ES2356600T3 - METHODS THAT USE MICROSCOPE POINTS AS SWEEP PROBES. - Google Patents

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ES2356600T3 ES00911560T ES00911560T ES2356600T3 ES 2356600 T3 ES2356600 T3 ES 2356600T3 ES 00911560 T ES00911560 T ES 00911560T ES 00911560 T ES00911560 T ES 00911560T ES 2356600 T3 ES2356600 T3 ES 2356600T3
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Chad A. Mirkin
Richard Piner
Seunghum Hong
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Abstract

Un método de nanolitografía que comprende: proporcionar un sustrato; proporcionar una punta de microscopio como sonda de barrido; recubrir la punta con un compuesto de patronamiento; y poner en contacto la punta recubierta con el sustrato de manera que se aplique el compuesto al sustrato con la ayuda de un medio de transporte, en donde el medio de transporte forma un menisco que cierra la brecha entre la punta y el sustrato de manera que el compuesto de patronamiento sea transportado hasta el sustrato por medio de transporte capilar, con el fin de producir un patrón deseado.A nanolithography method comprising: providing a substrate; provide a microscope tip as a scanning probe; coat the tip with a pattern compound; and contacting the coated tip with the substrate so that the compound is applied to the substrate with the help of a means of transport, wherein the means of transport forms a meniscus that closes the gap between the tip and the substrate so that The pattern compound is transported to the substrate by capillary transport, in order to produce a desired pattern.

Description

Campo de la invención Field of the Invention

Esta invención se relaciona con métodos de microfabricación y nanofabricación. La invención también se relaciona con métodos para llevar a cabo la formación de imágenes de microscopio de fuerza atómica. 5 This invention relates to microfabrication and nanofabrication methods. The invention also relates to methods for carrying out atomic force microscope imaging. 5

Antecedentes de la invención Background of the invention

Los métodos litográficos son el centro de la microfabricación hoy en día, la nanotecnología y la electrónica molecular. Estos métodos se basan a menudo en la modelación de una película resistente, seguido por un grabado químico del sustrato. Lithographic methods are the center of microfabrication today, nanotechnology and molecular electronics. These methods are often based on the modeling of a resistant film, followed by a chemical etching of the substrate.

La tecnología de pluma de inmersión, donde se transporta la tinta sobre un objeto afilado hasta un sustrato de papel 10 por medio de fuerzas capilares, tiene aproximadamente 4000 años de antigüedad. Ewing, The Fountain Pen: A Collector’s Companion (Running Press Book Publishers, Philadelphia, 1997). Se ha utilizado extensamente a lo largo de la historia el transporte de moléculas a escala macro. The immersion pen technology, where the ink is transported on a sharp object to a paper substrate 10 by means of capillary forces, is approximately 4000 years old. Ewing, The Fountain Pen: A Collector’s Companion (Running Press Book Publishers, Philadelphia, 1997). The transport of molecules on a macro scale has been widely used throughout history.

Por medio de la presente invención, se han fusionado estos dos conceptos dispares pero relacionados, con relación al mecanismo de escala y de transporte, para crear nanolitografía de "pluma de inmersión" (DPN). DPN utiliza una 15 punta de microscopio como sonda de barrido (SPM) (por ejemplo, una punta de microscopio de fuerza atómica (AFM)) como "plumilla" o "pluma," un sustrato de estado sólido (por ejemplo, oro) como "papel", y moléculas con una afinidad química para el sustrato de estado sólido como "tinta". El transporte capilar de moléculas de la punta al sustrato sólido se utiliza en DPN para escribir directamente patrones que consisten de una colección relativamente pequeña de moléculas en dimensiones submicroscópicas. 20 By means of the present invention, these two disparate but related concepts have been merged, in relation to the scale and transport mechanism, to create "immersion pen" nanolithography (DPN). DPN uses a microscope tip as a scanning probe (SPM) (for example, an atomic force microscope (AFM) tip) as a "pen" or "pen," a solid-state substrate (for example, gold) as "paper", and molecules with a chemical affinity for the solid state substrate as "ink". Capillary transport of molecules from the tip to the solid substrate is used in DPN to directly write patterns that consist of a relatively small collection of molecules in submicroscopic dimensions. twenty

DPN no es el único método litográfico que le permite a uno transportar directamente moléculas a sustratos de interés en un modo de impresión positivo. Por ejemplo, la impresión de microcontacto, que utiliza un sello elastomérico, puede depositar patrones de moléculas con función tiol directamente sobre sustratos de oro. Xia et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 37:550 (1998); Kim et al., Nature, 376:581 (1995); Xia et al., , Science, 273:347 (1996); Yan et al., J. Am. Chem. Soc., 120:6179 (1998); Kumar et al., J. Am. Chem. Soc., 114:9188 (1992). Este método es una 25 técnica paralela a la DPN, permitiéndole a uno depositar un patrón completo o series de patrones sobre un sustrato de interés en una etapa. Esta es una ventaja sobre una técnica serial como DPN, a menos que uno esté tratando de colocar selectivamente diferentes tipos de moléculas en sitios específicos dentro de un tipo particular de nanoestructura. En este sentido, DPN complementa la impresión de microcontacto y muchos otros métodos existentes de micro y nanofabricación. 30 DPN is not the only lithographic method that allows one to directly transport molecules to substrates of interest in a positive printing mode. For example, microcontact printing, which uses an elastomeric seal, can deposit patterns of thiol molecules directly on gold substrates. Xia et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 37: 550 (1998); Kim et al., Nature, 376: 581 (1995); Xia et al.,, Science, 273: 347 (1996); Yan et al., J. Am. Chem. Soc., 120: 6179 (1998); Kumar et al., J. Am. Chem. Soc., 114: 9188 (1992). This method is a technique parallel to the DPN, allowing one to deposit a complete pattern or series of patterns on a substrate of interest in one stage. This is an advantage over a serial technique such as DPN, unless one is trying to selectively place different types of molecules at specific sites within a particular type of nanostructure. In this sense, DPN complements microcontact printing and many other existing micro and nanofabrication methods. 30

