 ' - Ethyiendioxydiethanethiol, 1,6-Hexanedithiol, Tetra (ethyl!
  • thiol groups such as dithiols, especially 1,2 ethanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,4-butanedithiol, 1,5-pentanedithiol, benzene-1,4-dithiol, 2,2 ' - Ethyi
  • Englycol dithiol, 1,8-Octanedithiol, 1,9-Nonanedithiol, 1,11-Undecanedithiol, Hexa (Ethyiengiycol) dithiol, 1, 16-Hexadecanedithiol or similar.
  • nanoparticles are, for example, round, oval, angular, rod-shaped, diamond-shaped, spherical, egg-shaped, cuboid, cylindrical, cone-shaped or star-shaped or take any other common or non-common shape.
  • the surface coating and / or surface functionalization at least partially, in particular completely, by terminal functional groups and / or linkers that are selectively attached to metallic Binding surfaces and / or SAM surfaces and / or stabilizers are formed.
  • the stabilization of the nanoparticles can take place by means of steric stabilization, electrostatic and / or electrochemical stabilization and / or other methods of stabilization.
  • the stabilizer is polyethylene glycol (PEG) and / or polyvinyl alcohol (PVA) and / or citrate, and / or organic ligands or the like.
  • the surface coating is an electrically conductive surface coating, e.g. electrically conductive polymers.
  • nanoparticles are stabilized by a matrix, in particular a surrounding matrix.
  • the matrix of a polymer "glue or other non-conductive material at least.
  • the nanoparticles each have at least one shell and at least one core.
  • so-called core-shell or core-shell-shell nanoparticles are conceivable.
  • the core contains the surrounding matrix.
  • the nanoparticles are added in a particle "wherein the particle has at least one core and at least one shell, wherein the or at least one core containing the at least one nanoparticles.
  • the core consists of at least one magnetic metal, in particular iron, nickel, cobalt, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium and / or erbium. It is conceivable that the nanoparticles are magnetic nanoparticles and / or are not equipped with functional groups.
  • the surface coating is formed with terminal functional groups and / or linkers that bind selectively to metallic surfaces, and / or SAM surfaces and / or stabilizers are formed and in polar solvent
  • nanoparticles are arranged in a first capsule and a second portion of substance is provided, which is also arranged in at least one capsule, the capsules each being able to be activated.
  • the nanoparticles can have an essentially identical size and / or the second substance portions can have an essentially identical size. Size can in particular mean the spatial extent, but also the mass or the volume occupied. It is conceivable that the nanoparticles and the second substance portions each have an identical size or amount.
  • the nanoparticles and the second substance portions have a different size.
  • a nanoparticle is in a first capsule and an adhesive, in particular an epoxy resin or a PU adhesive or an acrylate adhesive, is in a second capsule.
  • an adhesive in particular an epoxy resin or a PU adhesive or an acrylate adhesive
  • it can be designed as a double microcapsule.
  • Activation can release the nanoparticles in the first capsule and the epoxy resin in the second capsule! respectively.
  • This enables the formation of a conductive adhesive point.
  • the activation can take place as described above. In particular, this can enable a precisely controlled (temporally and spatially) electrical conductivity of a substrate.
  • any form of one-component adhesive and / or resin in the sense of an adhesive is conceivable.
  • Any form of multi-component adhesive is also conceivable, in particular also resin and hardener.
  • the individual components can be present in different capsules and / or capsule populations and / or capsule types.
  • Two-component adhesives are also conceivable (then, for example, a capsule for the particles, a capsule for the first adhesive component and a second capsule for the second adhesive component).
  • the capsules or portions of the substance are activated at the same time and can empty at the same time.
  • the capsules are activated one after the other and can empty one after the other.
  • the choice of size also determines the respective (local) volume and / or the respective local concentration of the respective substance.
  • the multicomponent system can have a network structure with interspaces, the network structure being formed by substance portions of the first substance, an ambient medium and possibly at least one portion of a second substance being arranged in the interspaces.
  • the capsules are designed or functionalized with linkers and with functional groups.
  • the linkers are supposed to network the capsules with one another. It can be provided that the functional groups are also provided with a protective group.
  • the distance between the capsules can be determined by the length of the linker.
  • the length of the linker is to be chosen so that the radius of the contents of the emptied liquid of the capsules slightly overlaps with the contents of the neighboring capsules in order to ensure crosslinking. In the case of a more highly viscous surrounding medium, the length of the linker should be chosen to be shorter than in the case of a medium of lower viscosity, such as a paste or liquid.
  • intralinking of capsules is possible.
  • capsules of a capsule population are networked with one another.
  • capsules with the same content can be linked via intralinking
  • capsules from at least two different capsule populations are linked with one another.
  • capsules with different contents are networked via interlinking
  • a selected release profile is achieved via the capsules of a multi-component capsule system, e.g. a two-component capsule system.
  • a gradual and / or delayed release of substances of all kinds is conceivable
  • Solvent extraction molecular integration, spray crystallization, phase separation, emulsion, in situ polymerization, insolubility, Interface separation, emulsification with a nanomolar sieve, ionotropic gelation method, coacervation phase separation, matrix polymerization, interfacial
  • the shell of the capsules may comprise at least one polymer, wax resin, protein, polysaccharide, gum arabic, maltodextrin, inulin, metal, ceramic, acrylate, microgel, phase change material and / or one or more other substances.
  • the shell of the capsules is not porous or not entirely porous. It is generally possible for the shell of the capsules to be almost completely impermeable or completely impermeable
  • the core of the capsules prefferably solid, liquid and / or gaseous.
  • Carbon nanotubes, ring-shaped polymers, DNA, dendrimers, ladder polymers and or similar substances are formed.
  • Disulfife, phosphoric acids, silanes, thiols and polyelectrolytes can be used as the SAM surface.
  • the present invention also relates to a method for producing a conductive multi-component system with at least one first substance and with at least one substrate, the first substance being present in one or more substance portions, comprising the following steps: - The at least one or more first material portions are formed with at least one first functional group and provided with a first linker, and / or the substrate is formed with at least one second functional group and provided with a second linker, the first functional group reacts via a predefined interaction with the second functional group and / or the substrate, so that a conductive connection is established, and / or wherein the second functional group reacts via a predefined interaction with the first functional group and / or the first substance, so that a conductive connection Connection is established.
  • an electrically conductive multi-component system is provided with at least one first substance and with at least one second material, the first substance being present in several substance portions, comprising the following steps:
  • the first material portions are formed with at least one first functional group and provided with a first linker
  • the second material is formed with at least one second functional group and provided with a second linker
  • the first functional group reacts via a predefined interaction with the second functional group, so that these are connected to one another, and the distance between the functional groups and the respective substance portion is determined by the respective linker.
  • the first substance portions are formed with at least one third functional group and are provided with a third linker, the third functional group each having at least one protective group so that only correspondingly functionalized substance portions of the first substance can bind to the substance portions of the first substance, and wherein the method further comprises at least the step that the protective groups are first present and only then removed when the first substance portions by means of the third functional Groups should be connected to each other.
  • the protective groups can be removed after having been provided in a gas, low-viscosity, liquid, high-viscosity or solid phase, as a result of which intra-crosslinking takes place.
  • the multi-component system is a multi-component system according to one of Claims 1 to 12.
  • Possible protecting groups include acetyl, benzoyl, benzyl, ß-
  • Methoxyethoxymethyl ether methoxytriyl, 4-methoxyphenyl) diphenylmethyl, dimethoxytrityl, bis- (4 ⁇ methoxyphenyl) phenylmethyl, methoxymethyl ether, p-methoxybenzyl ether, methylthiomethyl ether, pivaloyl, tetrahydrofuryl, tetrahydrofuryl, tetrahydrofuryl, tetrahydropyranyl, trihydrofuryl, prophenylsilyl ether, tri-methyl-isethyl, butetrahydropyranyl, tri-methyl-isethyl-butyl-tripyl-tert-methyl-prophenyl, tri-methyl-isethyl-butyl ether, tri-methyl-isethyl-butyl-tri-methyl-isethyl-butyl-methyl-ethoxytrityl , Triisopropylsilyl
  • Possible materials for the coating of the capsules include albumin, gelatin, coilage, agarose, chitosan, starch, carrageen, poly starch, polydextran, lactides, glycolides and copolymers, polyalkyl cyanoacrylate, polyanhydride, polyethyl methacrylate, acrolein, glycidyl methacrylate, epoxy polymers, gum arabic , Polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, arabinogalactan, polyacrylic acid, ethyl cellulose, polyethylene Polymethacrylate, polyamide (nylon), polyethylene vinyl acetate, cellulose nitrate, silicones,
  • Possible functional groups include alkanes, cycloalkanes, alkenes, alkynes, phenyl substituents, benzyl substituents, vinyl, allyl, carbenes, alkyl halides, phenol, ethers, epoxides, ethers, peroxides, ozonides, aldehydes, hydrates, imines, oximes, hydrazones, Semicarbazones, half-acetals, half-ketals, lactols, acetals / ketals, aminals, carbonic acid, carboxylic acid esters, lactones, orthoesters, anhydrides, imides, carboxylic acid halides, carboxylic acid derivatives, amides, lactams, peroxy acids, nitriles, carbamates, amines, guanidines, Hydroxylamines, hydrazines, hydrazones, azo compounds, nitro compounds, thiols, mer
  • Possible release mechanisms include diffusion, dissolution, degradation control, erosion, pressure, induction, ultrasound, or the like.
  • Possible areas of application of the method or system according to the invention include biotechnology, electrical engineering, mechanical engineering, medical technology and / or microtechnology or the like.
  • Fig. 1 shows an embodiment of an inventive
  • Multi-component system with a first substance and with a substrate shows a further embodiment of an inventive
  • Multi-component system with a first substance and a second
  • Fig. 4 shows a further embodiment of an inventive
  • Multi-component system according to FIG. 1 or FIG. 3;
  • FIG. 6 shows an embodiment of an intra-crosslinking according to the invention of two identical material portions of two different material portions
  • Multi-component system 10, 110 (according to FIGS. 1 and 2);
  • FIG. 9 shows an embodiment of an inter- and intra-networked multicomponent system according to the invention according to FIG. 7;
  • FIG. 10 shows a flowchart of the workflow for producing an electrically conductive multicomponent system according to the present invention
  • Embodiment of a multi-component system shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a multi-component system according to the invention.
  • FIG. 25 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a multicomponent system according to the invention.
  • 26 shows a schematic representation of a further according to the invention
  • 35 shows a schematic representation of a further according to the invention
  • Fig. 1 shows an embodiment of an electrically conductive according to the invention
  • Multi-component system 10 with a first substance 51 and with a substrate B.
  • any type of conductivity electrical conductivity, heat, signals, etc. can be produced in this way.
  • Multi-component system 10 a first substance S1.
  • the first fabric S1 is available in several fabric portions.
  • the first material portions are formed with a functional group R (R2).
  • first material portions can be formed with more than one functional group R.
  • the first material portions are provided with a first linker L (L1).
  • the electrically conductive multi-component system can contain more than one first substance S1.
  • Multi-component system 10 a substrate B.
  • the electrically conductive multi-component system 10 can include more than one substrate B.
  • the substrate B is formed with at least one second functional group R (R21).
  • the substrate B is provided with a second linker L (L2).
  • first functional group R (R2) reacts via a predefined interaction with the second functional group R (R21) and connects them to one another.
  • the distance between the functional groups R (R2, R21) and the substance portion and the substrate B is determined by the respective linker L (L1, 12) is, wherein a substance portion of the first substance S1 is present as nanoparticles or in nanoparticles and is at least partially electrically conductive.
  • the nanoparticle is a ferromagnetic nanoparticle and is coated with a conductive metal surface coating.
  • the substrate B can be a surface or is a surface.
  • the surface can be a wafer or a printed circuit board or the like.
  • the surface can be a conductive substrate B.
  • the surface can alternatively be provided with conductor tracks.
  • first linker L (L1) can be longer than the second linker L (L2) or vice versa.
  • the functional groups R (R2, R21) can be formed homogeneously or heterogeneously.
  • a substance portion of the first substance St can be arranged in a capsule K, in particular a nanocapsule and / or microcapsule.
  • the capsules K1 for the first substance S1 can have an identical size.
  • the multicomponent system 10 can be activated and that the multicomponent system 10 can be activated at least one change in pressure, pH value, UV radiation, osmosis, temperature, light intensity, light humidity, ultrasound or the like takes place.
  • an electrically conductive system can be made possible.
  • the nanoparticle (s) consist of a metallic material and have a surface coating, in particular a metallic surface coating and / or surface functionalization.
  • the surface coating and / or surface functionalization is at least partially, in particular completely, formed by terminal functional groups R and / or linkers L, which selectively bind to metallic surfaces and / or SAM surfaces and / or stabilizers are.
  • the nanoparticles it is generally possible for the nanoparticles to be stabilized by a matrix, in particular a surrounding matrix.
  • the nanoparticles each have at least one shell S and at least one core C.
  • the nanoparticles are received in a particle, the particle having at least one core C and at least one shell S, the or at least one core C containing the at least one nanoparticle.
  • FIG. 1 it is not shown in FIG. 1 that at least some of the nanoparticles are arranged in a first capsule K1 and a second substance portion S3 is provided, which is also arranged in at least one capsule K, the capsules K each being activatable.
  • the first material portions S1 are formed with at least one first functional group R (R2) and provided with a first linker L (L1),
  • the substrate B is formed with at least one second functional group R (R21) and provided with a second linker L (L2),
  • the first functional group R (R2) reacts via a predefined interaction with the second functional group R (R21), so that these are connected to one another, and
  • the distance between the functional groups R (R2, R21) and the respective substance portion is determined by the respective linker L (L1, L2).
  • the first substance portions are formed with at least one third functional group R (R1) and are provided with a third linker L (L3), the third functional group R (R1) each having at least one protective group can, so that only correspondingly functionalized substance portions of the first substance S1 can bind to the substance portions of the first substance S1, and wherein the method further comprises at least the step that the protective groups are first present and only removed when the first substance portions are third functional groups R (R1) are to be linked to one another.
  • the multicomponent system is a multicomponent system according to one of Claims 1 to 12.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a multicomponent system 10, 110 according to the invention with a first substance 51 and with a second substance S3.
  • the multicomponent system 110 contains all structural and functional features of the multicomponent system 10 shown in FIG. 1.
  • at least some of the nanoparticles are arranged in a first capsule K1.
  • a second fabric porthole S3 is provided, which is also arranged in at least one capsule K2, the capsules K1, K2 each being able to be activated.
  • the capsules K1, K2 can be activated by changing the pressure.
  • the capsules K1 and / or K2 can be activated by changing the pH value, UV radiation, osmosis, temperature, light intensity, ultrasound, induction, moisture or the like.
  • the functional groups of the capsules K1 and K2 are linked to one another.
  • the second fabric and / or the second fabric portion S3 is an adhesive, in particular an epoxy resin, polyurethane, acrylate, silicone, combinations of these or the like.
  • the embodiment provides a double microcapsule D.
  • any other form of multiple microcapsule is also possible according to the same principle. Not shown in fig. 2 is that activation results in the release of the nanoparticles in the first capsule K1 and the adhesive, such as epoxy resin in the second capsule K2,
  • Adhesive point is made possible.
  • microcapsules e.g. double microcapsules
  • microfluidics it is not shown in FIG. 2 that multiple microcapsules, e.g. double microcapsules, are produced using microfluidics.
  • Blocking substance are blocked.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a multicomponent system 10, 110 according to the invention according to FIG. 1.
  • At least some of the nanoparticles are arranged in a first capsule Kl.
  • a second portion of substance 53 is provided, which is also arranged in at least one capsule K2, the capsules K1, K2 each being able to be activated.
  • the first and the second capsules K1, K2 are connected to one another.
  • the capsules K1, K2 each comprise a shell S and a core C
  • the multicomponent system in this exemplary embodiment comprises two different substances S1, S3 and / or capsule populations K1, K2. It is not shown in FIG. 3 that the first capsule Kt and / or the second capsule can be bonded to a substrate B (FIG. 1 ⁇ or can bond to a substrate B (via functional groups R). In this exemplary embodiment they differ the first substance portions and the second substance portions. In other words, in this exemplary embodiment the capsules K1 of the first capsule population differs from the capsules K2 of the second capsule population
  • the first fabric portions are connected or can be connected to a larger number of fabric portions than the second fabric portions.
  • the capsules K1 are connected or can be connected to a larger number of capsules K than the capsules K2.
  • the second fabric portions may be connected or connectable to a larger number of fabric portions than the first fabric portions.