Existen también una variedad de técnicas de impresión negativa que se basan en instrumentos tipo sonda de escaneo, haces de electrones, o heces moleculares para sustratos patrón utilizando monocapas que se ensamblan por sí mismas y otros materiales orgánicos como capas de resistencia (es decir, para remover material para procesamiento posterior o etapas de adsorción). Bottomley, Anal. Chem., 70:425R (1998); Nyffenegger et al., Chem. Rev., 97:1195 (1997); Berggren et al., Science, 269:1255 (1995); Sondag-Huethorst et al., Appl. Phys. Lett., 64:285 35 (1994); Schoer et al., Langmuir, 13:2323 (1997); Xu et al., Langmuir, 13:127 (1997); Perkins et al., Appl. Phys. Lett., 68:550 (1996); Carr et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 15:1446 (1997); Lercel et al., Appl. Phys. Lett., 68:1504 (1996); Sugimura et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 14:1223 (1996); Komeda et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 16:1680 (1998); Muller et al., J. Vac. Sci. Technol. B, 13:2846 (1995); Kim et al., Science, 257:375 (1992). Sin embargo, DPN puede suministrar cantidades relativamente pequeñas de una sustancia molecular a un sustrato en una forma 40 nanolitográfica que no cuenta con una resistencia, un sello, métodos de procesamiento complicados, o instrumentación no comercial sofisticada. There are also a variety of negative printing techniques that are based on scanning probe type instruments, electron beams, or molecular feces for standard substrates using monolayers that assemble themselves and other organic materials as resistance layers (i.e., for remove material for further processing or adsorption stages). Bottomley, Anal. Chem., 70: 425R (1998); Nyffenegger et al., Chem. Rev., 97: 1195 (1997); Berggren et al., Science, 269: 1255 (1995); Sondag-Huethorst et al., Appl. Phys. Lett., 64: 285 35 (1994); Schoer et al., Langmuir, 13: 2323 (1997); Xu et al., Langmuir, 13: 127 (1997); Perkins et al., Appl. Phys. Lett., 68: 550 (1996); Carr et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 15: 1446 (1997); Lercel et al., Appl. Phys. Lett., 68: 1504 (1996); Sugimura et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 14: 1223 (1996); Komeda et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 16: 1680 (1998); Muller et al., J. Vac. Sci. Technol. B, 13: 2846 (1995); Kim et al., Science, 257: 375 (1992). However, DPN can supply relatively small amounts of a molecular substance to a substrate in a nanolithographic form that does not have a strength, a seal, complicated processing methods, or sophisticated non-commercial instrumentation.

Un problema que ha plagado a AFM desde su invención es la estrecha brecha capilar formada entre una punta AFM y la muestra cuando se lleva a cabo un experimento al aire que condensa agua del ambiente e influye significativamente los experimentos de formación de imágenes, especialmente aquellos que tratan de lograr una 45 resolución de nanómetros o incluso de angstroms. Xu et al., J. Phys. Chem. B, 102:540 (1998); Binggeli et al., Appl. Phys. Lett, 65:415 (1994); Fujihira et al., Chem. Lett., 499 (1996); Piner et al., Langmuir, 13:6864 (1997). Se ha demostrado que este es un problema dinámico, y o bien se transportará agua, dependiendo de la humedad relativa y de las propiedades de humectación del sustrato, desde el sustrato hasta la punta o viceversa. En este último caso, podrían formarse patrones metaestables, a escala de longitud nanométrica, de capas muy delgadas de agua 50 depositada de la punta del AFM (Piner et al., Langmuir, 13:6864 (1997)).La presente invención muestra que, cuando las moléculas transportadas pueden anclarse por sí mismas al sustrato, se forman estructuras de superficie estable, que resultan en un nuevo tipo de nanolitografía, DPN. A problem that has plagued AFM since its invention is the narrow capillary gap formed between an AFM tip and the sample when an experiment is conducted in the air that condenses water from the environment and significantly influences imaging experiments, especially those that They try to achieve a resolution of nanometers or even angstroms. Xu et al., J. Phys. Chem. B, 102: 540 (1998); Binggeli et al., Appl. Phys. Lett, 65: 415 (1994); Fujihira et al., Chem. Lett., 499 (1996); Piner et al., Langmuir, 13: 6864 (1997). This has been shown to be a dynamic problem, and either water will be transported, depending on the relative humidity and the wetting properties of the substrate, from the substrate to the tip or vice versa. In the latter case, metastable patterns, on a nanometric length scale, of very thin layers of water 50 deposited from the tip of the AFM (Piner et al., Langmuir, 13: 6864 (1997)) could be formed. When transported molecules can anchor themselves to the substrate, stable surface structures are formed, resulting in a new type of nanolithography, DPN.

La presente invención también supera los problemas provocados por la condensación de agua que se presenta cuando se lleva a cabo una AFM. En particular, se ha encontrado que la resolución de un AFM se mejora considerablemente cuando se recubre la punta del AFM con ciertos compuestos hidrófobos antes de llevar a cabo una AFM. The present invention also overcomes the problems caused by the condensation of water that occurs when an AFM is carried out. In particular, it has been found that the resolution of an AFM is greatly improved when the AFM tip is coated with certain hydrophobic compounds before conducting an AFM.