  • the second capsules K2 it is possible for the second capsules K2 to be connected or connectable to the same number of capsules K as the first capsules K! . In other words, it is possible for the capsules K2 to be connected or connectable to a larger number of capsules K than the capsules K1.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a multicomponent system according to the invention according to FIG. 1 or FIG. 3.
  • the first material portions and the second material portions are essentially different in size.
  • the first capsules K 1 are essentially larger in size than the second capsules K 2.
  • a capsule K1 for a first substance S1 can have a different size than a capsule K2 for a second substance S3, in particular the capsule Kt for the first substance S1 being larger than the capsule K2 for the second substance S3
  • the second fabric portions may have a substantially larger size than the first fabric portions.
  • first fabric portions and the second fabric portions may have an essentially identical size.
  • first fabric portions have an essentially identical size and / or that the second fabric portions can have an essentially identical size.
  • the capsules K1, K2 each comprise a shell S and a core C.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of an inventive interlinking of two different material portions.
  • a capsule K1 and a capsule K2 are interlinked.
  • a capsule K1 and a capsule K2 are intercrosslinked via the functional groups R2 and R21.
  • the capsules K1, K2 each comprise a shell S and a core C.
  • the capsules Kt, K2 can not include a shell S and / or a core.
  • FIG 8 shows an embodiment of an intra-crosslinking according to the invention of two identical material portions.
  • two capsules K1 are intravetted.
  • the two capsules Kt are intra-crosslinked via the functional groups R (R2).
  • the capsules K1, K2 each comprise a shell S and a core C.
  • the capsules K1, K2 can not include a shell S and / or a core.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a multi-component system 10, 110 according to the invention (according to FIGS. 1 and 2).
  • the multi-component system is a microcapsule system.
  • the »capsules K1 and K2 shown are examples of a large number of capsules K1 and K2, for example to be referred to as capsule populations.
  • the first substance Sf is in one capsule K1
  • the first substance portion is present as nanoparticles.
  • the second substance S3 in the second capsule K2 is a second component.
  • the second material S3 is an adhesive.
  • the second fabric 53 is an epoxy resin.
  • first substance S1 and the second substance S3 are components of a multi-component system.
  • first substance St and the second substance 53 are components of an electrically conductive multi-component system 10, 110.
  • the capsules K1 and K2 of the two capsule populations are functionalized.
  • the first capsules K1 were formed with two different linkers L1 and L3 of different lengths and with different functional groups RI and R2 on the surface (surface functionalization).
  • the functional groups R are heterogeneous. In an alternative embodiment, it is possible that the functional groups R are homogeneous.
  • the second capsules K2 were formed with the linker L2 and with the functional group R21.
  • the functional group R21 of the second capsule K2 reacts covalently with the functional group R2 of the first capsule K1.
  • first capsules K 1 it is possible for the first capsules K 1 to be connected or connectable to a larger number of capsules K than the second capsules K2
  • the second capsules K2 are connected or can be connected to a larger number of capsules K than the first capsules K1
  • the linker L3 is intended to network the first capsules K1 with one another (intra-network).
  • the capsules K2 are covalently bound to the first capsule K1 via the linker L1 and the linker L2 (interlinking)
  • capsules K1 and K2 By activating both capsules K1 and K2, the contents of capsules K1 and K2 can be released.
  • two substances 51, S3 can be encapsulated separately from each other in capsules K1 and K2 and in a certain ratio via, among other things, covalent (e.g. click chemistry), weak interaction, biochemical (e.g. biotin-streptavidin), covalent or in some other way be bound. It is generally possible for more than two different capsules Kn to encapsulate more than two different substances, for example reactive substances.
  • covalent e.g. click chemistry
  • biochemical e.g. biotin-streptavidin
  • the different capsules Kn prefferably be functionalized with more than two linkers Ln and with different functional groups Rn.
  • linker L it is generally possible for a linker L to be any form of connection between a capsule and a functional group.
  • a functional group R can be used to bind to surfaces, conductor tracks, fibers or textiles.
  • the multi-component system can be activated by at least one change in pressure, pH, UV radiation, osmosis, temperature, light intensity, moisture, ultrasound, induction or the like.
  • a multi-component capsule system could be used in any medium.
  • first capsule K1 and / or the second capsule can be bonded to the substrate B (FIG. 1) or can bond to the substrate B.
  • Fig. 8 shows an embodiment of an intra-network capsule system according to the invention.
  • the intravetted capsule system according to the invention is an intravetted microcapsule system.
  • a one-component system is shown.
  • a capsule population K1 is shown.
  • the capsules Kt are filled with a substance
  • the capsules K1 are to be seen as portions of a first substance.
  • the material portions are present as nanoparticles.
  • the nanoparticles are in the form of magnetic nanoparticles with an electrically conductive surface coating.
  • the nanoparticles are present as ferromagnetic nanoparticles with an electrically conductive silver surface coating.
  • the capsules K1 were functionalized.
  • the capsules K1 were formed with linkers L3.
  • capsules K1 are functionalized with functional groups R1 (on the linker L3).
  • the linkers L3 cross-link the capsules K1 with one another (intra-crosslinking).
  • the distance between the capsules Kt can be determined by the length of the linker L3.
  • the degree of intra-crosslinking of the capsules Kl can be determined.
  • FIG. 9 shows an embodiment of an inter- and intra-networked multicomponent system according to the invention according to FIG. 7.
  • the first capsules Kl and the second capsules K2 are filled with different substances.
  • the capsules K1 are essentially identical in size.
  • the capsules K2 are essentially identical in size.
  • the capsules K1 and the capsules K2 have a different size.
  • the capsules K1 and the capsules K2 prefferably have a substantially identical size.
  • the basic system corresponds to the illustration in FIG. 8.
  • the first substance 51 is in the one capsule K1
  • the first portion of the substance is present as nanoparticles.
  • the second substance S3 in the second capsule K2 is a second component.
  • the second material S3 is an adhesive.
  • the second substance S3 is an epoxy resin.
  • first substance S1 and the second substance S3 are components of a multi-component system.
  • first substance St and the second substance S3 are components of an electrically conductive multi-component system 10, 110
  • first capsules K1 are heterogeneously functionalized with a linker L1.
  • a second capsule population K2, vgi, binds to the linker L1. 2, 3, 4 or 7
  • the multicomponent system has a network structure with gaps, the network structure being formed by the first capsules K1, and at least one capsule K2 being arranged at least in sections in the gaps.
  • Substrates B and / or surfaces could also be coated with this dispersion,
  • the capsules K1 and K2 prefferably introduced into a pasty medium with different contents.
  • the paste is inactive and can be processed well until the capsules are activated and react with each other.
  • FIG. 10 shows a flow chart of the workflow for producing an electrically conductive multicomponent system 10, 110 according to the invention.
  • the first substance S1 is in the one capsule K1
  • the first portion of the substance is present as nanoparticles.
  • the second substance S3 in the second capsule K2 is a second component.
  • the second substance S3 is an adhesive.
  • the second substance S3 is an epoxy resin.
  • the first substance S1 and the second substance S3 are components of a multi-component system
  • the first substance S1 and the second substance S3 are components of an electrically conductive multi-component system 10, 110.
  • first capsules K1 and the second capsules K2 are functionalized, cf. Fig. 7.
  • the first capsules Kl with two linkers 11 and L3 are heterogeneously functionalized with the functional groups RI and R2.
  • the second population of capsules K2 is functionalized with the linker L2 with the functional group R21.
  • the functional group R21 is to be selected so that it reacts (covalently) in the later reaction step with the functional group R2 of the first capsule K1.
  • the functionalized second capsules K2 are added to the functionalized first capsules K1.
  • the functional groups R2 and R21 bind (covalently) to one another.
  • Each additional capsule population K3-Kn can in turn be functionalized with at least one functional group.
  • a predetermined (intra) crosslinking reaction occurs.
  • a fourth step St4 the crosslinked multicomponent capsule populations are applied to a substrate B.
  • the substrate B is also provided with a linker L and a functional group R.
  • capsules K1 and / or K2 can bind to the functional groups R of the substrate B via linkers L with functional groups R.
  • step St1 so that the first capsules K1 do not crosslink with one another prematurely during the functionalization, a protective group can still be formed on the functional group R1 of the linker L3.
  • such a conductive structure in particular a conductive substrate B, can be provided.
  • the capsules K it is generally possible for the capsules K to be nanocapsules or microcapsules are trained.
  • nanoparticles can be used in all of the exemplary embodiments described above and described below:
  • Quantum dots metallic nanoparticles, metal salt nanoparticles, oxides, sulfides, core-shell particles, soap assembly particles, doped nanoparticles, magnetic semiconductor nanoparticles, doped nanoparticles such as Ti 02 doped nanoparticles with cobalt and
  • Multilayers such as Fe / Si, Cu / Ni, Co / Pt etc., semiconductor nanoparticles such as ZnS, CdS, ZnO.
  • nanoparticle Essentially any conceivable form of nanoparticle can be considered as the shape of the nanoparticles.
  • a homogeneous functionalization of the nanoparticles can take place with thiol or dithiol groups.
  • Embodiments shown in FIGS. 11-16 relate to embodiments with a linker.
  • a functionalized substrate B is present here with a substance St, here present directly as a particle. It is a variant with a linker.
  • the substrate B is functionalized with a functional group R1.
  • the (nano) particle binds to the functional group and thus to the substrate B.
  • Multi-component system 310 Multi-component system 310.
  • the (nano) particle is functionalized with a functional group Rt.
  • the functionalized (nano) particle binds to the substrate B.
  • FIG. 13 shows a further exemplary embodiment according to the invention of a multi-component system 410
  • the substrate B is functionalized with a functional group R1.
  • the (nano) particle is located in a substance portion S1. Activation of the portion of the substance releases the (nano) particle and binds to the functional group of substrate B.
  • Multi-component system 510 Multi-component system 510.
  • the (nano) particle is functionalized with a functional group R1 and is located in a substance portion S1. By activating the portion of the substance, the (nano) particle binds to the substrate B.
  • Multi-component system 610 Multi-component system 610.
  • the substrate B is functionalized with a functional group R1.
  • the nanoparticle is located in a substance portion S1. By activating the substance portion $ 1, the (nano) particle binds to the substrate B.
  • 16 shows a further exemplary embodiment according to the invention of a multi-component system 710,
  • the substance portion S1 in which there is a (nano) -particle, is functionalized with a functional group R1.
  • the substance portion S1 can be precisely placed via the binding of the functional groups of the substance portion S1 to the substrate B.
  • the (nano) particle binds to the substrate B.
  • FIGS. 17-20 relate to variants with two linkers
  • the substrate B is functionalized with a functional group R1.
  • the (nano) particle is functionalized with a functional group R2.
  • the functional group R1 binds with the functional group R2 to the substrate B via an activation / reaction
  • the substrate B is functionalized with a functional group R1.
  • the substance portion S1 is functionalized with a functional group R3.
  • the portion of fabric S1 can be placed exactly.
  • the ⁇ nano) particle is released through activation / reaction and binds to the substrate
  • FIG. 19 shows a further exemplary embodiment of a according to the invention
  • the substrate B is functionalized with a functional group R1.
  • the substance portion S1 contains at least one functionalized (nano) particle with a functional group R2.
  • the substrate B is functionalized with a functional group R1.
  • the (nano) particle is functionalized with a functional group R2.
  • the substance portion S1 is functionalized with a functional group R3.
  • the (nano) particles are released site-specifically by activating the substance portion S1.
  • the shell of the fabric portion S1 can stabilize the (nano) particles.
  • Multi-component system 1210 namely a system with double microcapsules with functionalization of the (nano) particles.
  • the capsule K10 is filled with adhesive and the capsule K20 with (electrically) conductive particles (for example one or more rod-shaped nanoparticles). ln this version! There is an adhesive in the first microcapsule, at least one (nano) particle and / or carbon nanotube in the second microcapsule.
  • microcapsule K10 An adhesive is encapsulated in microcapsule K10.
  • microcapsule K20 there is at least one (nano) particle made of an (electrically) conductive material
  • the surface of the (nano) particles with functional groups R such as e.g. be functionalized with terminal thiol groups or other functional groups R.
  • the shell of the microcapsule K10 can consist of the same material and of the same thickness as the shell of the microcapsule K20.
  • the microcapsule K10 can have the same size as the microcapsule K20.
  • the parameters can also be set in min. one or more points differ from one another.
  • the mechanism can be a parallel opening mechanism:
  • the microcapsules are applied to metal areas / metal surfaces. A second metal surface is then positioned parallel to the first metal surface. Through a defined activation mechanism, both microcapsules are opened at the same time and the content is released.
  • the released, terminal functional groups such as e.g. Thiol groups functionalized nanoparticles on both surfaces of the parallel attached metal surfaces.
  • the (nano) particles form a network with one another. This can be done by aggregation and / or by binding the functional groups, e.g. Thiol groups happen to one another (interlinking).
  • the adhesive also bonds the top and bottom surfaces together.
  • the microcapsules are applied to the metal areas.
  • the K10 microcapsule has a different opening mechanism than the K20 microcapsule.
  • a second metal surface is then positioned parallel to the first metal surface.
  • a defined activation mechanism such as temperature
  • the microcapsule with the (nano) particles is first opened and its contents released.
  • the released nanoparticles, functionalized with terminal functional groups R2, such as thiol groups bind to both surfaces of the metal surfaces attached in parallel.
  • the (nano) particles form a network with one another. This can be done by aggregation and / or by binding the functional groups, such as thiol groups to one another (inter- and intra-crosslinking).
  • a second opening mechanism By a second opening mechanism, this is preferably achieved by the fact that the microcapsule K10 has a different shell material than the microcapsule K20 and / or a different size and / or a different thickness of the shell material than the microcapsule K10
  • a second activation mechanism e.g. ultrasound, pH value change, induction, pressure, etc. would also be conceivable.
  • a sequential activation can be achieved by varying the first activation mechanism, e.g. by increasing the temperature will.
  • FIG. 22 shows a further exemplary embodiment according to the invention of a multicomponent system 1310, namely the variant with functionalization of the (electrically) conductive surface.
  • An adhesive is encapsulated in the microcapsule K10.
  • the K20 microcapsule there are (nano) particles made of an (electrically) conductive material.
  • the (electrically) conductive surface of the conductor track is functionalized with terminal thiol groups.
  • the (nano) particles are not functionalized.
  • the mechanism can be a parallel opening mechanism: The microcapsules are applied to the metal areas. A second metal surface is then positioned parallel to the first metal surface. Through a defined activation mechanism, both microcapsules are opened at the same time and the content is released. The released nanoparticles bind to both, functionalized surfaces with terminal thiol groups, of the parallel metal surfaces. The (nano) particles form a network with one another. This is done through aggregation among each other.
  • the connecting mechanism here is identical to the mechanism described in the exemplary embodiment of FIG. 21, with the exception that the surface, but not the (nano) particles! are functionalized.
  • Multi-component system 1410 namely the variant with functionalization of the (nano) particles as well as the (electrically) conductive surface.
  • microcapsule K10 An adhesive is encapsulated in microcapsule K10.
  • microcapsule K20 there are (nano) particles made of an (electrically) conductive material.
  • the surface of the (nano) particles is functionalized with terminal thiol groups, as is the (electrically) conductive surface of the conductor track (i.e. the substrate B).
  • FIGS. 21 and 22 Exemplary embodiments of FIGS. 21 and 22.
  • Multi-component system 1510 namely the variant with homogeneous functionalization of the (nano) particles, as well as functionalization of the (electrically) conductive surface with reactive functional groups, excluding thiol.
  • the microcapsule K1 ⁇ is filled with adhesive.
  • the (electrically) conductive surface is functionalized with the complementary to the functional group of the (nano) particles.
  • the opening mechanisms can take place in parallel or sequentially (cf. description above in connection with the exemplary embodiments of FIGS. 21 and 22).
  • 25 shows a further exemplary embodiment according to the invention of a multicomponent system 1610, namely the variant with a homogeneous one
  • the two surfaces (nano) particles and the (electrically) conductive surface of substrate B are “electrically charged” (another word).
  • the surfaces of the (nano) particles have a negative charge.
  • the surface of the (electrically) conductive surface (of the substrate B) has a positive charge.
  • the surfaces can also be oppositely charged, i.e. the (nano) particles are positively charged and the (electrically) conductive surface or the substrate B is negatively charged.
  • 26 shows a further exemplary embodiment according to the invention of a multicomponent system 1710, namely the variant with heterogeneous functionalization of the (nano) particles (substance S1) for inter- and intra-crosslinking, as well as the functionalization of the (electrically) conductive surface (substrate B).
  • the (nano) particles are functionalized with two different functional groups.
  • One functional group can be a terminal thiol R4, the other functional group a carboxyi group R2.
  • the (electrically) conductive surface is functionalized with the complementary functional group to the (nano) particles. In this example it would be terminal, primary amine R1
  • the (nano) particles are cross-linked via the thiol group (through intercrosslinking and / or intra-crosslinking)
  • Multi-component system 1810 namely the variant with functionalization of the microcapsules (substance S1)
  • the double microcapsules are prepared as described above.
  • Another functional group which is not responsible for binding the microcapsules to one another, binds to the (electrically) conductive surface (substrate B).
  • a terminal thiol is to be used in particular, which binds selectively only to the metallic areas. So the microcapsules can only be placed on the desired position (e.g.) metal surface, which means that there is no conductivity in the x-direction.
  • Multi-component system 1910 namely the variant with functionalization of the
  • the (electrically) conductive surface is functionalized with terminal thiol groups R1.
  • At least one nano- and / or microcapsule has metal (nano) particles on its surface.
  • the microcapsule can also be completely and / or partially coated from a metal surface
  • the surface of the microcapsule is provided with metallic nanoparticles.
  • the (nano) - and / or microcapsules can be functionalized by adding a chemical compound R3 with a terminal polymer, for example a thiol compound.
  • a second functional group of the polymer can be provided with a further functional group R5.
  • the thiol group R3 binds to the metal particles of the (nano) and / or microcapsules.
  • the second functional group remains active and is available for further reactions.
  • the microcapsule thus has a defined number of defined functional groups.
  • the microcapsule can be functionalized as well as bound to the (electrically) conductive surface
  • FIGS. 30 and 31 each show a further according to the invention
  • Embodiment of a multicomponent system 21 10 or 2210 namely alternatives to functionalization with thiol groups.
  • the (nano) and / or microcapsule K10, K20 is provided with a functional group R3 and the (electrically) conductive surface B with the complementary functional group R1 coated.
  • Only one double microcapsule can be provided with a functional group (see FIG. 30) or both microcapsules in the double microcapsule (see FIG. 31).
  • FIGS. 32 to 34 each show a further according to the invention
  • Exemplary embodiment of a multicomponent system 2310, 2410, 2510 and 2610 with multiple microcapsules are illustrated in FIGS. 32 to 34.
  • the exemplary embodiments shown in FIGS. 32 to 34 can be produced in accordance with the production steps described above and below and can accordingly have the corresponding features of the other systems.
  • the adhesive can be a one- or two-component adhesive, it being possible for the adhesive to be in the same and / or in separate material portions. It is also conceivable that even a corresponding number of components are provided if it is a multi-component adhesive.
  • Adhesive 1 and adhesive 2 can be components of a one-two or multi-component adhesive.
  • fig. 34 shows a multi-component system 2510 (viewed from left to right) with adhesive 2 in capsule K10, a second adhesive 1 in capsule K30 and a single nanoparticle in the third capsule K20.
  • Adhesive 1 and adhesive 2 can be components of a two-component or multi-component adhesive.
  • Adhesive 1 and adhesive 2 can be components of a one-two or multi-component adhesive.
  • (electrical) conductivity in a specific, predetermined or specifiable direction can be achieved with the above exemplary embodiments, whereby the conductivity is not only limited to electrical conductivity but can also relate to the transmission of electrical conductivity, heat, data, etc.
  • (Nano) particles functionalized with terminal thiol groups or magnetic particles or substrates and / or particles provided with functional groups are used. Electrostatic interactions can also be used.
  • the terminal functional groups can be provided with protective groups.
  • the nanoparticles and the adhesive can be encapsulated, e.g. in microcapsules.
  • microcapsules encapsulated with (nanoparticles) are brought together in an ambient medium (e.g. adhesive) as described in (our first patent).
  • an ambient medium e.g. adhesive
  • microcapsules open via an activation mechanism (e.g. temperature) and release the particles
  • the particles arrange themselves in the desired direction.
  • Particles are released via the surrounding medium, e.g. also fixed by heat curing.
  • a structure can be made in three layers, namely the surface (substrate), then the first layer (e.g. ambient medium e.g. adhesive, SAM coating etc.), then the second layer with microcapsules in which the nanoparticles are encapsulated and then 3rd layer (surrounding medium e.g. adhesive),
  • the surface or the substrate is then coated first. This is followed by coating with functionalized capsules with nanoparticles that can be opened via a defined activation mechanism.
  • the terminal functional groups can be blocked with protective groups.
  • the isolation and placement of a single nanoparticle in a capsule can be done using the technology of Nanoporetech ⁇ cf. Venkatesan, Bala Murali, and Rhashid Bashir, Nanopore Sensors for nucleic acid analysis, Nature Nanotechnology 6.10 (201 1): 615. This method allows only a single strand of DNA to pass through a singulation channel and can also be used to isolate nanoparticles be used.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein leitfähiges Mehrkomponentensystem (10, 110) mit wenigstens einem ersten Stoff (S1) und mit wenigstens einem Substrat (B), wobei a) der erste Stoff (S1) in einer oder mehreren Stoffportionen vorliegt, b) die wenigstens eine erste Stoffportion mit wenigstens einer ersten funktionellen Gruppe (R) ausgebildet und einem ersten Linker (L) versehen ist und/oder wobei das Substrat (B) mit wenigstens einer zweiten funktionellen Gruppe (R) ausgebildet und einem zweiten Linker (L) versehen ist, c) die erste funktionelle Gruppe (R) über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der zweiten funktionellen Gruppe (R) und/oder dem Substrat reagiert und diese/s miteinander verbindet und/oder wobei die zweite funktionelle Gruppe (R) über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der ersten funktionellen Gruppe (R) und/oder dem ersten Stoff (S1) reagiert und diese/s miteinander verbindet, d) eine Stoffportion des ersten Stoffes (S1) als Partikel oder in Partikeln vorliegt und zumindest teilweise leitfähig ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems (10, 110).

Description

Mehrkomponentensvstem . und . Verfahren . zur . _ . Herstellung . _ . eines
Mehrkomponentensvstems. insbesondere für mikroelektronische Anwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrkomponentensystem sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrkomponentensystems, insbesondere für mikroelektronische Anwendungen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Mehrkomponentensysteme bekannt.
Aus der US 2012/0107601 AI ist weiter bereits ein Kapselsystem bekannt, dass auf Druck reagiert und Flüssigkeiten entsprechend freisetzt.
Weitere Kapselsysteme sind beispielsweise aus der WO 2017/132407 A1 , der US 8,747,399 B2, der WO 2017 042709 A1 , der WO 2016/049308 A1 und der WO
2018/028058 A1 bekannt
Aus der US 2018/0062076 A1 ist ein Verfahren zur Ausbildung einer leitfähigen Schicht mit molekularen Komponenten bekannt, wobei mehrere leitfähige Nanopartikel miteinander verlinkt werden.
Eine Funktionalisierung metallischer Nanopartikel ist beispielsweise aus der WO2015/103028A1 , der CA2712306C und der US 8,790,552 B2 bekannt.
In Puebla-Hellmann G., et al. (2018), „Metallic nanoparticle contacts for high-yield, ambient-stable molecular-monolayer devices“, Nature, Vol. 559) ist ein Verfahren zur Verwendung von Molekülen für elektronische Anwendungen, wobei eine selbstorganisierende Monoschicht (SAM)-Sandwicharchitektur verwendet wird.
Thiol-Funktionalisierungen sind beispielsweise aus Kelion J.E., Young S.L., & Hutchison J. E. (2019),„Engineering the Nanoparticle-Electrode Interface”, Chemistry of Materials, 31 (8), 2685-2701 , weiter aus Kubackova J., et al. (2014), "Sensitive surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) detection of organochlorine pesticides by alkyl dithiol-functionalized metal nanoparticles-induced plasmonic hot spots", Analytical Chemistry 87.1 , 663-669, außerdem aus Ahonen P., Laaksonen T., Nykänen A , Ruokolainen J., & Kontturi K. (2006), „Formation of stable Ag- nanoparticle aggregates induced by dithiol cross-linking”, The Journal of Physical Chemistry B, 110(26), 12954-12958 und aus Dong T. Y., Huang C., Chen C. P., & Lin M. C. (2007), “Molecular self-assembfed monolayers of ruthenium (li)-terpyridine dithiol complex on gold eiectrode and nanoparticles”, Journal of Organometaiiic Chemistry, 692(23), 5147-5155 sowie aus Hofmann, A., Schmiel, P., Stein, B., & Graf, C. (2011 ), “Controlled formation of gold nanoparticle dimers using multivalent thiol ligands”, Langmuir, 27(24), 15165-15175, bekannt.
Lösungen betreffend die selektive Leitfähigkeit sind weiter aus der US 5,731 ,073, der US 5,498,467, der EP 0 841 698, der WO 2017/139654 A1 , der WO 2017/138483 A1 , der KR 101195732 B1 und der US 2010/0327237 Al bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisch leitfähiges Mehrkomponentensysfem sowie ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems bereitzustellen, insbesondere dahingehend, dass die Dosierung von einzelnen Komponenten von Mehrkomponentensystemen und deren Anordnung gesteuert werden kann, um somit einerseits die Effizienz der Reaktion des Mehrkomponentensystems zu verbessern und andererseits eine präzise und genau definierte elektrische Leitung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Mehrkomponentensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein leitfähiges Mehrkomponentensystem bereitgestellt wird mit wenigstens einem ersten Stoff und mit wenigstens einem Substrat, wobei a) der erste Stoff in einer oder mehreren Stoffportionen vorliegt, b) die wenigstens eine erste Stoffportion mit wenigstens einer ersten funktionellen Gruppe ausgebildet und einem ersten Linker versehen ist und/oder wobei das Substrat mit wenigstens einer zweiten funktionellen Gruppe ausgebildet und einem zweiten Linker versehen ist, c) die erste funktionelle Gruppe über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der zweiten funktionellen Gruppe und/oder dem Substrat reagiert und diese/s miteinander verbindet und/oder wobei die zweite funktionelle Gruppe über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der ersten funktionellen Gruppe und/oder dem ersten Stoff reagiert und diese/s miteinander verbindet, d) eine Stoffportion des ersten Stoffes als Partikel oder in Partikeln vorliegt und zumindest teilweise leitfähig ist.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass durch definierte räumliche Anordnung mit Hilfe der Linker und der Verbindung durch die funktionellen Gruppen wenigstens ein erster Stoff und wenigstens ein Substrat definiert zueinander angeordnet werden. Somit wird es nun möglich, den ersten Stoff und das Substrat in einem definierten Verhältnis und in einem definiertem Abstand anzuordnen. Durch entsprechende Aktivierung kann eine Leitfähigkeit ermöglicht werden, spezifisch in dem Bereich, in dem der erste Stoff an das Substrat bindet. Die Leitfähigkeit kann sehr spezifisch und definiert auch in sehr kleinen Strukturen erzeugt werden. Denkbar ist insbesondere, hier leitfähige Verbindungen im Mikrometerbereich oder Nanobereich oder noch kleiner, die üblicherweise durch Bonding oder Löten oder Kleben oder dergleichen hergestellt werden, mittels des Mehrkomponentensystems zu erzeugen. Bei dem wenigstens einen Partikel kann es sich insbesondere um einen Mikropartikel oder um einen Nanopartikel handeln. insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Leitfähigkeit der Stoffportion eine elektrische Leitfähigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit und/oder Signalleitfähigkeit ist.
Denkbar ist, dass der oder die Partikel zum self-assembly bzw. zur Selbstausrichtung fähig sind. Dabei sind die Partikel in der Lage, sich selbstständig an dem Substrat, einer vorgebaren oder vorgegebenen Richtung wie beispielsweise einer Leiterbahn auszurichten. Das self-assembly kann beispielsweise durch die Thiolgruppen (SAM Oberfläche, siehe auch nachstehend beschrieben) und/oder Janus-(Nano)-Partikel, und/oder patchy particles, und/oder durch Magnetismus (Partikel und Oberfläche magnetisch) und/ oder über elektrostatische Wechselwirkung erreicht werden. Derartige Wechselwirkungen können beispielsweise durch eine positive geladene Oberfläche, eine negativ geladene Oberfläche und/oder über schwache Wechselwirkungen und/ oder über chemische Reaktion(en) wie Click-Chemie (z.B. Thiol-Ene-Click-Chemie) Michael-Reaktion oder dergleichen erreicht werden.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Abstand der funktionellen Gruppen zu der Stoffportion und dem Substrat durch den jeweiligen Linker bestimmt ist.
Das Substrat kann eine Platine oder eine Leiterplatte oder eine Leiterbahn sein, beispielsweise im Bereich der Halbleitertechnik (ein Wafer (z.B. Siliziumwafer oder
Silikonwafer) oder Chip). Insbesondere im Mikroelektronikbereich, d.h. bei der Verbindung von Leiterbahnen auf Platinen oder Chip oder der 3D-lntegration oder dergleichen sind leitfähige Verbindungen an der korrekten Stelle, die darüber hinaus beständig sind, eine höhere elektrische Leitfähigkeit, weniger Kurzschlüsse aufweist, und eine Miniaturisierung ermöglicht, von großem Nutzen. Durch das
Mehrkomponentensystem kann eine leitfähige Verbindung auf dem Substrat dadurch hergestellt werden, dass das Mehrkomponentensystem zunächst positioniert wird. Dabei ist auch eine Positionskorrektur möglich. Danach wird das
Mehrkomponentensystem aktiviert (z.B. wie nachstehend beschrieben) und die leitfähige Verbindung hergestellt.
Wenn ein (einziger) Partikel verwendet wird, dann kann die leitfähige Verbindung zum Beispiel zwischen zwei Leiterbahnen dadurch hergestellt werden, dass der Partikel beide Leiterbahnen berührt und dann durch Aktivierung entsprechend dort fixiert wird.
In einem Fall, in dem mehrere Partikel vorhanden sind, berühren sich die Partikel und es wird so eine„konstante Bahn“ zwischen zwei Leiterbahnen hergestellt. Hierdurch wird entsprechend ebenfalls eine leitfähige Verbindung hergestellt. Die Aktivierung setzt die Partikel frei. Dann ordnen sich die Partikel durch z.B. endständigen Thioigruppen oder leitfähige Polymere oder durch Janus-(Nano)-Partikel eigenständig (sog. seif assembly) an die vorgesehene Stelle an. Dieser Prozess kann auch durch z.B. magnetische Felder und/oder elektrische Felder unterstützt werden.
Auch kann vorgesehen sein, dass das Substrat ein zweiter Stoff ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die funktionelle Gruppe der Stoffportionen des ersten Stoffes und die funktionelle Gruppe des Substrats spezifisch aneinanderbinden.
Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die funktionelle Gruppe der Stoffportionen selektiv an Metalloberflächen, z.B. SAM-Oberflächen (selbstorganisiernde Monoschichten) bindet.
Der Nanopartikel kann zumindest teilweise aus Silber, Gold und/oder Kupfer und/oder Komposite und/oder anderen Metallen bzw. deren Legierungen und/oder andere Materialien bestehen.
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass das Substrat eine Oberfläche ist, bzw. eine Oberfläche hat. Die Oberfläche kann beispielsweise ein Wafer, (Mikro)-Chip, flexible Elektronik oder eine Leiterplatine oder dergleichen sein. Zudem ist denkbar, dass die Oberfläche ein leitfähiges Substrat ist Außerdem ist es möglich, dass das Substrat ein Substrat mit Leiterbahnen ist. Die Leiterbahnen können beispielsweise aufgedampft, aufgedruckt oder geätzt sein. Ferner ist möglich, dass die Leiterbahnen mit Dünnschichttechnologie oder einer andren Technologie auf das Substrat aufgebracht sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Größe der Nanopartikel kleiner ist, als der Abstand zwischen den Leiterbahnen.
Ebenfalls ist vorstellbar, dass der erste Linker länger als der zweite Linker ist oder umgekehrt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise die ersten Stoffe nach entsprechender Bindung einen größeren oder kleineren Abstand zueinander einnehmen als der erste Stoff zum Substrat
Alternativ ist es möglich, dass beide Linker gleich lang sind.
Ein Linker kann jede Form von Verbindung zwischen einer Stoffportion und einer funktionellen Gruppe sein.
Ein Linker kann auch jede Art der direkten Verbindung zwischen einer Stoffportion und/oder einer Kapsel und/oder einem Substrat und einer funktionellen Gruppe sein.