Resumen de la invención 5 Summary of the invention 5

Como se observó más arriba y como se reivindica en las reivindicaciones, la invención proporciona un método de litografía denominada como nanolitografía de "pluma de inmersión", o DPN. DPN es una técnica de nanolitografía de escritura directa, por medio de la cual se suministran moléculas a un sustrato de interés en un modo de impresión positiva. DPN utiliza un sustrato sólido como "papel" y una punta de microscopio como sonda de barrido (SPM) (por ejemplo, una punta de microscopio de fuerza atómica (AFM)) como la "pluma". Se recubre la punta con un 10 compuesto para patronamiento (la "tinta"), y se pone en contacto la punta recubierta con el sustrato de manera que se aplique el compuesto para patronamiento al sustrato para producir un patrón deseado. Las moléculas del compuesto para patronamiento se suministran desde la punta al sustrato por medio de transporte capilar. DPN es útil en la fabricación de una variedad de dispositivos a escala micro y nano. La invención también describe sustratos diseñados por medio de DPN y kits para llevar a cabo la DPN. 15 As noted above and as claimed in the claims, the invention provides a lithography method referred to as "immersion pen" nanolithography, or DPN. DPN is a direct write nanolithography technique, whereby molecules are supplied to a substrate of interest in a positive printing mode. DPN uses a solid substrate as "paper" and a microscope tip as a scanning probe (SPM) (for example, an atomic force microscope tip (AFM)) as the "pen." The tip is coated with a pattern compound (the "ink"), and the coated tip is contacted with the substrate so that the pattern compound is applied to the substrate to produce a desired pattern. The molecules of the pattern compound are supplied from the tip to the substrate by means of capillary transport. DPN is useful in the manufacture of a variety of micro and nano scale devices. The invention also describes substrates designed by means of DPN and kits for carrying out DPN. fifteen

La invención describe además un método para llevar a cabo la formación de imágenes con un AFM en aire. El método comprende el recubrimiento de una punta de AFM con un compuesto hidrófobo. Luego, se lleva a cabo la formación de imágenes del AFM en aire utilizando la punta recubierta. Se selecciona el compuesto hidrófobo de manera que se mejore la formación de imágenes realizadas utilizando la punta del AFM comparado con la formación de imágenes con el AFM llevadas a cabo utilizando una punta no recubierta del AFM. Finalmente, la invención 20 describe puntas de AFM recubiertas con los compuestos hidrófobos. The invention further describes a method for carrying out imaging with an AFM in air. The method comprises coating an AFM tip with a hydrophobic compound. Then, imaging of the AFM in air is carried out using the coated tip. The hydrophobic compound is selected so as to improve the imaging performed using the AFM tip compared to the imaging with the AFM carried out using an uncoated AFM tip. Finally, the invention describes AFM tips coated with the hydrophobic compounds.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

Figura 1. Representación esquemática de una nanolitografía de "pluma de inmersión" (DPN). Un menisco de agua forma entre la punta del microscopio de fuerza atómica (AFM) recubierta con 1-octadecanotiol (ODT) y el sustrato de oro (Au). El tamaño del menisco, que está controlado por la humedad relativa, afecta la velocidad de transporte del 25 ODT, el área de contacto efectiva del sustrato de la punta, y la resolución de la DPN. Figure 1. Schematic representation of a "dip pen" nanolithography (DPN). A water meniscus forms between the tip of the atomic force microscope (AFM) coated with 1-octadecanothiol (ODT) and the gold substrate (Au). The size of the meniscus, which is controlled by relative humidity, affects the transport speed of the ODT, the effective contact area of the tip substrate, and the resolution of the DPN.

Figura 2A. Imagen de la fuerza lateral de un cuadrado de 1 μm por 1 μm del ODT depositado sobre un sustrato de Au por la DPN. Este patrón fue generado por barrido del área de 1 μm2 con una velocidad de barrido de 1 Hz durante un período de 10 min con una humedad relativa del 39%. Luego se incrementó el tamaño del barrido hasta 3 μm, y se incrementó la velocidad del barrido hasta 4 Hz durante la grabación de la imagen. Entre más rápida la 30 velocidad del barrido se evita el transporte del ODT. Figure 2A Image of the lateral force of a 1 μm by 1 μm square of the ODT deposited on an Au substrate by the DPN. This pattern was generated by scanning the area of 1 μm2 with a scanning speed of 1 Hz for a period of 10 min with a relative humidity of 39%. Then the scan size was increased to 3 μm, and the scan rate increased to 4 Hz during image recording. The faster the 30-speed scanning, the transport of the ODT is avoided.

Figura 2B. Imagen de la fuerza lateral del enrejado resuelto de una monocapa de autoensamblaje del ODT (SAM) depositado sobre un sustrato de Au(111)/mica por DPN. La imagen ha sido filtrada con una transformada rápida de fourier (FFT), y la FFT de los datos en bruto es mostrada en el inserto inferior derecho. La monocapa fue generada por medio de un barrido de un área de 1000 Å cuadrados del sustrato de Au(111)/mica cinco veces a una velocidad 35 de 9Hz bajo una humedad relativa del 39%. Figure 2B Image of the lateral force of the resolved lattice of an ODT self-assembly monolayer (SAM) deposited on an Au (111) / mica substrate by DPN. The image has been filtered with a fast fourier transform (FFT), and the FFT of the raw data is shown in the lower right insert. The monolayer was generated by scanning a 1000 Å square area of the Au (111) / mica substrate five times at a speed of 9Hz under a relative humidity of 39%.