Mögliche Linker umfassen Biopolymere, Proteine, Seide, Polysaccaride, Zellulose, Stärke, Chitin, Nukleinsäure, synthetische Polymere, Homopolymere, DNA, Halogene, Polyethylene, Polypropylene, Polyvinylchlorid, Polylactam, Naturkautschuk, Polyisopren, Copolymere, statistische Copolymere, Gradientcopolymer, alternierendes Copolymer, Blockcopolymer, Pfropfcopolymere, ArcylnitrilButadien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Buthylkautschuk, Polymerblends, Polymerlegierung, anorganische Polymere, Polysiloxane, Polyphophazene, Polysilazane, Keramik, Basalt, isotaktische Polymere, syndiodaktische Polymere, ataktisch Polymere, lineare Polymere, vernetzte Polymere, Elastomere, thermoplastische Elastomere, Duroplasten, teilkristalline Linker, Thermoplaste, cis-trans Polymere, leitfähige Polymere, supramolekulare Polymere.
Ebenfalls ist vorstellbar, dass die funktionellen Gruppen homogen oder heterogen ausgebildet sind. Denkbar ist beispielsweise, dass ein Stoff und die zugehörigen funktionellen Gruppen heterogen sind, d.h. dass unterschiedliche funktionelle Gruppen eingesetzt werden können. Dies ist beispielsweise dann wünschenswert, wenn man erreichen möchte, dass z.B. bei der Herstellung bestimmte Linker zunächst mit Schutzgruppen versehen werden und für bestimmte Bindungen verwendet werden sollen, beispielsweise erster Stoff zu erster Stoff oder auch erster Stoff zu Substrat (oder auch Substrat zu Substrat). Denkbar ist auch, dass eine erste funktionelle Gruppe eine Verbindung von zwei Stoffportionen ermöglicht, und eine zweite, unterschiedliche funktionelle Gruppe die Bindung von ersten Stoffen auf einem Substrat ermöglicht Denkbar ist auch, dass eine erste funktionelle Gruppe eine Bindung von Stoffportionen ermöglicht, und eine zweite, unterschiedliche funktionelle Gruppe es ermöglicht, die Eigenschaften der Kapseln zu verändern, z.B. Biokompatibilität, Löslichkeit, Aggregation, oder ähnliche Eigenschaften. Denkbar ist auch, dass heterogene funktionelle Gruppen es ermöglichen, ein Drei-oder Mehrkomponentensystem auszugestalten.
Stat einer Schutzgruppe kann alternativ auch vorgesehen sein, dass zwei Bindungen vorhanden sind, wobei eine erste Bindung Kapseln untereinander bindet und eine zweite Bindung Kapseln bzw. Stoffportionen bzw. Stoffe auf einem Substrat, einer Oberfläche oder Fasern oder dergleichen bindet.
Denkbar ist aber auch, dass alle funktionellen Gruppen homogen, d.h. identisch ausgebildet sind. Bei heterogener Ausbildung ist auch denkbar, dass dies mit weiteren Eigenschaften bzw. Unterschieden in der Ausgestaltung der Linker (z.B. Länge, Winkel, Art des Linkers usw.) kombiniert wird.
Außerdem ist denkbar, dass eine Stoffportion des ersten Stoffes in einer Kapsel, insbesondere einer Nanokapsel und/oder Mikrokapsel angeordnet ist Durch die Kapselung wird es einfach möglich, eine definierte Masse bzw. ein definiertes Volumen des ersten Stoffes für das leitfähige Mehrkomponentensystem bereitstellen zu können. Bei einem Mehrkapselsystem bzw. z.B. einem Zweikomponenten- Kapselsystem (2K-Kapselsystem) ist es möglich, das die Kapselinhalte in einer definierten Anzahl und/oder einem definierten Verhältnis oder Anzahl und Abstand in getrennten Räumen miteinander gebunden sind, bis die Kapseln aktiviert werden und somit deren Inhalte miteinander reagieren können bzw. gezwungen werden, miteinander zu reagieren, bzw. sich zu vermischen, wenn die Kapseln den selben Inhalt aufweisen. Je Kapsel ist/sind eine oder mehrere Stoffportion(en) eines Stoffes angeordnet bzw. abgepackt. Denkbar wäre auch, dass eine Kapsel mehrere Stoffportionen enthält. Eine Anordnung von Kapseln mit ersten Stoffen (oder auch zweiten oder driten Stoffen) kann auch als Kapselkomplex bezeichnet werden und hat in etwa eine Funktion wie ein (Mini-)Reaktionskolben, in dem die Reagenzien nach Aktivierung zu einem definierten Zeitpunkt miteinander vermischt und die Reaktion der Stoffe miteinander in Gang gesetzt wird. Durch die große Anzahl dieser Kapselkomplexe wird die Wirkweise aufsummiert und es kommt zu einem größeren Effekt bzw. wird die Vermischung und Reaktion der Stoffe verbessert. Weitere Vorteile ergeben sich durch die bessere Durchmischung der einzelnen Stoffe bzw. Reaktionsbestandteile miteinander und somit kann - verglichen mit bisherigen Systemen - ein höherer Umsatz bei gleichzeitig geringerem Materialeinsatz erreicht werden.
Mögliche Kapseltypen umfassen beispielsweise Doppelkapseln, Multikernkapseln Kapseln mit kationischen oder anionischem Charakter, Kapseln mit unterschiedlichem Hüllmaterial, Janus-Partikel, Patchy-Particles, poröse Kapseln, Kapseln mit mehreren Hüllen, Kapseln mit Metallnanopartikeln, Matrixkapseln und/oder Hohlkapseln, Kapseln mit mehreren Schichten des Hüllenmaterials (sogenannte Multilayer microcapsules) und/oder leere poröse Kapseln (beispielsweise um Gerüche einzukapseln).
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Kapseln für den ersten Stoff eine identische Größe aufweisen. Hierdurch erfolgt eine Einstellung des Verhältnisses der Volumina des ersten Stoffes in Relation zum Substrat (oder umgekehrt) und/oder auch eine Einstellung des Aktivierungsverhaltens (wenn zumindest Teile des Mehrkomponentensystems aktivierbar sind).
Denkbar ist außerdem, dass zumindest Teile des Mehrkomponentensystems aktivierbar sind und die Aktivierung des Mehrkomponentensystems durch wenigstens eine Änderung von Druck, pH-Wert, UV-Strahlung, Osmose, Temperatur, Lichtintensität, -Feuchtigkeit oder dergleichen erfolgt. Das hat den Vorteil, das der Zeitpunkt der Aktivierung präzise gesteuert werden kann.
Denkbar ist einen oder mehrere Aktivierungsmechanismen vorzusehen. In einem Fall, in dem mehrere Aktivierungsmechanismen vorgesehen sein, werden redundante AktivierungsmögliGhkeiten geschaffen. Hierdurch wird z.B. sichergestellt, dass eine Aktivierung stets möglich ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der oder die Nanopartikel aus einem metallischen Werkstoff bestehen und eine Oberflächenbeschichtung, insbesondere metallische Oberflächenbeschichtung und/oder Oberflächenfunktionalisierung aufweisen. Insbesondere ist es möglich, dass die Nanopartikel über eine elektrische Leitfähigkeit und/oder magnetische Fähigkeit verfügen können.
Die metallische Oberflächenbeschichtung kann jedes Metall und/oder jede Metalllegierung umfassen, insbesondere Gold, Silber, Kupfer und/oder Bronze. insbesondere ist es demnach möglich, magnetische, leitende Nanopartikel zu erhalten (mit leitfähigem Metall beschichtet).
Eine Metalloberfläche der Nanopartikel kann über eine Funktionalisierung mit endständigen reaktiven Gruppen erfolgen, insbesondere mit polymeren, welche mindestens eine Thiolgruppe aufweisen, wie z.B. 11-Mercaptoundecanoic acid oder ähnliche, oder mehrere Thiolgruppen, wie Dithiole, insbesondere 1 ,2 Ethandithiol, 1 ,3- Propanedithiol, 1 ,4-Butanedithiol, 1 ,5-Pentandithiol, Benzene-1 ,4~dithiol, 2,2‘- Ethyiendioxydiethanethioi, 1 ,6-Hexanedithiol, Tetra(ethy!englycol)dithiol, 1 ,8- Octanedithiol, 1 ,9-Nonanedithiol, 1 ,11 -Undecanedithiol, Hexa(ethyiengiycol)dithiol, 1 , 16-Hexadecanedithiol oder ähnliche.
Außerdem ist denkbar, dass die Nanopartikel beispielsweise rund, oval, eckig, stäbchenförmig, rautenförmig, kugelförmig, eiförmig, quaderförmig, zylinderförmig, kegelförmig oder sternförmig sind oder jede andere gängige oder nicht gängige Form einnehmen.
Des Weiteren ist möglich, dass die Oberflächenbeschichtung und/oder Oberflächenfunktionalisierung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, durch endständige funktionelle Gruppen und/oder Linker, die selektiv an metallischen Oberflächen binden und/oder SAM-Oberflächen und/oder Stabilisatoren ausgebildet sind.
Generell ist es möglich, dass die Stabilisierung der Nanopartikei mittels sterischer Stabilisierung, elektrostatische und/oder elektrochemische Stabilisierung und/oder weiteren Methoden der Stabilisierung stattfindet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Stabilisator Polyethylenglycol (PEG) und/oder Polyvinylalkohol (PVA) und/oder Citrat, und/oder organische Liganden ist oder ähnliches.
Des Weiteren ist es möglich, dass die Oberflächenbeschichtung eine elektrisch leitfähige Oberflächenbeschichtung ist, z.B. elektrisch leitfähige Polymere.
Zudem vorstellbar ist, dass die Nanopartikei durch eine Matrix, insbesondere Umgebungsmatrix stabilisiert sind.
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass die Matrix aus mindestens einem Polymer» Klebstoff oder sonstigem nicht leitfähigem Material besteht.
Zudem ist denkbar, dass die Nanopartikei jeweils mindestens eine Hülle und mindestens einen Kern aufweisen. Denkbar sind beispielsweise sogenannte Core- Shell oder Core-Shell-Shell Nanopartikei.
Außerdem ist vorstellbar, dass der Kern die Umgebungsmatrix beinhaltet.
Weiter ist vorstellbar, dass die Nanopartikei in einem Partikel aufgenommen sind» wobei der Partikel wenigstens einen Kern und wenigstens eine Hülle aufweist, wobei der bzw. wenigstens ein Kern den wenigstens einen Nanopartikei enthält.
Denkbar ist, dass der Kern aus mindestens einem magnetischen Metall, insbesondere aus Eisen, Nickel, Cobalt, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium und/oder Erbium besteht. Denkbar ist, dass die Nanopartikel magnetische Nanopartikel sind und/oder nicht mit funktionellen Gruppen ausgestatet sind.
Denkbar ist, dass die Oberflächenbeschichtung mit endständigen funktionelle Gruppen und/oder Linkern ausgebildet ist, die selektiv an metallischen Oberflächen binden, und/oder SAM-Oberfläehen und/oder Stabilisatoren ausgebildet sind und in polarem Lösungsmittel
Weiter ist vorstellbar, dass zumindest ein Teil der Nanopartikel in einer ersten Kapsel angeordnet ist und eine zweite Stoffportion vorgesehen ist, die ebenfalls in zumindest einer Kapsel angeordnet ist, wobei die Kapseln jeweils aktivierbar sind.
Die Nanopartikel können eine im Wesentlichen identische Größe aufweisen und/oder die zweiten Stoffportionen eine im Wesentlichen identische Größe aufweisen Mit Größe kann insbesondere die räumliche Ausdehnung, aber auch die Masse bzw. das eingenommene Volumen gemeint sein. Denkbar ist, dass die Nanopartikel und die zweiten Stoffportionen jeweils eine identische Größe bzw. Menge aufweisen.
Insbesondere ist aber auch denkbar, dass die Nanopartikel und die zweiten Stoffportionen eine unterschiedliche Größe aufweisen.
Denkbar ist beispielsweise, dass ein Nanopartikel in einer ersten Kapsel ist, und ein Klebstoff, insbesondere ein Epoxidharz oder ein PU-Klebstoff oder ein Acrylatkiebstoff in einer zweiten Kapsel. Insbesondere kann die Ausbildung als Doppelmikrokapsel vorgesehen sein. Durch Aktivierung kann die Freisetzung der Nanopartikel in der ersten Kapsel und des Epoxidharzes in der zweiten Kapse! erfolgen. Dadurch ermöglicht sich die Ausbildung eines leitfähigen Klebstoffpunktes, Die Aktivierung kann wie vorstehend beschrieben erfolgen. Insbesondere kann dies eine genau gesteuerte (zeitlich und räumlich) elektrische Leitfähigkeit eines Substrats ermöglichen.
Denkbar ist jede Form von Einkomponentenklebstoff und/oder Harz im Sinne eines Klebstoffes. Denkbar ist auch jede Form von Mehrkomponentenklebstoff, insbesondere auch Harz und Härter. Bei einem Mehrkomponentenklebstoff können die einzelnen Komponenten in unterschiedlichen Kapseln und/oder Kapselpopulationen und/oder Kapseltypen vorliegen. Auch 2-Komponentenklebstoffe sind denkbar (dann z.B. eine Kapsel für die Partikel, eine Kapsel für die erste Klebstoffkomponente und eine zweite Kapsel für die zweite Klebstoff Komponente) .
Denkbar ist, dass die Kapseln (oder Stoffportionen) gleichzeitig aktiviert werden und sich gleichzeitig entleeren können.
Denkbar ist, dass die Kapseln nacheinander aktiviert werden und sich nacheinander entleeren können.
Durch die Wahl der Größe wird auch das jeweilige (lokale) Volumen und/oder die jeweilige lokale Konzentration des jeweiligen Stoffes bestimmt.
Das Mehrkomponentensystem kann eine Netzwerkstruktur mit Zwischenräumen aufweisen, wobei die Netzwerkstruktur von Stoff Portionen des ersten Stoffes ausgebildet ist, wobei in den Zwischenräumen ein Umgebungsmedium und möglicherweise zumindest abschnittsweise je wenigstens eine Stoffportion eines zweiten Stoffes angeordnet ist.
Die Kapseln sind mit Linkern und mit funktionellen Gruppen ausgebildet bzw. funktionalisiert. Die Linker sollen die Kapseln untereinander vernetzen. Es kann vorgesehen sein, dass die funktionellen Gruppen noch mit einer Schutzgruppe versehen sind. Der Abstand der Kapseln kann durch die Länge der Linker bestimmt werden. Die Länge der Linker ist so zu wählen, dass der Radius des Inhaltes der entleerten Flüssigkeit der Kapseln sich mit dem Inhalt der Nachbarkapseln leicht überschneidet, um eine Vernetzung zu gewährleisten. Bei einem höher viskosen Umgebungsmedium wären die Länge der Linker kleiner zu wählen als bei einem niedrig viskoseren Medium wie eine Paste oder Flüssigkeit. Generell ist eine Intravernetzung von Kapseln möglich. Hier werden Kapseln einer Kapselpopulation miteinander vernetzt.
Generell ist es möglich, dass über Intravernetzung Kapseln mit demselben Inhalt vernetzt werden,
Generell ist alternativ oder zusätzlich eine Intervernetzung von Kapseln möglich. Hier werden Kapseln von mindestens zwei unterschiedlichen Kapselpopulationen miteinander vernetzt.
Generell ist es möglich, dass über Intervernetzung Kapseln mit unterschiedlichen Inhalten vernetzt werden,
Es ist auch möglich, dass über die Kapseln eines Mehrkomponenten-Kapselsystems, z.B eines Zweikomponenten-Kapseisystems ein gewähltes Freisetzungsprofil erreicht wird. Denkbar ist beispielsweise eine stufenweise und/oder verzögerte Freigabe Stoffen aller Art
Denkbar ist auch, dass zwei Kapselpopulationen eines Zweikomponenten- Kapseisystems auf einem Trägermaterial im Batchverfahren mit demselben Inhalt, jedoch mit unterschiedlichen Aktivierungsmechanismen durch Intravernetzung aneinandergebunden werden. Dies kann eine länger andauernde Freisetzung verglichen mit einem Ein-Komponentenkapselsystem ermöglichen.
Es ist generell möglich, Kapseln durch physikalische Methoden, chemische Methoden, physiochemische Methoden und/oder ähnliche Methoden herzustellen.
Es ist generell möglich, die Kapseln durch Lösungsmittelverdampfung, Thermogelierung, Gelbildung, Grenzflächenpolykondensation , Polymerisation, Sprühtrocknung, Wirbelschicht, Tröpfchenfrosten, Extrusion, überkritisches Fluid, Koazervation, Luftfederung, Pfannenbeschichtung, Co-Extrusion,
Lösungsmittelextraktion, molekulare Einbindung, Sprühkristallisation, Phasentrennung, Emulsion, in situ Polymerisation, Unlöslichkeit, Grenzflächenabscheidung, Emulgierung mit einem Nanomolsieb, ionotrope Geiationsmethode, Koazervationsphasentrennung , Matrix-Polymerisation, interfaziale
Vernetzung, congealing Methode, Zentrifugationsextrusion und/oder ein oder mehrere weitere Verfahren herzustellen.