Figura 2C. Imagen de la fuerza lateral de una línea de 30 nm de ancho (3 μm de largo) depositada sobre un sustrato de Au/mica por medio de DPN. La línea fue generada por medio del barrido de la punta en una línea vertical varias veces durante cinco minutos con una velocidad de barrido de 1 Hz. Figure 2C Image of the lateral force of a 30 nm wide (3 μm long) line deposited on an Au / mica substrate by means of DPN. The line was generated by scanning the tip in a vertical line several times for five minutes with a scanning speed of 1 Hz.

Figura 2D. Imagen de la fuerza lateral de una línea de 100 nm depositada sobre un sustrato de Au por medio de 40 DPN. El método para depositar esta línea es análogo a aquel utilizado para generar la imagen en la Figura 2C, pero el tiempo de escritura fue de 1,5 minutos. Obsérvese que en todas las imágenes (Figuras 2A - 2D), las regiones más oscuras corresponden a áreas de fricción relativamente menor. Figure 2D. Image of the lateral force of a 100 nm line deposited on an Au substrate by means of 40 DPN. The method of depositing this line is analogous to that used to generate the image in Figure 2C, but the writing time was 1.5 minutes. Note that in all images (Figures 2A - 2D), the darkest regions correspond to areas of relatively less friction.

Figura 3A. Imagen de la fuerza lateral de un sustrato de Au después de que una punta de AFM, que ha sido recubierta con ODT, ha estado en contacto con el sustrato durante 2, 4, y 16 min (de izquierda a derecha). La 45 humedad relativa se mantuvo constante en 45%, y la imagen fue registrada con una velocidad de barrido de 4Hz. Figure 3A Image of the lateral force of an Au substrate after an AFM tip, which has been coated with ODT, has been in contact with the substrate for 2, 4, and 16 min (from left to right). The relative humidity remained constant at 45%, and the image was recorded with a scanning speed of 4Hz.

Figura 3B. Imagen de la fuerza lateral de 16 puntos de ácido mercaptohexadecanoico (MHDA) sobre un sustrato de Au. Para generar los puntos, se mantuvo una punta de AFM recubierta con MHDA sobre el sustrato de Au durante 10, 20, y 40 segundos (de izquierda a derecha). La humedad relativa era del 35%. Obsérvese que las propiedades de transporte del MHDA y del ODT difieren sustancialmente. 50 Figure 3B Image of the lateral force of 16 points of mercaptohexadecanoic acid (MHDA) on a substrate of Au. To generate the points, an MHDA coated AFM tip was maintained on the Au substrate for 10, 20, and 40 seconds (from left to right). The relative humidity was 35%. Note that the transport properties of MHDA and ODT differ substantially. fifty

Figura 3C. Imagen de la fuerza lateral de un arreglo de puntos generado por medio de DPN. Cada punto fue generado manteniendo una punta recubierta con ODT en contacto con la superficie durante ~ 20 segundos. Las condiciones de escritura y de registro fueron las mismas que en la Figura 3A. Figure 3C Image of the lateral force of an array of points generated by means of DPN. Each point was generated by keeping a tip coated with ODT in contact with the surface for ~ 20 seconds. The writing and recording conditions were the same as in Figure 3A.

Figura 3D. Imagen de la fuerza lateral de una red basada en moléculas. Cada línea, 100 nm de ancho y 2 μm de longitud, requirió de 1,5 minutos para la escritura. 5 3D figure Image of the lateral force of a network based on molecules. Each line, 100 nm wide and 2 μm long, required 1.5 minutes for writing. 5

Figuras 4A - B. Los registros del osciloscopio de la salida del detector de fuerza lateral antes de que la punta del AFM fuera recubierta con 1-dodecilamina (Figura 4A) y después de que la punta hubiera sido recubierta con 1-dodecilamina (Figura 4B). El tiempo de grabación se extiende a cuatro líneas de barrido. Ya que la señal fue grabada tanto durante el barrido izquierdo como el derecho, las alturas de las ondas cuadradas son directamente proporcionales a la fricción. El cero del eje Y ha sido cambiado para mayor claridad. 10 Figures 4A - B. The oscilloscope registers of the lateral force detector output before the AFM tip was coated with 1-dodecylamine (Figure 4A) and after the tip had been coated with 1-dodecylamine (Figure 4B ). The recording time extends to four scan lines. Since the signal was recorded both during the left and the right scan, the heights of the square waves are directly proportional to the friction. The zero of the Y axis has been changed for clarity. 10

Figuras 5A - B. Imágenes de la fuerza lateral que muestran el agua transportada a un sustrato de vidrio (área oscura) por una punta no modificada de AFM (Figura 5A) y el resultado del mismo experimento llevado a cabo con una punta recubierta con 1-dodecilamina (Figura 5B). Las barras de altura están en unidades arbitrarias. Figures 5A - B. Images of the lateral force showing the water transported to a glass substrate (dark area) by an unmodified AFM tip (Figure 5A) and the result of the same experiment carried out with a tip coated with 1 -dodecylamine (Figure 5B). The height bars are in arbitrary units.

Figura 6A. Imagen de la fuerza lateral del enrejado resuelto de una superficie de mica con una punta recubierta con 1-dodecilamina. La transformada de fourier 2D está en el inserto. 15 Figure 6A Image of the lateral force of the lattice resolved from a mica surface with a tip coated with 1-dodecylamine. The 2D fourier transform is in the insert. fifteen

Figura 6B. Imagen de la fuerza lateral del enrejado resuelto de una monocapa autoensamblada de 11-mercapto-1-undecanol. Esta imagen ha sido filtrada por una transformada de fourier (FFT), y la FFT de los datos en bruto se muestra en el inserto inferior derecho. Las barras de escala son arbitrarias. Figure 6B Image of the lateral force of the resolved lattice of a self-assembled monolayer of 11-mercapto-1-undecanol. This image has been filtered by a fourier transform (FFT), and the FFT of the raw data is shown in the lower right insert. Scale bars are arbitrary.

Figura 6C. Imagen topográfica de condensación de agua sobre mica con una humedad relativa del 30 %. La barra de altura es de 5 Å. 20 Figure 6C Topographic image of water condensation on mica with a relative humidity of 30%. The height bar is 5 Å. twenty

Figura 6D. Imagen de la fuerza lateral de condensación de agua sobre mica con una humedad relativa del 30 % (mismo lugar que en la Figura 6C). Figure 6D. Image of the lateral force of condensation of water on mica with a relative humidity of 30% (same place as in Figure 6C).

Figura 7A - B. Imágenes topográficas de esferas de látex, que no muestran cambios antes y después de modificar la punta con 1-dodecilamina. Las barras de altura son de 0,1 μm. La Figura 7A fue grabada con una punta limpia, y la Figura 7B fue grabada con la misma punta recubierta con 1-dodecilamina. 25 Figure 7A - B. Topographic images of latex spheres, which show no changes before and after modifying the tip with 1-dodecylamine. The height bars are 0.1 μm. Figure 7A was etched with a clean tip, and Figure 7B was etched with the same tip coated with 1-dodecylamine. 25

Figuras 8A - B. Imágenes de una superficie de Si3N4 recubierta con moléculas de 1-dodecilamina, que muestran un recubrimiento uniforme. La Figura 8A muestra la topografía de una superficie de una oblea de Si3N4 que ha sido recubierta con las moléculas de 1-dodecilamina, que tiene características similares que antes del recubrimiento. La barra de altura es de 700 Å. La Figura 8B muestra la misma área grabada en el modo de fuerza lateral, que no muestra una variación distintiva de la fricción. 30 Figures 8A - B. Images of a surface of Si3N4 coated with 1-dodecylamine molecules, showing a uniform coating. Figure 8A shows the topography of a surface of a Si3N4 wafer that has been coated with 1-dodecylamine molecules, which has similar characteristics as before coating. The height bar is 700 Å. Figure 8B shows the same area recorded in the lateral force mode, which does not show a distinctive variation of friction. 30

Figuras 9A - C. Diagramas esquemáticos con imágenes de microscopía de fuerza lateral (LFM) de puntos moleculares a escala nano que muestran los "factores esenciales" para moldear a múltiples escalas nanométricas por medio de DPN. La barra de escala es de 100 nm. La Figura 9A muestra un primer patrón de puntos de ácido 1,16-mercaptohexadecanoico (MHA) de 15 nm de diámetro sobre Au(111) que forma imágenes por medio de un LFM con la punta recubierta de MHA utilizada para elaborar los puntos. La Figura 9B muestra un Segundo patrón 35 escrito por medio de DPN utilizando una coordenada para el segundo patrón calculada con base en la imagen del LFM del primer patrón mostrado en la Figura 9A. La Figura 9C muestra el patrón final que contiene tanto el primero como el Segundo patrón. El tiempo transcurrido entre la formación de los dos dibujos fue de 10 minutos. Figures 9A - C. Schematic diagrams with lateral force microscopy (LFM) images of molecular points at the nano scale showing the "essential factors" for molding at multiple nanometric scales by means of DPN. The scale bar is 100 nm. Figure 9A shows a first dot pattern of 1,16-mercaptohexadecanoic acid (MHA) of 15 nm in diameter on Au (111) that forms images by means of an LFM with the MHA coated tip used to make the points. Figure 9B shows a Second pattern 35 written by means of DPN using a coordinate for the second pattern calculated based on the LFM image of the first pattern shown in Figure 9A. Figure 9C shows the final pattern that contains both the first and second patterns. The time elapsed between the formation of the two drawings was 10 minutes.

Figuras 10A - C. Para estas figuras, la barra de la escala es de 100 nm. La Figura 10A muestra un primer patrón compuesto de líneas de 50 nm de ancho y marcas de alineación generadas con moléculas de MHA por medio de 40 DPN. La Figura 10B muestra un segundo patrón generado con moléculas de ODT. Las coordenadas del segundo patrón se ajustaron con base en la imagen del LFM del patrón de alineación del MHA. Los dibujos de la primera línea no fueron representados para evitar la posible contaminación por las segundas moléculas. La Figura 10C muestra los resultados finales que contienen interdigitadas líneas de 50 nm de ancho separadas por 70 nm. Figures 10A - C. For these figures, the scale bar is 100 nm. Figure 10A shows a first pattern composed of 50 nm wide lines and alignment marks generated with MHA molecules by means of 40 DPN. Figure 10B shows a second pattern generated with ODT molecules. The coordinates of the second pattern were adjusted based on the LFM image of the MHA alignment pattern. The first line drawings were not represented to avoid possible contamination by the second molecules. Figure 10C shows the final results containing interdigitated lines 50 nm wide separated by 70 nm.

Figura 11A. Letras dibujadas por medio de DPN con moléculas de MHA sobre una superficie amorfa de oro. La barra 45 de la escala es de 100 nm, y el ancho de la línea es de 15 nm. Figure 11A Letters drawn by means of DPN with MHA molecules on an amorphous gold surface. The bar 45 of the scale is 100 nm, and the width of the line is 15 nm.