Es ist generell möglich, dass die Hülle der Kapseln mindestens ein Polymer, Wachs Harz, Protein, Polysaccharid, Gummi arabicum, Maltodextrin, Inulin, Metall, Keramik, Acrylat, Mikrogel, Phasenaustauschmaterial und/oder einen oder mehrere weitere Stoffe umfasst.
Es ist generell möglich, dass die Hülle der Kapseln nicht porös oder nicht ganz porös ist. Es ist generell möglich, dass die Hülle der Kapseln beinahe ganz undurchlässig oder ganz undurchlässig ist
Es ist generell möglich, dass der Kern der Kapseln fest, flüssig und/oder gasförmig ist.
Es ist generell möglich, dass die Kapseln mit linearen Polymeren, Polymeren mit Multivalenz, sternförmigen Polyethylenglycolen , self-assembled monoiayer (SAM),
Kohlenstoff-Nanoröhrchen, ringförmigen Polymere, DNA, Dendrimeren, Leiterpolymeren und oder ähnlichen Stoffen ausgebildet sind.
Als SAM Oberfläche können Disulfife, Phosphorsäuren, Silane, Thiole und Polyelectrolyte verwendet werden. Insbesondere können Acetylcystein, Dimercaptobernsteinsäure, Dimercaptopropansulfonsäure, Ethanthiol
(Ethylmercaptan), Dithiothreitol (DTT), Dithioerythrito! (DTE), Captopril, Coenzym, A, Cystein, Penicillamin, 1 -Propanthiol, 2-Propanthiol, Glutathion, Homocystein, Mesna, Mercaptoundecanoic Säure, Mercaptoundecanol, Methanthiol (Methylmercaptan) und/oder Thiophenol verwendet werden.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Mehrkomponentensystems mit wenigstens einem ersten Stoff und mit wenigstens einem Substrat, wobei der erste Stoff in einer oder mehreren Stoff Portionen vorliegt, umfassend die folgenden Schritte: - die wenigstens einen oder mehreren ersten Stoffportionen werden mit wenigstens einer ersten funktionellen Gruppe ausgebildet und mit einem ersten Linker versehen, und/oder das Substrat wird mit wenigstens einer zweiten funktioneilen Gruppe ausgebildet und mit einem zweiten Linker versehen, die erste funktionelle Gruppe reagiert über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der zweiten funktionellen Gruppe und/oder dem Substrat, so dass eine leitfähige Verbindung hergestelJt wird, und/oder wobei die zweite funktionelle Gruppen über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der ersten funktionellen Gruppe und/oder dem ersten Stoff reagiert, so dass eine leitfähige Verbindung hergestellt wird.
Insbesondere ist denkbar, dass das Verfahren derart ausgeführt wird, dass ein elektrisch leitfähiges Mehrkomponentensystem bereitgestellt wird mit wenigstens einem ersten Stoff und mit wenigstens einem zweiten Material, wobei der erste Stoff in mehreren Stoffportionen vorliegt, umfassend die folgenden Schritte:
- die ersten Stoffportionen werden mit wenigstens einer ersten funktioneilen Gruppe ausgebildet und mit einem ersten Linker versehen,
- das zweite Material werden mit wenigstens einer zweiten funktionellen Gruppe ausgebildet und mit einem zweiten Linker versehen,
- die erste funktionelle Gruppe reagiert über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der zweiten funktionellen Gruppe, so dass diese miteinander verbunden werden, und der Abstand der funktionellen Gruppen zu der jeweiligen Stoffportion wird durch den jeweiligen linker bestimmt.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die ersten Stoffportionen mit wenigstens einer dritten funktionellen Gruppe ausgebildet und mit einem dritten Linker versehen sind, wobei die dritte funktionelle Gruppe jeweils wenigstens eine Schutzgruppe aufweist, so dass an die Stoffportionen des ersten Stoffes nur entsprechend funktionalisierte Stoffportionen des ersten Stoffes binden können, und wobei das Verfahren weiter wenigstens den Schritt umfasst, dass die Schutzgruppen zunächst vorliegen und erst dann entfernt werden, wenn die ersten Stoff portionen mittels der dritten funktionellen Gruppen miteinander verbunden werden sollen. Dadurch wird verhindert, dass sich die Stoffportionen, insbesondere Kapseln, des ersten Stoffes (also die ersten Stoffportionen) bereits und vorzugsweise mit weiteren Stoffportionen des ersten Stoffes verbinden. Die Schutzgruppen können nach erbringen in Gas, niedrig viskose, flüssige, hochviskose oder feste Phase entfernt werden, wodurch eine Intravernetzung stattfindet.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Mehrkomponentensystem ein Mehrkomponentensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.
Mögliche Schutzgruppen umfassen Acetyl, Benzoyl, Benzyl, ß-
Methoxyethoxymethylether, Methoxytriyl, 4-Methoxyphenyl)diphenylmethyl, Dimethoxytrityl, Bis-(4~Methoxyphenyl)phenylmethyl, Methoxymethylether, p- Methoxybenzylether, Methylthiomethylether, Pivaloyl, Tetrahydrofuryl, Tetrahydropyranyl, Trityl, Triphenylmethyl, Silylether, tert-Butyldimethylsilyl, Tri-iso- propylsilyloxymethyl , Triisopropylsilyl, Methylether, Ethoxyethylether.p- Methoxybenzylcarbonyl , tert-Butyloxycarbonyl, 9-Fluorenylmethyloxycarbonyl, Carbamate, p- Methoxybenzyl, 3,4-Dimethoxybenzyl, p-Methoxyphenyl, eine oder mehrere Tosyl- oder Nosylgruppen, Methytester, Benzylester, tert-Butylester, 2, 6-di- substituierte Phenolester (z.B. 2,6-Dimethylphenol, 2,6-Diisopropylphenol, 2,6-Di-tert- butylphenol), Silylester, Orthoester, Oxazolin, und oder Ähnliche.
Mögliche Materialien für das Coating der Kapseln umfassen Albumin, Gelatine, Koilagen, Agarose, Chitosan, Stärke, Carragen, Polystärke, Polydextran, Laktiden, Glykolide und Co-Polymere, Polyalkylcyanoacrylat, Polyanhydrid, Polyethyimethacrylat, Acrolein, Glycidylmethacrylat, Epoxid-Polymere, Gummi Arabicum, Polyviylalkohol, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Arabinogalaktan, Polyacrylsäure, Ethylcellulose, Polyethylen Polymethacrylat, Polyamid (Nylon), Polyethylenvinylacetat, Cellulosenitrat, Silikone,
Poly(lactide-co-glycolide), Paraffin, Carnauba, Spermaceti, Bienenwachs, Stearinsäure, Stearylalkohole, Glycerinstearat, Schellack, Celluloseacetatphthalat,
Zein, Hydrogele oder Ähnliche.
Mögliche funktionelle Gruppen umfassen Alkane, Cycloalkane, Alkene, Alkine, Phenyl- Substituenten, Benzyl-Substituenten, Vinyl, Allyl, Carbene, Alkylhalogenide, Phenol, Ether, Epoxide, Ether, Peroxide, Ozonide, Aldehyde, Hydrate, Imine, Oxime, Hydrazone, Semicarbazone, Haibacetale, Halbketale, Lactole, Acetal/ Ketal, Aminale, Carbönsäure, Carbonsäureester, Lactone, Orthoester, Anhydride, Imide, Carbonsäurehalogenide , Carbonsäurederivate, Amide, Lactame, Peroxisäuren, Nitrile, Carbamate, Hernstoff, Guanidine, Carbodiimide, Amine, Anilin, Hydroxylamine, Hydrazine, Hydrazone, Azoverbindungen, Nitroverbindungen, Thiole, Mercaptane, Sulfide, Phosphine, P-Ylene, P-Ylide, Biotin, Streptavidin, Metallocene, oder Ähnliche.
Mögliche Freisetzungsmechanismen umfassen Diffusion, Auflösung, Degradationskontrolle, Erosion, Druck, Induktion, Ultraschall oder ähnliche.
Denkbar ist, dass ein kombinierter Freisetzungsmechanismus vorliegt.
Mögliche Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Verfahrens oder Systems umfassen die Biotechnologie, Elektrotechnik, Maschinenbau, Medizintechnik und/oder Mikrotechnik oder ähnliches.
Grundsätzlich sind auch andere Anwendungsfelder möglich.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen näher gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Mehrkomponentensystems mit einem ersten Stoff und mit einem Substrat; Fig, 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Mehrkomponentensystems mit einem ersten Stoff und mit einem zweiten
Stoff,
Fig, 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Mehrkomponentensystems gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Mehrkomponentensystems gemäß Fig. 1 oder Fig. 3;
Fig 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Intervernetzung zweier unterschiedlicher Stoff portionen;
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Intravernetzung zweier gleicher Stoff portionen zweier unterschiedlicher Stoffportionen;
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Mehrkomponentensystems 10, 110 (gemäß Fig. 1 und Fig 2);
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen intervernetzten
Kapselsystems;
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen inter-und intravernetzten Mehrkomponentensystems gemäß Fig. 7;
Fig 10 ein Flussdiagramm des Workflows der Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems; Fig 13 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 14 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomportentensystems;
Fig. 15 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 16 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 17 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 18 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 19 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 20 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 21 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 22 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 23 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 24 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems; Ftg. 25 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 26 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 27 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig 28 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 29 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig 30 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 31 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig, 32 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 33 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems;
Fig. 34 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems ; und
Fig. 35 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen
Mehrkomponentensystems 10 mit einem ersten Stoff 51 und mit einem Substrat B. Grundsätzlich kann jegliche Art von Leitfähigkeit (elektrische Leitfähigkeit, Wärme, Signale etc.) so hergestellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das elektrisch leitfähige
Mehrkomponentensystem 10 einen ersten Stoff S1.
Der erste Stoff S1 liegt in mehreren Stoff portionen vor.
Di© ersten Stoff portionen sind mit einer funktionellen Gruppe R (R2) ausgebildet.
Alternativ können ersten Stoffportionen mit mehr als einer funktionellen Gruppe R ausgebildet sein.
Die ersten Stoff portionen sind mit einem ersten Linker L (L1) versehen.
Alternativ kann das elektrisch leitfähige Mehrkomponentensystem mehr als einen ersten Stoff S1 beinhalten.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das elektrisch leitfähige
Mehrkomponentensystem 10 ein Substrat B.
Alternativ kann das elektrisch leitfähige Mehrkomponentensystem 10 mehr als ein Substrat B beinhalten.
In diesem Ausführungsbetspiel ist das Substrat B mit wenigstens einer zweiten funktionellen Gruppe R (R21 ) ausgebildet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Substrat B mit einem zweiten Linker L (L2) versehen.
Nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass die erste funktionelle Gruppe R (R2) über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der zweiten funktionellen Gruppe R (R21 ) reagiert und diese miteinander verbindet.
Nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass der Abstand der funktionellen Gruppen R (R2, R21 ) zu der Stoffportion und dem Substrat B durch den jeweiligen Linker L (L1 , 12) bestimmt ist, wobei eine Stoffportion des ersten Stoffes S1 als Nanopartikel oder in Nanopartikeln vorliegt und zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist.
Nicht gezeigt in Fig, 1 ist, dass der Nanopartikel ein ferromagnetischer Nanopartikel ist und mit einer leitfähigen Metalloberfichenbeschichtung beschichtet ist.
Generell sind aber auch andere magnetische Nanopartikel oder leitfähige Oberflächen denkbar.
Nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass das Substrat B eine Oberfläche sein kann oder eine Oberfläche ist.
Nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass die Oberfläche ein Wafer oder eine Leiterplatine oder dergleichen sein kann.
Nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass die Oberfläche ein leitfähiges Substrat B sein kann.
Nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass alternativ die Oberfläche mit Leiterbahnen versehen sein kann.
Weiter nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass der erste Linker L (L1) länger als der zweite Linker L (L2) sein kann oder umgekehrt.
Weiter nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass die funktionellen Gruppen R (R2, R21 ) homogen oder heterogen ausgebildet sein können.
Ferner nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass eine Stoffportion des ersten Stoffes St in einer Kapsel K, insbesondere einer Nanokapsel und/oder Mikrokapsel angeordnet sein kann.
Nicht explizit gezeigt in Fig. 1 ist, dass die Kapseln K1 für den ersten Stoff S1 eine identische Größe aufweisen können.
Weiter nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass zumindest Teile des Mehrkomponentensystems 10 aktivierbar sind und die Aktivierung des Mehrkomponentensystems 10 durch wenigstens eine Änderung von Druck, pH-Wert, UV-Strahlung, Osmose, Temperatur, Lichtintensität, -Feuchtigkeit, Ultraschall oder dergleichen erfolgt.
In anderen Worten, nicht gezeigt in Ffg. 1 ist, dass durch die Aktivierung eines oder mehrerer Teile des Mehrkomponentensystems ein elektrisch leitfähiges System ermöglicht werden kann.
Weiter nicht gezeigt in Flg. 1 ist, dass der oder die Nanopartikel aus einem metallischen Werkstoff bestehen und eine Oberflächenbeschichtung, insbesondere metallische Oberflächenbeschichtung und/oder Oberflächenfunktionalisierung aufweisen.
Weiter nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass die Oberflächenbeschichtung und/oder Oberflächenfunktionalisierung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, durch endständige funktionelle Gruppen R und/oder Linker L, die selektiv an metallischen Oberflächen binden und/oder SAM-Oberflächen und/oder Stabilisatoren ausgebildet sind.
Nicht gezeigt in Flg, 1 ist, dass es generell möglich ist, dass die Nanopartikel durch eine Matrix, insbesondere Umgebungsmatrix stabilisiert sind.
Ferner nicht gezeigt in Flg. 1 ist, dass die Nanopartikel jeweils mindestens eine Hülle S und mindestens einen Kern C aufweisen.
Ferner nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass die Nanopartikel in einem Partikel aufgenommen sind, wobei der Partikel wenigstens einen Kern C und wenigstens eine Hülle S aufweist, wobei der bzw. wenigstens ein Kern C den wenigstens einen Nanopartikel enthält.
Ferner nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass zumindest ein Teil der Nanopartikel in einer ersten Kapsel K1 angeordnet ist und eine zweite Stoffportion S3 vorgesehen ist, die ebenfalls in zumindest einer Kapsel K angeordnet ist, wobei die Kapseln K jeweils aktivierbar sind. Nicht gezeigt in Fig. 1 ist ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems mit wenigstens einem ersten Stoff S1 und mit wenigstens einem Substrat B, wobei der erste Stoff S1 in mehreren Stoffportionen vorliegt, umfassend die folgenden Schritte:
- die ersten Stoffportionen S1 werden mit wenigstens einer ersten funktionellen Gruppe ausgebildet R (R2) und mit einem ersten Linker L (L1 ) versehen,
- das Substrat B wird mit wenigstens einer zweiten funktionellen Gruppe R (R21 ) ausgebildet und mit einem zweiten Linker L (L2) versehen,
- die erste funktionelle Gruppe R (R2) reagiert über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der zweiten funktionellen Gruppe R (R21), so dass diese miteinander verbunden werden, und
der Abstand der funktionellen Gruppen R (R2, R21) zu der jeweiligen Stoffportion wird durch den jeweiligen Linker L (L1 , L2) bestimmt.
Weiter nicht gezeigt in Fig, 1 ist, dass die ersten Stoffportionen mit wenigstens einer dritten funktionellen Gruppe R (R1 ) ausgebildet und mit einem dritten Linker L (L3) versehen sind, wobei die dritte funktionelle Gruppe R (R1) jeweils wenigstens eine Schutzgruppe aufweisen kann, so dass an die Stoff Portionen des ersten Stoffes S1 nur entsprechend funktionalisierte Stoffportionen des ersten Stoffes S1 binden können, und wobei das Verfahren weiter wenigstens den Schritt umfasst, dass die Schutzgruppen zunächst vorliegen und erst dann entfernt werden, wenn die ersten Stoffportionen mittels der dritten funktionellen Gruppen R (R1 ) miteinander verbunden werden sollen.
Ferner nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass das Mehrkomponentensystem ein Mehrkomponentensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.
Nicht gezeigt in Fig. 1 ist, dass die funktionellen Gruppen R1 , R2 und R21 jeweils durch eine andere funktionelle Gruppe R ersetzbar sind. Genereli sind alle Ausführungen von funktioneilen Gruppen R, die miteinander Bindungen eingehen, denkbar
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystems 10, 110 mit einem ersten Stoff 51 und mit einem zweiten Stoff S3.