Figura 11B. Polígonos diseñados por medio de DPN con moléculas de MHA sobre una superficie amorfa de oro. Se sobrescribieron moléculas de ODT alrededor de los polígonos. La barra de la escala es de 1 μm, y el ancho de la línea es de 100 nm. Figure 11B Polygons designed by means of DPN with MHA molecules on an amorphous gold surface. ODT molecules around the polygons were overwritten. The scale bar is 1 μm, and the line width is 100 nm.

Descripción detallada de las modalidades actualmente preferidas Detailed description of the currently preferred modalities

La DPN utiliza una punta de microscopio como sonda de barrido (SPM). Como se la utiliza aquí, las frases "punta de microscopio como sonda de barrido" y "punta de SPM" se refieren a puntas utilizadas en la representación a escala atómica, incluidas las puntas del microscopio de fuerza atómica (AFM), las puntas de microscopio óptico de barrido de campo cercano (NSOM), las puntas de microscopio de túnel de barrido (STM), y dispositivos que tienen 5 propiedades similares. Muchas puntas SPM se encuentran comercialmente disponibles, y se pueden desarrollar dispositivos similares utilizándolas directrices suministradas aquí. The DPN uses a microscope tip as a scanning probe (SPM). As used herein, the phrases "microscope tip as a scanning probe" and "SPM tip" refer to points used in atomic scale representation, including the atomic force microscope (AFM) tips, the tips of Near field scanning optical microscope (NSOM), scanning tunnel microscope tips (STM), and devices that have 5 similar properties. Many SPM tips are commercially available, and similar devices can be developed using the guidelines provided here.

Más preferiblemente, la punta del SPM es una punta del AFM. Cualquier punta del AFM puede ser utilizada. Las puntas adecuadas del AFM incluyen aquellas que se encuentran comercialmente disponibles por ejemplo con Park Scientific, Digital Instruments and Molecular Imaging. 10 More preferably, the tip of the SPM is a tip of the AFM. Any tip of the AFM can be used. Suitable AFM tips include those that are commercially available for example with Park Scientific, Digital Instruments and Molecular Imaging. 10

También se prefieren las puntas del NSOM. Estas puntas son huecas, y los compuestos para patrón se acumulan en los huecos de las puntas del NSOM que sirven como reservorios del compuesto para patronamiento para producir un tipo de "pluma fuente" para uso en DPN. Las puntas adecuadas del NSOM se encuentran disponibles con Nanonics Ltd. y Topometrix. The tips of the NSOM are also preferred. These tips are hollow, and the pattern compounds accumulate in the gaps of the NSOM tips that serve as reservoirs of the pattern compound to produce a type of "fountain pen" for use in DPN. Suitable NSOM tips are available with Nanonics Ltd. and Topometrix.

La punta es preferiblemente una que únicamente fisisorba el compuesto para patronamiento. Como se lo utiliza aquí 15 "fisisorción" significa que el compuesto para patronamiento se adhiere a la superficie de la punta por un medio que no sea el resultado de una reacción química (es decir, no quimisorción o enlace covalente) y puede ser removido de la superficie de la punta con un solvente adecuado. La fisisorción de los compuestos para moldear a la punta se puede mejorar recubriendo la punta con una capa de adhesión y por medio de la escogencia adecuada del solvente (cuando se utiliza uno) para el compuesto para patronamiento. La capa de adhesión es una capa uniforme delgada 20 (< 10 nm) de material depositado sobre la superficie de la punta que no cambia significativamente la forma de la misma. También debe ser lo suficientemente fuerte como para tolerar la operación del AFM (una fuerza de aproximadamente 10 nN). El titanio y el cromo forman capas uniformes muy delgadas sobre las puntas sin cambiar significativamente la forma de las mismas, y son muy adecuadas para ser utilizadas para formar la capa de adhesión. Las puntas pueden ser recubiertas con una capa adhesiva por medio de deposición al vacío (ver Holland, 25 Vacuum Deposition Of Thin Films (Wiley, New York, NY, 1956)), o cualquier otro método de formación de películas metálicas delgadas. Por "disolvente adecuado" se entiende un disolvente que se adhiera bien a las puntas (húmedas). El disolvente adecuado variará dependiendo del compuesto para patronamiento utilizado, del tipo de punta utilizada, ya sea que la punta esté recubierta o no con una capa adhesiva, y del material utilizado para formar la capa adhesiva. Por ejemplo, el acetonitrilo se adhiere bien a puntas no recubiertas de nitruro de silicio, haciendo 30 uso de una capa de adhesión que es innecesaria cuando se utiliza acetonitrilo como disolvente para un compuesto para patronamiento. En contraste, el agua no se adhiere a puntas no recubiertas de nitruro de silicio. El agua no se adhiere bien a puntas de nitruro de silicio recubiertas de titanio, y tales puntas recubiertas pueden ser utilizadas cuando se utiliza agua como disolvente. La fisisorción de disoluciones acuosas de compuestos para moldear puede ser mejorada también incrementando la hidrofilicidad de las puntas (ya sea que estén recubiertas o no con una capa 35 adhesiva). Por ejemplo, se puede incrementar la hidrofobicidad limpiando las puntas (por ejemplo, con una disolución de piraña, por medio de limpieza con plasma, o con limpieza con ozono UV) o por medio de aguafuerte plasma y oxígeno. Ver Lo et al., Langmuir, 15, 6522 - 6526 (1999); James et al., Langmuir, 14, 741 - 744 (1998). Alternativamente, puede adherirse una mezcla de agua y otro disolvente (por ejemplo, una proporción 1:3 de agua : acetonitrilo) a puntas de no recubiertas de nitruro de silicio, haciendo uso de una capa de adhesión o tratamiento 40 para incrementar innecesariamente la hidrofilicidad. El disolvente apropiado para un conjunto particular de circunstancias se puede determinar en forma empírica utilizando la orientación suministrada aquí. The tip is preferably one that only fisisorba the pattern compound. As used herein, "fisisorption" means that the patterning compound adheres to the surface of the tip by a means that is not the result of a chemical reaction (ie, no chemisorption or covalent bonding) and can be removed from the surface of the tip with a suitable solvent. The fisisorption of the compounds for molding at the tip can be improved by coating the tip with an adhesion layer and by suitable choice of solvent (when one is used) for the pattern compound. The adhesion layer is a thin uniform layer 20 (<10 nm) of material deposited on the surface of the tip that does not significantly change its shape. It must also be strong enough to tolerate the operation of the AFM (a force of approximately 10 nN). Titanium and chromium form very thin uniform layers on the tips without significantly changing their shape, and are very suitable to be used to form the adhesion layer. The tips may be coated with an adhesive layer by means of vacuum deposition (see Holland, 25 Vacuum Deposition Of Thin Films (Wiley, New York, NY, 1956)), or any other method of forming thin metal films. By "suitable solvent" is meant a solvent that adheres well to the (wet) tips. The suitable solvent will vary depending on the pattern compound used, the type of tip used, whether or not the tip is coated with an adhesive layer, and the material used to form the adhesive layer. For example, acetonitrile adheres well to tips not coated with silicon nitride, making use of an adhesion layer that is unnecessary when acetonitrile is used as the solvent for a pattern compound. In contrast, water does not adhere to tips not coated with silicon nitride. Water does not adhere well to titanium-coated silicon nitride tips, and such coated tips can be used when water is used as a solvent. The fisisorption of aqueous solutions of molding compounds can also be improved by increasing the hydrophilicity of the tips (whether or not they are coated with an adhesive layer). For example, hydrophobicity can be increased by cleaning the tips (for example, with a piranha solution, by means of plasma cleaning, or by cleaning with UV ozone) or by means of etching plasma and oxygen. See Lo et al., Langmuir, 15, 6522-6526 (1999); James et al., Langmuir, 14, 741-744 (1998). Alternatively, a mixture of water and another solvent (for example, a 1: 3 ratio of water: acetonitrile) can be adhered to tips of non-coated silicon nitride, using an adhesion or treatment layer 40 to unnecessarily increase hydrophilicity . The appropriate solvent for a particular set of circumstances can be determined empirically using the guidance provided here.

El sustrato puede ser de cualquier forma y tamaño. En particular, el sustrato puede ser plano o curvo. Los sustratos pueden elaborarse de cualquier material que pueda ser modificado por medio de un compuesto para patronamiento para formar estructuras de superficie estable (ver más abajo). Los sustratos útiles en la práctica de la invención 45 incluyen metales (por ejemplo, oro, plata, aluminio, cobre, platino, y paladio), óxidos metálicos (por ejemplo, óxidos de Al, Ti, Fe, Ag, Zn, Zr, In, Sn y Cu), materiales semiconductores (por ejemplo, Si, CdSe, CdS y CdS recubiertos con ZnS), materiales magnéticos (por ejemplo, ferromagnetita), polímeros o sustratos recubiertos de polímero, materiales superconductores (YBa2Cu3O7-δ), Si, SiO2, vidrio, AgI, AgBr, HgI2, PbS, PbSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, InP, In2O3/SnO2, In2S3, In2Se3, In2Te3, Cd3P2, Cd3As2, InAs, AlAs, GaP, y GaAs. Los métodos de elaboración de tales 50 sustratos son bien conocidos en el arte e incluyen evaporación y chisporroteo (películas metálicas), crecimiento de cristales semiconductores (por ejemplo, Si, Ge, GaAs), deposición química de vapor (películas semiconductoras delgadas), crecimiento epitaxial (películas delgadas de semiconductores cristalinos), y contracción térmica (polímeros orientados).Ver, por ejemplo, Alcock et al., Canadian Metallurgical Quarterly, 23, 309 (1984); Holland, Vacuum Deposition of Thin Films (Wiley, New York 1956); Grove, Philos. Trans. Faraday Soc., 87 (1852); Teal, IEEE 55 Trans. Electron Dev. ED-23, 621 (1976); Sell, Key Eng. Materials, 58, 169 (1991); Keller et al., Float-Zone Silicon (Marcel Dekker, New York, 1981); Sherman, Chemical Vapor Deposition For Microelectronics: Principles, Technology And Applications (Noyes, Park Ridges, NJ, 1987); Epitaxial Silicon Technology (Baliga, ed., Academic Press, Orlando, Florida, 1986); la patente estadounidense No. 5.138.174; Hidber et al., Langmuir, 12, 5209 - 5215 (1996). The substrate can be of any shape and size. In particular, the substrate can be flat or curved. The substrates can be made of any material that can be modified by means of a pattern compound to form stable surface structures (see below). Substrates useful in the practice of the invention include metals (for example, gold, silver, aluminum, copper, platinum, and palladium), metal oxides (for example, oxides of Al, Ti, Fe, Ag, Zn, Zr, In, Sn and Cu), semiconductor materials (for example, Si, CdSe, CdS and CdS coated with ZnS), magnetic materials (for example, ferromagnetite), polymer-coated polymers or substrates, superconducting materials (YBa2Cu3O7-δ), Si , SiO2, glass, AgI, AgBr, HgI2, PbS, PbSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, InP, In2O3 / SnO2, In2S3, In2Se3, In2Te3, Cd3P2, Cd3As2, InAs, AlAs, GaP, and GaAs. Methods of making such substrates are well known in the art and include evaporation and crackling (metal films), growth of semiconductor crystals (eg, Si, Ge, GaAs), chemical vapor deposition (thin semiconductor films), growth epitaxial (thin crystalline semiconductor films), and thermal contraction (oriented polymers). See, for example, Alcock et al., Canadian Metallurgical Quarterly, 23, 309 (1984); Holland, Vacuum Deposition of Thin Films (Wiley, New York 1956); Grove, Philos. Trans. Faraday Soc., 87 (1852); Teal, IEEE 55 Trans. Electron Dev. ED-23, 621 (1976); Sell, Key Eng. Materials, 58, 169 (1991); Keller et al., Float-Zone Silicon (Marcel Dekker, New York, 1981); Sherman, Chemical Vapor Deposition For Microelectronics: Principles, Technology And Applications (Noyes, Park Ridges, NJ, 1987); Epitaxial Silicon Technology (Baliga, ed., Academic Press, Orlando, Florida, 1986); U.S. Patent No. 5,138,174; Hidber et al., Langmuir, 12, 5209-5215 (1996).