Das Mehrkomponentensystem 110 beinhaltet alle strukturellen und funktionellen Merkmale des in Fig. 1 dargestellten Mehrkomponentensystems 10 tn diesem Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Teil der Nanopartikel in einer ersten Kapsel K1 angeordnet.
Zudem ist in diesem Ausführungsbeispiel eine zweite Stoffportton S3 vorgesehen, die ebenfalls in zumindest einer Kapsel K2 angeordnet ist, wobei die Kapseln K1 , K2 jeweils aktivierbar sind.
In diesem Ausführungsbetspiel sind die Kapseln K1 , K2 durch eine Änderung von Druck aktivierbar.
Alternativ kann die Aktivierung der Kapseln K1 und/oder K2 durch eine Änderung von pH-Wert, UV-Strahlung, Osmose, Temperatur, Lichtintensität, Ultraschall, Induktion, Feuchtigkeit oder dergleichen erfolgen.
Die funktionellen Gruppen der Kapseln K1 und K2 sind miteinander verbunden.
Nicht gezeigt in Fig. 2 ist, dass der zweite Stoff und/oder die zweite Stoffportion S3 ein Klebstoff, insbesondere ein Epoxidharz, Polyurethan, Acrylat, Silikon, Kombinationen aus diesen oder dergleichen ist.
In anderen Worten, das Ausführungsbeispiel sieht eine Doppelmikrokapsel D vor.
Generell ist nach demselben Prinzip auch eine jede andere Form der Mehrfachmikrokapsel möglich. Nicht gezeigt in fig. 2 ist, dass durch Aktivierung die Freisetzung der Nanopartikel in der ersten Kapsel K1 und des Klebstoffes, wie z.B. Epoxidharzes in der zweiten Kapsel K2 erfolgt,
Nicht gezeigt in Fig, 2 ist, dass dadurch die Ausbildung eines leitfähigen
Klebstoffpunktes ermöglicht wird.
Nicht gezeigt in Fig, 2 ist, dass die Herstellung von Mehrfachmikrokapseln, z.B Doppelmikrokapseln, über Mikrofluidik erfolgt.
Nicht gezeigt in Fig. 2 ist, dass freie funktionelle Gruppen R durch eine
Blockiersubstanz blockiert werden.
Nicht gezeigt in Fig. 2 ist, dass freie funktionelle Gruppen R werden durch Ethanolamin blockiert werden.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystems 10, 110 gemäß Fig. 1.
In diesem Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Teil der Nanopartikel in einer ersten Kapsel Kl angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine zweite Stoffportion 53 vorgesehen, die ebenfalls in zumindest einer Kapsel K2 angeordnet ist, wobei die Kapseln K1 , K2 Jeweils aktivierbar sind.
Die ersten und die zweiten Kapseln K1 , K2 sind miteinander verbunden.
Die Kapseln K1 , K2 umfassen jeweils eine Hülle S und einen Kern C
In anderen Worten, wie im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 umfasst das Mehrkomponentensystem in diesem Ausführungsbeispiel zwei unterschiedliche Stoffe S1 , S3 und/oder Kapselpopulationen K1 , K2. Nicht gezeigt in Fig, 3 ist, dass die erste Kapsel Kt und/oder die zweite Kapsel an ein Substrat B (Fig. 1} gebunden sein können oder an ein Substrat B binden können (über funktionelle Gruppen R). ln diesem Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die ersten Stoffportionen und die zweiten Stoff portionen. ln anderen Worten, in diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die Kapseln K1 der erste Kapselpopulation von den Kapseln K2 der zweiten Kapselpopulation
In diesem Ausführungsbeispiel sind die ersten Stoffportionen mit einer größeren Anzahl an Stoff portionen verbunden bzw. verbindbar als die zweiten Stoffportionen.
In anderen Worten, in diesem Ausführungsbeispiel sind die Kapseln K1 mit einer größeren Anzahl an Kapseln K verbunden bzw. verbindbar als die Kapseln K2.
Alternativ ist es möglich, dass die zweiten Stoff portionen mit einer größeren Anzahl an Stoffportionen verbunden bzw. verbindbar als die ersten Stoffportionen.
Alternativ ist es möglich, dass die zweiten Kapseln K2 mit einer gleichen Anzahl an Kapseln K verbunden bzw. verbindbar sind wie die ersten Kapseln K! . ln anderen Worten, es ist möglich, dass die Kapseln K2 mit einer größeren Anzahl an Kapseln K verbunden bzw. verbindbar sind als die Kapseln K1.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystems gemäß Fig, 1 oder Fig. 3. ln diesem Ausführungsbeispiel weisen die ersten Stoffportionen und die zweiten Stoffportionen eine im Wesentlichen unterschiedliche Größe auf. ln diesem Ausführungsbeispiel weisen die ersten Kapseln Kl eine im Wesentlichen größere Größe auf als die zweiten Kapseln K2.
Generell kann eine Kapsel Kl für einen ersten Stoff S1 eine andere Größe aufweisen als eine Kapsel K2 für einen zweiten Stoff S3, insbesondere wobei die Kapsel Kt für den ersten Stoff S1 größer ist als die Kapsel K2 für den zweiten Stoff S3
Alternativ ist es möglich, dass die zweiten Stoffportionen eine im Wesentlichen größere Größe als die ersten Stoffportionen aufweisen.
Alternativ ist es möglich, dass die ersten Stoffportionen und die zweiten Stoffportionen eine im Wesentlichen identische Größe aufweisen.
Nicht gezeigt ist, dass die ersten Stoffportionen eine im Wesentlichen identische Größe aufweisen und/oder dass die zweiten Stoffportionen eine im Wesentlichen identische Größe aufweisen können.
Die Kapseln K1 , K2 umfassen jeweils eine Hülle S und einen Kern C.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Intervernetzung zweier unterschiedlicher Stoffportionen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind eine Kapsel K1 und eine Kapsel K2 intervernetzt. ln diesem Ausführungsbeispiel sind eine Kapsel K1 und eine Kapsel K2 über die funktionellen Gruppen R2 und R21 intervernetzt.
Nicht gezeigt in Fig, 5 ist, dass die funktionellen Gruppen R2 und R21 jeweils durch eine andere funktionelle Gruppe R ersetzbar sind.
Generell sind alle Ausführungen von funktionellen Gruppen R, die miteinander Bindungen eingehen, denkbar. Nicht gezeigt in Fig, 5 ist, dass eine Intervernetzung der ersten Kapsel Kt mit einem Substrat B (anstelle der zweiten Kapsel K2) stattfinden kann (vgl. Fig, 1).
Die Kapseln K1 , K2 umfassen jeweils eine Hülle S und einen Kern C.
Alternativ können die Kapseln Kt , K2 keine Hülle S und/oder keinen Kern umfassen.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Intravernetzung zweier gleicher Stoffportionen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Kapseln K1 intravernetzt. ln diesem Ausführungsbeispiel sind die zwei Kapseln Kt über die funktionellen Gruppen R (R2) intravernetzt.
Die Kapseln K1 , K2 umfassen jeweils eine Hülle S und einen Kern C.
Alternativ können die Kapseln K1 , K2 keine Hülle S und/oder keinen Kern umfassen.
Fig, 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mehrkomponentensystems 10, 110 (gemäß Fig. 1 und Fig. 2).
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Mehrkomponentensystem ein Mikrokapselsystem.
Insbesondere sind zwei unterschiedliche Kapselpopulationen Kt und K2 dargestellt, wobei ein erster Stoff in der ersten Kapsel K1 ist und ein zweiter Stoff in der zweiten Kapsel K2 ist.
Die dargestellter» Kapseln K1 und K2 stehen exemplarisch für eine Vielzahl von Kapseln K1 und K2, z.B. zu bezeichnen als Kapselpopulationen. fn diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Stoff Sf in der einen Kapsel K1 ein
Nanopartikel.
In anderen Worten, die eine erste Stoffportion liegt als Nanopartikel vor ln diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Stoff S3 in der zweiten Kapsel K2 eine zweite Komponente. ln diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Stoff S3 ein Klebstoff.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Stoff 53 ein Epoxidharz.
Generell sind alle Formen von Klebstoff möglich. ln anderen Worten, der erste Stoff S1 und der zweite Stoff S3 sind Bestandteile eines Mehrkomponentensystems. ln anderen Worten, der erste Stoff St und der zweite Stoff 53 sind Bestandteile eines elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems 10,110.
Es ist generell möglich, dass die zwei unterschiedlichen Kapselpopulationen K1 und K2 in separaten Batch Reaktoren hergestellt wurden.
Die Kapseln K1 und K2 der beiden Kapselpopulationen sind funktionalisiert.
Die ersten Kapseln K1 wurden mit zwei verschiedenen Linkern L1 und L3 unterschiedlicher Länge und mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen RI und R2 an der Oberfläche ausgebildet (Oberflächenfunktionalisierung).
Mit anderen Worten, die funktionellen Gruppen R sind heterogen ausgebildet. ln einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die funktionellen Gruppen R homogen ausgebildet sind.
Die zweiten Kapseln K2 wurden mit dem Linker L2 und mit der funktionellen Gruppe R21 ausgebildet. Die funktionelle Gruppe R21 der zweiten Kapsel K2 reagiert kovalent mit der funktionellen Gruppe R2 der ersten Kapsel K1.
Nicht gezeigt in Fig. 7 ist, dass die funktionellen Gruppen R1 , R2 und R21 jeweils durch eine andere funktionelle Gruppe R ersetzbar sind.
Generell sind alle Ausführungen von funktionellen Gruppen R, die miteinander Bindungen eingehen, denkbar ln diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die ersten Kapseln Kl mit einer größeren Anzahl an Kapseln K verbunden sind bzw. verbindbar sind als die zweiten Kapseln K2
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die zweiten Kapseln K2 mit einer größeren Anzahl an Kapseln K verbunden sind bzw. verbindbar sind als die ersten Kapseln K1
Der Linker L3 soll die ersten Kapseln K1 untereinander vernetzen (Intravernetzung).
Über den Linker L1 und den Linker L2 werden die Kapseln K2 kovalent an die erste Kapsel K1 gebunden {Intervernetzung)
Durch Aktivierung beider Kapseln Kl und K2 kann der Inhalt der Kapseln K1 und K2 freigesetzt werden.
Es ist generell möglich, über die Dichte der Oberflächenfunktionalisierung bzw Anzahl an funktionellen Gruppen R2 der ersten Kapsel K1 die Anzahl an zweiten Kapseln K2, die an die ersten Kapseln K1 binden, zu bestimmen.
Generell können in den Kapseln K1 und K2 zwei Stoffe 51 , S3 voneinander getrennt eingekapselt und in einem bestimmten Verhältnis über u.a, kovalente (z.B. Click-Chemie), schwache Wechselwirkung, biochemisch (z.B. Biotin-Streptavidin), kovalent oder auf andere Art und Weise gebunden werden. Es ist generell möglich, dass mehr als zwei unterschiedliche Kapseln Kn mehr als zwei unterschiedliche Stoffe, z.B. reaktive Stoffe einkapseln.
Es ist generell möglich, dass die unterschiedlichen Kapseln Kn mit mehr als zwei Linkern Ln und mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen Rn funktionalisiert sind.
Es ist generell möglich, dass ein Linker L jede Form von Verbindung zwischen einer Kapsel und einer funktionellen Gruppe ist.
Es ist generell möglich, dass bei heterogener Funktionalisierung eine funktionelle Gruppe R zum Binden an Oberflächen, Leiterbahnen, Fasern oder Textilien verwendet werden kann.
Die Aktivierung des Mehrkomponentensystems kann durch wenigstens eine Änderung von Druck, pH-Wert, UV-Strahlung, Osmose, Temperatur, Lichtintensität, Feuchtigkeit, Ultraschall, Induktion oder dergleichen erfolgen.
Generell könnte ein Mehrkomponenten-Kapselsystem in jedem beliebigen Medium eingesetzt werden.
Nicht gezeigt in Fig. 7 ist, dass die erste Kapsel K1 und/oder die zweite Kapsel an das Substrat B (Fig. 1) gebunden sein können oder an das Substrat B binden können.
Nicht gezeigt in Fig. 7 ist, dass so eine leitfähige Struktur, insbesondere ein leitfähiges Substrat B bereitgestellt werden kann.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen intravernetzten Kapselsystems.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das intravernetze erfindungsgemäße Kapselsystem ein intravernetzes Mikrokapselsystem.
Gezeigt ist ein Einkomponentensystem. Gezeigt ist eine Kapselpopulation K1.
Die Kapseln Kt sind mit einem Stoff gefüllt
In anderen Worten, die Kapseln K1 sind als Stoffportionen eines ersten Stoffes zu sehen.
Die Stoffportionen liegen als Nanopartikel vor.
In diesem Ausführungsbeispiel liegen die Nanopartikel als magnetische Nanopartikel mit einer elektrisch-leitfähigen Oberflächenbeschichtung vor.
In diesem Ausführungsbeispiel liegen die Nanopartikel als ferromagnetische Nanopartikel mit einer elektrisch-leitfähigen Silberoberflächenbeschichtung vor.
Alternativ sind andere leitfähige Oberflächenbeschichtungen und/oder magnetische Nanopartikel denkbar.
Die Kapseln K1 wurden funktionalisiert.
Die Kapseln K1 wurden mit Linkern L3 ausgebildet.
Nicht gezeigt ist, dass die Kapseln K1 mit funktionellen Gruppen R1 (am Linker L3) funktionalisiert sind.
Die Linker L3 vernetzen die Kapseln K1 untereinander (Intravernetzung).
Der Abstand der Kapseln Kt kann durch die Länge der Linker L3 bestimmt werden.
Abhängig von der Dichte der Oberflächenfunktionalisierung R1 kann der Grad der Intravernetzung der Kapseln Kl bestimmt werden.
Die Länge des Linkers L3 ist so zu wählen, dass die Nanopartikel den gewünschten Abstand zueinander haben. Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen inter-und intravernetzten Mehrkomponentensystems gemäß Fig. 7.
Die ersten Kapseln Kl und die zweiten Kapseln K2 sind mit unterschiedlichen Stoffen gefüllt.
In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Kapseln K1 eine im Wesentlichen identische Größe auf. in diesem Ausführungsbeispiel weisen die Kapseln K2 eine im Wesentlichen identische Größe auf.
In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Kapseln K1 und die Kapseln K2 eine unterschiedliche Größe auf.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Kapseln K1 und die Kapseln K2 eine im Wesentlichen identische Größe aufweisen.
Das Grundsystem entspricht der Darstellung in Fig. 8.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Stoff 51 in der einen Kapsel K1 ein
Nanopartikel.
In anderen Worten, die eine erste Stoffportion liegt als Nanopartikel vor.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Stoff S3 in der zweiten Kapsel K2 eine zweite Komponente.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Stoff S3 ein Klebstoff.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Stoff S3 ein Epoxidharz.
Generell sind alle Formen von Klebstoff möglich.
In anderen Worten, der erste Stoff S1 und der zweite Stoff S3 sind Bestandteile eines Mehrkomponentensystems. irs anderen Worten, der erste Stoff St und der zweite Stoff S3 sind Bestandteile eines elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems 10,110
Zudem sind die ersten Kapseln K1 heterogen mit einem Linker L1 funktionalisiert.
An den Linker L1 bindet eine zweite Kapselpopulation K2, vgi. Fig. 2, 3, 4 oder 7 ln anderen Worten, das Mehrkomponentensystem weist eine Netzwerkstruktur mit Zwischenräumen auf, wobei die Netzwerkstruktur von den ersten Kapseln K1 ausgebildet wird, und wobei in den Zwischenräumen zumindest abschnittsweise je wenigstens eine Kapsel K2 angeordnet ist.
Es ist generell möglich, dass die Kapseln Kl und K2 mit unterschiedlichem Inhalt, in die Gasphase eingebracht werden.
Auch könnten Substrate B und/oder Oberflächen mit dieser Dispersion beschichtet werden,
Es ist generell möglich, dass die Kapseln Kl und K2 mit unterschiedlichen Inhalten in ein pastöses Medium eingebracht werden. Die Paste ist inaktiv und kann gut verarbeitet werden, bis die Kapseln aktiviert werden und miteinander reagieren.
Auch in flüssigen Systemen kann der Vorteil des idealen Zusammensetzens der Kapselsysteme genutzt werden. Da sich beide Kapseln K1 und K2 des Zweikomponenten-Kapselsystems in direkter Nähe befinden ist es sehr wahrscheinlich, dass die Kapseln Kl und K2 schneller und definierter miteinander reagieren als einzeln in Dispersion.
Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm des Workflows der Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems 10, 110.
Fig, 10 basiert im Wesentlichen auf einem Mehrkomponenten-Kapselsystem gemäß den Fig. 2, 3, 4 oder 7. in diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Stoff S1 in der einen Kapsel K1 ein
Nanopartikel.
In anderen Worten, die eine erste Stoffportion liegt als Nanopartikel vor.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Stoff S3 in der zweiten Kapsel K2 eine zweite Komponente ln diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Stoff S3 ein Klebstoff.
In diesem Ausführungsbeispiei ist der zweite Stoff S3 ein Epoxidharz.
Generell sind alle Formen von Klebstoff möglich.
In anderen Worten, der erste Stoff S1 und der zweite Stoff S3 sind Bestandteile eines Mehrkomponentensystems
In anderen Worten, der erste Stoff S1 und der zweite Stoff S3 sind Bestandteile eines elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems 10,110.
Insgesamt gliedert sich die Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Mehrkomponentensystems in vier Schritte St1 -St4
In einem ersten Schritt St1 werden die ersten Kapseln K1 und die zweiten Kapseln K2 funktionalisiert, vgl. Fig. 7.
Bei dem vorliegenden Mehrkomponentensystem werden die ersten Kapseln Kl mit zwei Linkern 11 und L3 heterogen mit den funktionellen Gruppen RI und R2 funktionalisiert.
In einem separaten Batch Ansatz wird die zweite Population der Kapseln K2 mit dem Linker L2 mit der funktionellen Gruppe R21 funktionalisiert.
Die funktionelle Gruppe R21 ist so zu wählen, dass diese im späteren Reaktionsschrit (kovalent) mit der funktionellen Gruppe R2 der ersten Kapsel K1 reagiert. In einem zweiten Schritt St2 werden die funktionalisierten zweiten Kapseln K2 zu den funktionalisierten ersten Kapseln K1 gegeben.
Die funktionellen Gruppen R2 und R21 binden (kovalent) aneinander.
Es ist generell möglich, dass auch eine dritte oder beliebig viele weitere Kapselpopulationen K3-Kn zu einer ersten Kapselpopulation K1 und/oder einer zweiten Kapselpopulation K2 hinzugegeben werden.
Jede zusätzliche Kapselpopulation K3-Kn kann wiederum mit mindestens einer funktionellen Gruppe funktionalisiert sein.
In einem dritten Schritt St3 kommt zu einer vorgegebenen (Intra)-Vernetzungsreaktion.
In einem vierten Schritt St4 werden die vernetzten Mehrkomponenten- Kapselpopulationen auf ein Substrat B aufgetragen.
Das Substrat B ist ebenfalls mit einem Linker L und einer funktionellen Gruppe R versehen.
Nicht gezeigt in Fig. 10 ist, dass die Kapseln K1 und/oder K2 über Linker L mit funktionellen Gruppen R an die funktionelle Gruppen R des Substrats B binden können.
Nicht gezeigt ist, dass im Schritt St1 , damit die ersten Kapseln K1 nicht schon vorzeitig untereinander während der Funktionalisierung miteinander vernetzen, noch eine Schutzgruppe an der funktionellen Gruppe R1 des Linkers L3 ausgebildet sein kann.
Nicht gezeigt ist, dass im Schritt St3 die Schutzgruppe entfernt wird.
Nicht gezeigt in Fig. 10 ist, dass so eine leitfähige Struktur, insbesondere ein leitfähiges Substrat B bereitgestellt werden kann.
Es ist generell möglich, dass die Kapseln K als Nanokapseln oder Mikrokapseln ausgebildet sind.
Grundsätzlich können in allen vorstehend beschriebenen und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen Nanopartikel eingesetzt werden:
Quantum dots, metallische Nanopartikel, Metallsalzanopartikel, Oxide, Sulfide, Core- Shell Partikel, Seif assembly Partikel, Dotierte Nanopartikel, magnetische Halbleiter Nanopartikel, dotierte Nanopartikel wie Ti 02 dotierte Nanopartikel mit Kobalt und
Multilayern wie Fe/Si, Cu/Ni, Co/Pt etc., Halbleiternanopartikel wie ZnS, CdS, ZnO.
Als Form der Nanopartikel kommt im Wesentlichen jegliche denkbare Form von Nanopartikel in Betracht.
Eine homogene Funktionalisierung der Nanopartikel kann mit Thiol bzw. Dithiol- Gruppen erfolgen.
Die in den Flg. 11-16 gezeigten Ausführungsbeispiele betreffen Ausführungsbeispiele mit einem Linker.
Fig. 11 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 210
Hier ist ein funktionatisiertes Substrat B vorhanden mit einem Stoff St , hier direkt als Partikel vorliegend. Es handelt sich um eine Ausführungsvariante mit einem Linker.
Das Substrat B ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R1. Der (Nano)- Partikel bindet an die funktionelle Gruppe und somit an das Substrat B.
Fig, 12 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 310.
Es handelt sich bei dem Stoff S! um einen funktionalisierter (Nano)-Partikel mit
Substrat B. Dabei ist der (Nano)-Partikel mit einer funktionellen Gruppe Rt funktionalisiert. Der funktionaiisierte (Nano)-Partikel bindet an das Substrat B.
Fig, 13 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems 410,
Hier handelt es sich um ein funktionalisiertes Substrat B mit (Nano)-Partikel in Stoffportion $1 , hier in Form einer Mikrokapsel.
Das Substrat B ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R1 Der (Nano)- Partikel befindet sich in einer Stoff portion S1. Durch Aktivierung der Stoff portion wird der (Nano)-Partikel freigesetzt und bindet an die funktioneile Gruppe des Substrates B.
Fig. 14 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 510.
Hier handelt es sich um einen funktionalisierten (Nano)-Partikel in Stoffportion Sf (Mikrokapsel) mit Substrat B.
Der (Nano)-Partikel ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R1 und befindet sich in einer Stoffportion S1. Durch Aktivierung der Stoffportion bindet der (Nano)- Partikel an das Substrat B.
Fig. 15 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 610.
Hier handelt es sich um ein funktionalisiertes Substrat B mit einer funktionellen Gruppe R1 mit (Nano)-Partikeln in Stoffportion S1 , welche auf der Oberfläche ebenfalls (Metall)-Partikel aufweist.
Das Substrat B ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R1. Der Nanopartikel befindet sich in einer Stoffportion S1. Durch Aktivierung der Stoffportion $1 bindet der (Nano)-Partikel an das Substrat B Fig. 16 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems 710,
Hier handelt es sich um eine funktionalisierte Stoffportion S1 mit (Nano)-Partikel und Substrat B.
Die Stoffportion S1 , in welcher sich ein (Nano)-Partikel befindet, ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R1 Über die Bindung der funktionellen Gruppen der Stoffportion S1 an das Substrat B kann die Stoffportion S1 exakt platziert werden. Durch Aktivierung bindet der (Nano)-Partikel an dem Substrat B.
Die in den Fig. 17-20 gezeigten Ausführungsbeispiele betreffen Varianten mit zwei Linkern
Fig. 17 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 810
Hier handelt es sich um ein funktionalisiertes Substrat B mit funktionalisiertem (Nano)- Partikel.
Das Substrat B ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R1. Der (Nano)- Partikel ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R2. Über eine Aktivierung/ Reaktion bindet die funktionelle Gruppe R1 mit der funktionellen Gruppe R2 an das Substrat B
Fig. 18 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 910.
Hier handelt es sich um ein funktionalisiertes Substrat B mit funktionalisierter Stoffportton S1 , in welcher sich mindestens ein (Nano)-Partikel befindet.
Das Substrat B ist mit einer funktionellen Gruppe R1 funktionalisiert. Die Stoffportion S1 ist mit einer funktionellen Gruppe R3 funktionalisiert. In der Stoffportion S1 befindet sich mindestens ein (Nano)-Partikel. Über die komplementären funktionellen Gruppen R1 und R3 kann die Stoffportion S1 exakt platziert werden. Durch Aktivierung/Reaktion wird der {Nano)-Partikei freigesetzt und bindet an das Substrat
B.
Ftg. 19 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 1010
Hier handelt es sich um ein funktionalisiertes Substrat B mit funktionalisierten (Nano)- Partikeln, die sich in einer Stoff portion S1 befinden.
Das Substrat B ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R1. In der Stoffportion S1 befindet sich mindestens ein funktionalisierter (Nano)-Partikel mit einer funktionellen Gruppe R2.
Fig. 20 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 1110.
Hier handelt es sich um ein funktionalisiertes Substrat B mit funktionalisierten (Nano)- Partikeln, die sich in einer Stoffportion S1 befinden, die ebenfalls funktionalisiert ist. Das Substrat B ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R1. Der (Nano)- Partikel ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R2. Die Stoffportion S1 ist funktionalisiert mit einer funktionellen Gruppe R3. Somit kann über die funktionellen Gruppen R1 und R3 die Stoffportion exakt positioniert werden. Über eine Aktivierung der Stoff portion S1 werden die (Nano)'Partikel ortsspezifisch freigesetzt. Die Hülle der Stoff portion S1 kann die (Nano)-Partikei stabilisieren.
Fig. 21 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 1210, nämlich ein System mit Doppelmikrokapseln mit Funktionalisierung der (Nano)-Partikel.
Dabei ist die Kapsel K10 mit Klebstoff gefüllt und die Kapsel K20 mit (elektrisch)- leitfähigen Partikeln (z.B. ein oder mehrere stäbchenförmigen Nanopartikel). ln dieser Ausführung befinde! sich in der ersten Mikrokapsel Klebstoff, in der zweiten Mikrokapsel mindestens ein (Nano)-Partikel und/oder Carbonnanotube.
In Mikrokapsel K10 ist ein Klebstoff eingekapselt. In Mikrokapsel K20 befindet sich wenigstens ein (Nano)-Partikel, welcher aus einem (elektrisch)-leitfähigen Material ist
Dabei kann die Oberfläche der (Nano)-Partikel mit funktionellen Gruppen R, wie z.B. mit endständigen Thiolgruppen oder anderen funktionellen Gruppen R, funktionalisiert sein. Die Hülle der Mikrokapsel K10 kann aus demselben Material und aus derselben Dicke bestehen wie Hülle von Mikrokapsel K20. Zudem kann die Mikrokapsel K10 dieselbe Größe haben wie die Mikrokapsel K20. Die Parameter können aber auch in min. einem oder mehreren Punkten voneinander abweichen.
Bei dem Mechanismus kann es sich um einen parallelen Öffnungsmechanismus handeln:
Die Mikrokapseln werden auf Metallbereichen/Metalloberflächen aufgebracht. Anschließend wird eine zweite Metalloberfläche parallel zu der ersten Metalloberfläche positioniert. Durch einen definierten Aktivierungsmechanismus werden beide Mikrokapseln gleichzeitig geöffnet und der Inhalt freigesetzt. Dabei binden die freigesetzten, mit endständigen funktionellen Gruppen, wie z.B. Thiolgruppen funktionalisierten Nanopartikel an beiden Oberflächen der parallel angebrachten Metalloberflächen. Untereinander bilden die (Nano)-Partikel ein Netzwerk aus. Dies kann durch Aggregation und/ oder durch Bindung der funktionellen Gruppen, wie z.B. Thiolgruppen untereinander (Intervernetzung) geschehen. Nach der Aktivierung der Klebstoff gefüllten Mikrokapsel K10 wird dieser entleert und stabilisiert die (Nano)- Partikelverbindung der (elektrisch)-leitfähigen Verbindung. Zudem verbindet der Klebstoff die obere und untere Oberfläche miteinander.
Denkbar ist auch ein sequenzieller Öffnungsmechanismus:
Die Mikrokapseln werden auf den Metallbereichen aufgebracht. Wobei die Mikrokapsel K10 einen anderen Öffnungsmechanismus hat wie die Mikrokapsel K20. Anschließend wird eine zweite Metalloberfläche parallel zu der ersten Metalloberfläche positioniert. Durch einen definierten Aktivierungsmechanismus wie z.B. Temperatur wird zunächst die Mikrokapsel mit den (Nano)-Partikeln geöffnet und dessen Inhalt freigesetzt. Dabei Binden die freigesetzten, mit endständigen funktioneilen Gruppen R2, wie z.B. Thiolgruppen funktionalisierten Nanopartikeln an beiden Oberflächen der parallel angebrachten Metalloberflächen. Untereinander bilden die (Nano)-Partikel ein Netzwerk aus. Dies kann durch Aggregation und/ oder durch Bindung der funktionellen Gruppen, wie z.B. Thiolgruppen untereinander (Inter- und Intravernetzung) geschehen, Durch einen zweiten Öffnungsmechanismus, dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die Mikrokapsel K10 ein anderes Hüllenmaterial aufweist als die Mikrokapsel K20 und/oder eine andere Größe und/oder ein andere Dicke des Hüllenmaterials, als die Mikrokapsel K10 Denkbar wäre ein zweiter Aktivierungsmechanismus z.B. Ultraschall, pH-Wert Änderung, Induktion, Druck, etc. Zudem kann durch Variation des ersten Aktivierungsmechanismus z.B. durch Temperaturerhöhung eine sequenzielle Aktivierung erreicht werden. Nach der Aktivierung der Klebstoff gefüllten Mikrokapsel 1 wird dieser entleert und stabilisiert die (Nano)-Partikelverbindung der (elektrisch)-leitfähigen (Nano)-Partikel. Zudem verbindet der Klebstoff die Obere und Untere Oberfläche miteinander.
Fig, 22 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiei eines Mehrkomponentensystems 1310, nämlich die Variante mit Funktionalisierung der (elektrisch)-leitfähigen Oberfläche.
Dabei ist in der Mikrokapsel K10 ein Klebstoff eingekapselt. In Mikrokapsel K20 befinden sich (Nano)-Partikel, welche aus einem (elektrisch)-leitfähigem Material sind. Dabei ist die (elektrisch)-leitfähige Oberfläche der Leiterbahn mit endständigen Thiolgruppen funktionalisiert. Die (Nano)-Partikel sind nicht funktionalisiert.
Bei dem Mechanismus kann es sich um einen parallelen Öffnungsmechanismus handeln: Die Mikrokapseln werden auf den Metallbereichen aufgebracht. Anschließend wird eine zweite Metalioberfläche parallel zu der ersten Metalloberfläche positioniert. Durch einen definierten Aktivierungsmechanismus werden beide Mikrokapseln gleichzeitig geöffnet und der Inhalt freigesetzt, Dabei Binden die freigesetzten Nanopartikeln an beiden, mit endständigen Thiolgruppen, funktionalisierten Oberflächen der parallel angebrachten Metalloberflächen. Untereinander bilden die (Nano)-Partiket untereinander ein Netzwerk aus. Dies geschieht durch Aggregation untereinander.
Denkbar ist auch ein sequenzieller Öffnungsmechanismus:
Der Verbindungsmechanismus ist hier identisch zu dem im Ausführungsbeispiel von Fig. 21 beschriebenen Mechanismus mit Ausnahme, dass die Oberfläche, nicht aber die (Nano)-Partike! funktionalisiert sind.
Fig. 23 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 1410, nämlich die Variante mit Funktionalisierung der (Nano)-Partikel wie auch der (elektrisch)-leitfähigen Oberfläche.
In Mikrokapsel K10 ist ein Klebstoff eingekapselt ln Mikrokapsel K20 befinden sich (Nano)-Partikel, welche aus einem (elektrisch)-leitfähigem Material sind. Dabei ist die Oberfläche der (Nano)-Partikel mit endständigen Thiolgruppen funktionalisiert wie auch die (elektrisch)-leitfähige Oberfläche der Leiterbahn (d.h. das Substrat B).
Auch hier ist sowohl ein paralleler wie auch ein sequenzieller Öffnungsmechanismus denkbar (vgl. vorstehende Beschreibung im Zusammenhang mit den
Ausführungsbeispielen von Fig. 21 und Fig. 22).
Fig. 24 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 1510, nämlich die Variante mit homogener Funktionalisierung der (Nano)-Partikel, wie auch Funktionalisierung der (elektrisch)- leitfähigen Oberfläche mit reaktiven funktionellen Gruppen, ausgeschlossen Thiol. In dieser Variante ist die Mikrokapsel K1Ö mit Klebstoff gefüllt. Die Mikrokapsel K20 mit funktionalisierten (Nano)-Partikeln. Die (elektrisch)-leitfähige Oberfläche ist mit der komplementäre zu der funktionellen Gruppe der (Nano)-Partikel funktionalisiert.
Die Öffnungsmechanismen können parallel oder sequenziell statfinden (vgl, vorstehende Beschreibung im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen von Fig. 21 und Fig. 22).
Fig. 25 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems 1610, nämlich die Variante mit homogener
Funktionalisierung der (Nano)-Partikel (Stoff S1 ), wie auch die Funktionalisierung der (elektrisch)-ieitfähigen Oberfläche (Substrat B) mit reaktiven funktionellen Gruppen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Oberflächen (Nano)-Partikel und (elektrisch)leitfähige Oberfläche des Substrats B„elektrisch geladen“ (anderes Wort). Dabei weisen die Oberflächen der (Nano)-Partikel eine negative Ladung auf. Die Oberfläche der (etektrisch)-leitfähigen Oberfläche (des Substrats B) weist eine positive Ladung auf. In einer weiteren Ausführungsvariante können die Oberflächen auch entgegengesetzt geladen sein, d.h. die (Nano)-Partikei sind positiv geladen und die (elektrisch)-leitfäfiige Oberfläche bzw. das Substrat B ist negativ geladen.
Fig. 26 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems 1710, nämlich die Variante mit heterogener Funktionalisierung der (Nano)-Partikel (Stoff S1) zur Inter- und Intravernetzung, wie auch die Funktionalisierung der (elektrisch)-ieitfähigen Oberfläche (Substrat B).
In diesem Ausführungsbeispiel sind die (Nano)-Partikel mit zwei unterschiedlichen funktionellen Gruppen funktionalisiert. Dabei kann eine funktionelle Gruppe ein endständiges Thiol R4 sein, die andere funktionelle Gruppe eine Carboxyi-Gruppe R2 Die (elektrisch)-ieitfähige Oberfläche ist mit der komplementären funktionellen Gruppe zu den (Nano)-Partikeln funktionalisiert. In diesem Beispiel wäre es endständiges, primäres Amin R1 Über die Thiolgruppe werden die (Nano)-Partikel untereinander vernetzt (durch Intervernetzung und/oder Intravernetzung)
Fig, 27 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 1810, nämlich die Variante mit Funktionaiisierung der Mikrokapseln (Stoff S1 )
Die Doppelmikrokapseln werden wie vorstehend beschrieben hergestellt. Eine weitere funktionelle Gruppe, die nicht für die Bindung der Mikrokapseln untereinander zuständig ist, bindet an die (elektrisch)-leitfähige Oberfläche (Substrat B), Hierfür soll insbesondere ein endständiges Thiol verwendet werden, welches selektiv nur an die metallischen Bereiche bindet. So können die Mikrokapseln nur auf der gewünschten Position (z.B.) Metalloberfläche platziert werden, wodurch es zu keiner Leitfähigkeit in x-Richtung kommt.
Fig. 28 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 1910, nämlich die Variante mit Funktionaiisierung der
(elektrisch)-leitfähigen Oberfläche (Substrat B).
In diesem Ausführungsbeispiel ist die (elektrisch)-leitfähige Oberfläche mit endständigen Thiolgruppen funktionalisiert R1. Mindestens eine Nano- und/oder Mikrokapsel weist auf ihrer Oberfläche Metall-{Nano)-Partikel auf. Durch das Aufbringen der Mikrokapsel auf die Oberfläche binden die Mikrokapseln mit den
Metall-(Nano)-Partikeln selektiv nur an den Oberflächen, die endständige
Thiolgruppen aufweisen.
Statt den Metall-(Nano)-Partikeln kann die Mikrokapsel auch vollständig und/ oder teilweise aus einer Metalloberfläche beschichtet sein
Fig. 29 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines
Mehrkomponentensystems 2010, nämlich die Variante mit Funktionaiisierung der
Mikrokapsel (Stoff S1 ) mit einer Metali-(Nano) Partikel, einer Oberfläche (Substrat B). Hierbei ist die Oberfläche der Mikrokapsel mit metallischen Nanopartikel versehen. Durch Zugabe einer chemischen Verbindung R3 mit einem Endständigen Polymer z.B Thiolverbindung, kann die (Nano)- und/oder Mikrokapsel funktionalisiert werden. Eine zweite funktionelle Gruppe des Polymers kann mit einer weiteren funktionellen Gruppe R5 versehen sein. So bindet die Thiolgruppe R3 an den Metallpartikeln der (Nano)- und/oder Mikrokapsel. Die zweite funktioneile Gruppe bleibt aktiv und steht für weitere Reaktionen zur Verfügung So weist die Mikrokapsel eine definierte Anzahl an definierten funktionellen Gruppen auf.
Mit einem Dithiol, kann die Mikrokapsel sowohl funktionalisiert werden, wie auch an die (elektrisch) leitfähige Oberfläche gebunden werden
Fig, 30 und Flg, 31 zeigen jeweils ein weiteres erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems 21 10 bzw. 2210, nämlich Alternativen zur Funktionalisierung mit Thiolgruppen.
Um die Mikrokapsel K10, K20 an die (elektrisch)-leitfähige Oberfläche (Substrat B) zu binden, ist die (Nano)- und/oder Mikrokapsel K10, K20 mit einer funktionellen Gruppe R3 versehen und die (elektrisch) leitfähige Oberfläche B mit der komplementären funktionellen Gruppe R1 beschichtet.
Dabei kann nur eine Doppelmikrokapsel mit einer funktionellen Gruppe versehen sein (vgl. Fig, 30) oder beide Mikrokapsein der Doppelmikrokapsel (vgl. Flg. 31).
Fig. 32 bis Fig. 34 zeigen jeweils ein weiteres erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel eines Mehrkomponentensystems 2310, 2410, 2510 und 2610 mit Mehrfachmikrokapseln (jeweils geeignet zur Verbindung mit einem Substrat (nicht in Fig. 32 bis Fig. 34 dargestellt).
Die Fig. 32 bis Fig. 34 gezeigten Ausführungsbeispiele können gemäß den vorstehend und nachstehend beschriebene Herstellungsschritten hergestellt werden und können die entsprechenden Merkmale der anderen Systeme entsprechend auf weisen. Dabei kann der Klebstoff (Glue) ein Ein- oder Zwei- Komponenten Klebstoff sein, wobei der Klebstoff sich in derselben und/oder getrennten Stoffportionen befinden kann. Denkbar ist auch, dass sogar entsprechend mehrere Komponenten vorgesehen sind, wenn es sich um einen Mehrkomponentenkleber handelt.
Fig, 32 zeigt ein Mehrkomponentensystem 2310 (von links nach rechts betrachtet) mit Klebstoff 1 in Stoffportion K10 in der ersten Kapsel (ganz links), einem einzigen Nanopartikel in der zweiten Kapsel K20 und einer weiteren Kapsel K10 mit Klebstoff 1. Denkbar ist auch eine Ausführung mit mehreren Nanopartikeln in einer Kapsel.
Fig. 33 zeigt ein Mehrkomponentensystem 2410 (von links nach rechts betrachtet) mit Klebstoff 1 in der ersten Kapsel K10 (ganz links), einem zweiten Klebstoff 2 in einer Kapsel K30 und einem einzigen Nanopartikel in der dritten Kapsel. Klebstoff 1 und Klebstoff 2 können Komponenten eines Ein- Zwei- oder Mehrkomponentenklebers sein. fig. 34 zeigt ein Mehrkomponentensystem 2510 (von links nach rechts betrachtet) mit Klebstoff 2 in Kapsel K10, einen zweiten Klebstoff 1 in Kapsel K30 und einem einzigen Nanopartikel in der driten Kapsel K2Ö Klebstoff 1 und Klebstoff 2 können Komponenten eines Zwei- oder Mehrkomponentenklebers sein.
Fig. 35 zeigt ein Mehrkomponentensystem 2610 (von links nach rechts betrachtet) mit Klebstoff 2 in der ersten Kapsel K10 (ganz links), einem einzigen Nanopartikel in der zweiten Kapsel K20 und einem zweiten Klebstoff 1 in der driten Kapsel K30. Klebstoff 1 und Klebstoff 2 können Komponenten eines Ein- Zwei- oder Mehrkomponentenklebers sein.
Grundsätzlich kann mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen eine (elektrische) Leitfähigkeit in einer bestimmten, vorgegebenen bzw. vorgebbaren Richtung wie folgt erreicht werden, wobei die Leitfähigkeit nicht nur auf elektrische Leitfähigkeit beschränkt ist sondern auch die Übertragung von elektrischer Leitfähigkeit, Wärme, Daten etc. betreffen kann: Es werden mit endständigen Thiolgruppen funktionalisierte (Nano)-Partikel oder magnetische Partikel oder mit funktionellen Gruppen versehene Substrate und/oder Partikel verwendet. Auch elektrostatische Wechselwirkungen können eingesetzt werden.
Dabei können die endständigen funktioneilen Gruppen mit Schutzgruppen versehen sein.
Die Nanopartikel und der Klebstoff können gekapselt sein, z.B. in Mikrokapseln.
Es kann dann wie folgt vorgegangen werden; t . Die mit (Nanopartikeln) eingekapselten Mikrokapseln werden wie in (unserem ersten Patent) beschrieben in einem Umgebungsmedium (z.B. Klebstoff) miteinander zusammengebracht.
2. Über einen Aktivierungsmechanismus (z.B. Temperatur) öffnen sich die Mikrokapseln und setzen die Partikel frei
3. Über eine chemische Reaktion, self-assembly, Magnetismus oder einen anderen Mechanismus ordnen sich die Partikel in der gewünschten Richtung von selbst an.
4. Partikel werden über das Umgebungsmedium, das z.B. ebenfalls durch Hitze aushärtet fixiert.
Dabei kann die Öffnung der Mikrokapseln, das Ausrichten der Partikel und das Aushärten des Umgebungsmediums parallel oder nacheinander stattfinden. ln einem weiteren Ausführungsbeispiel kann beispielsweise ein Aufbau in drei Schichten erfolgen, nämlich Oberfläche (Substrat), dann ersre Schicht (z.B. Umgebungsmedium z.B. Klebstoff, SAM coating etc.), dann die zweite Schicht mit Mikrokapseln, in denen die Nanopartikel gekapselt sind und dann die 3. Schicht {Umgebungsmedium z.B Klebstoff),
Hier wird dann zunächst die Oberfläche bzw. das Substrat beschichtet. Danach erfolgt eine Beschichtung mit funktionalisierten Kapseln mit Nanopartikeln, die über einen definierten Aktivierungsmechanismus geöffnet werden können.
Dabei können die Endständigen funktionellen Gruppen mit Schutzgruppen geblockt sein.
Durch eine chem. Reaktion wie self-assembly, elektro-statische Wechselwirkungen, Magnetismus, etc. richten sich die Partikel in X-Richtung aus. ln allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es grundsätzlich möglich, dass auch mehreren Nanopartikel in einer Kapsel eingesetzt werden können.
Die Vereinzelung und die Platzierung eines einzigen Nanopartikels in einer Kapsel kann beispielsweise über die Technologie von Nanoporetech erfolgen {vgl. Venkatesan, Bala Murali, and Rhashid Bashir, Nanopore Sensors for nucleic acid analysis, Nature Nanotechnology 6.10 (201 1 ): 615. Dieses Verfahren erlaubt es, dass nur ein einziger DNA-Strang durchgelassen wird durch einen Vereinzelungkanal und kann auch zur Vereinzelung von Nanopartikeln verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1 Leitfähiges Mehrkomponentensystem (10, 1 10) mit wenigstens einem ersten Stoff (S1 ) und mit wenigstens einem Substrat (B), wobei a) der erste Stoff (S1 ) in einer oder mehreren Stoffportionen vorliegt, b) die wenigstens eine erste Stoffportion mit wenigstens einer ersten funktionellen Gruppe (R) ausgebildet und einem ersten Linker (L) versehen ist und/oder wobei das Substrat (B) mit wenigstens einer zweiten funktionellen Gruppe (R) ausgebildet und einem zweiten Linker (L) versehen ist, c) die erste funktionelle Gruppe (R) über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der zweiten funktionellen Gruppe (R) und/oder dem Substrat reagiert und diese/s miteinander verbindet und/oder wobei die zweite funktionelle Gruppe (R) über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der ersten funktionellen Gruppe (R) und/oder dem ersten Stoff (S1 ) reagiert und diese/s miteinander verbindet, d) eine Stoffportion des ersten Stoffes (S1 ) als Partikel oder in Partikeln vorliegt und zumindest teilweise leitfähig ist
2 Mehrkomponentensystem (10, 110) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Stoffportion eine elektrische Leitfähigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit und/oder Signalleitfähigkeit ist
3. Mehrkomponentensystem (10, 110) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der funktionellen Gruppen (R) zu der Stoffportion und dem Substrat (B) durch den jeweiligen Linker (L) bestimmt ist.
4. Mehrkomponentensystem (10, 1 10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (B) eine Platine oder eine Leiterplatte oder eine Leiterbahn ist.
5, Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (B) ein zweiter Stoff ist
6 Mehrkomponentensystem (10, 110) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stoff in einer oder mehreren Stoffportionen vorliegt.
7 Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Linker (L) länger als der zweite Linker (L) ist oder umgekehrt,
8. Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Gruppen (R) homogen oder heterogen ausgebildet sind
9. Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stoffportion des ersten Stoffes (S1 ) in einer Kapsel (K), insbesondere einer Nanokapsei und/oder Mikrokapsel angeordnet ist.
10. Mehrkomponentensystem (10, 110) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapseln (K) für den ersten Stoff (S1 ) eine identische Größe aufweisen.
11 Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Mehrkomponentensystems aktivierbar sind und die Aktivierung des Mehrkomponentensystems durch wenigstens eine Änderung von Druck, pH-Wert, UV-Strahlung, Osmose, Temperatur,
Lichtintensität, -Feuchtigkeit oder dergleichen erfolgt.
12. Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Nanopartikel aus einem metallischen Werkstoff bestehen und eine Oberflächenbeschichtung, insbesondere metallische Oberflächenbeschichtung und/oder Oberflächenfunktionalisierung aufweisen.
13 Mehrkomponentensystem (10, 110) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung und/oder Oberflächenfunktionalisierung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, durch endständige funktionelle Gruppen (R) und/oder Linkern (L), die selektiv an metallischen Oberflächen binden und/oder SAM-Oberffächen und/oder Stabilisatoren ausgebildet sind.
14 Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel durch eine Matrix, insbesondere Umgebungsmatrix stabilisiert sind.
15. Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel jeweils mindestens eine Hülle und mindestens einen Kern aufweisen.
16 Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel in einem Partikel aufgenommen sind, wobei der Partikel wenigstens einen Kern und wenigstens eine Hülle aufweist, wobei der bzw wenigstens ein Kern den wenigstens einen Nanopartikel enthält.
17. Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Nanopartikel in einer ersten Kapsel (K) angeordnet ist und eine zweite Stoffportion vorgesehen ist, die ebenfalls in zumindest einer Kapsel (K) angeordnet ist, wobei die Kapseln (K) jeweils aktivierbar sind.
18. Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Mehrkomponentensystems (10, 110) mit wenigstens einem ersten Stoff (St ) und mit wenigstens einem Substrat (B), wobei der erste Stoff (S1 ) in einer oder mehreren Stoffportionen vorliegt, umfassend die folgenden Schritte: - die wenigstens einen oder mehreren ersten Stoffportionen werden mit wenigstens einer ersten funktionellen Gruppe ausgebildet (R2) und mit einem ersten Linker (Lt) versehen, und/oder das Substrat (B) wird mit wenigstens einer zweiten funktionellen Gruppe (R21 ) ausgebildet und mit einem zweiten Linker (L2) versehen,
- die erste funktionelle Gruppe (R) reagiert über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der zweiten funktionellen Gruppe (R) und/oder dem Substrat, so dass eine leitfähige Verbindung hergestellt wird, und/oder wobei die zweite funktionelle Gruppe (R) über eine vordefinierte Wechselwirkung mit der ersten funktionellen Gruppe (R) und/oder dem ersten Stoff (51 ) reagiert, so dass eine leitfähige Verbindung hergestefit wird
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stoff portionen mit wenigstens einer driten funktionellen Gruppe (R) ausgebildet und mit einem dritten Linker (L) versehen sind, wobei die dritte funktionelle Gruppe (R) jeweils wenigstens eine Schutzgruppe aufweist, so dass an die Stoffportionen des ersten Stoffes (S1) nur entsprechend funktionalisierte Stoffportionen des ersten Stoffes (S1) binden können, und wobei das Verfahren weiter wenigstens den Schritt umfasst, dass die Schutzgruppen zunächst vorliegen und erst dann entfernt werden» wenn die ersten Stoffportionen mittels der driten funktionellen Gruppen (R) miteinander verbunden werden sollen
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkomponentensystem (10, 110) ein Mehrkomponentensystem (10, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ist.
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