También pueden obtenerse sustratos adecuados comercialmente, por ejemplo, con Digital Instruments (oro), Molecular Imaging (oro), Park Scientific (oro), Electronic Materials, Inc. (obleas de semiconductores), Silicon Quest, Inc. (obleas de semiconductores), MEMS Technology Applications Center, Inc. (obleas de semiconductores), Crystal Specialties, Inc. (obleas de semiconductores), Siltronix, Suiza (obleas de silicio), Aleene’s, Buellton, CA (láminas de poliestireno orientadas en forma biaxial), y Kama Corp., Hazelton, PA (películas delgadas orientadas de 5 poliestireno). Commercially suitable substrates can also be obtained, for example, with Digital Instruments (gold), Molecular Imaging (gold), Park Scientific (gold), Electronic Materials, Inc. (semiconductor wafers), Silicon Quest, Inc. (semiconductor wafers) , MEMS Technology Applications Center, Inc. (semiconductor wafers), Crystal Specialties, Inc. (semiconductor wafers), Siltronix, Switzerland (silicon wafers), Aleene's, Buellton, CA (biaxially oriented polystyrene sheets), and Kama Corp., Hazelton, PA (thin oriented 5 polystyrene films).

La punta de SPM se utiliza para suministrar un compuesto para patronamiento a un sustrato de interés. Se puede utilizar cualquier compuesto para patronamiento, con tal de que sea capaz de modificar el sustrato para formar estructuras de superficie estable. Las estructuras de superficie estable se forman por medio de quimisorción de las moléculas del compuesto para patronamiento sobre el sustrato o por medio de enlace covalente de las moléculas de 10 los compuestos para patrón con el sustrato. The SPM tip is used to supply a pattern compound to a substrate of interest. Any pattern compound can be used, as long as it is capable of modifying the substrate to form stable surface structures. Stable surface structures are formed by chemisorption of the molecules of the compound for patterning on the substrate or by means of covalent bonding of the molecules of the compounds for pattern with the substrate.

En el arte se conocen muchos compuestos adecuados que pueden ser utilizados como el compuesto para patronamiento, y el(los) correspondiente(s) sustrato(s) para el(los) compuestos. Por ejemplo: Many suitable compounds are known in the art that can be used as the pattern compound, and the corresponding substrate (s) for the compound (s). For example:

a. Compuestos de fórmula R1SH, R1SSR2, R1SR2, R1SO2H, (R1)3P, R1NC, R1CN, (R1)3N, R1COOH, o ArSH pueden ser utilizados para moldear sustratos de oro; 15 to. Compounds of formula R1SH, R1SSR2, R1SR2, R1SO2H, (R1) 3P, R1NC, R1CN, (R1) 3N, R1COOH, or ArSH can be used to mold gold substrates; fifteen

b. Compuestos de fórmula R1SH, (R1)3N, o ArSH pueden ser utilizados para moldear sustratos de plata, cobre, paladio y semiconductores; b. Compounds of formula R1SH, (R1) 3N, or ArSH can be used to mold silver, copper, palladium and semiconductor substrates;

c. Compuestos de fórmula R1NC, R1SH, R1SSR2, o R1SR2 pueden ser utilizados para moldear sustratos de platino; C. Compounds of formula R1NC, R1SH, R1SSR2, or R1SR2 can be used to mold platinum substrates;

d. Compuestos de fórmula R1SH pueden ser utilizados para moldear sustratos de aluminio, TiO2, SiO2, GaAs e InP; d. Compounds of formula R1SH can be used to mold substrates of aluminum, TiO2, SiO2, GaAs and InP;

e. Organosilanos, incluidos compuestos de fórmula R1SiCl3, R1Si(OR2)3, (R1COO)2, R1CH=CH2, R1Li o R1MgX, 20 pueden ser utilizados para moldear sustratos de Si, SiO2 y de vidrio; and. Organosilanes, including compounds of formula R1SiCl3, R1Si (OR2) 3, (R1COO) 2, R1CH = CH2, R1Li or R1MgX, 20 can be used to mold Si, SiO2 and glass substrates;

f. Compuestos de fórmula R1COOH o R1CONHR2 pueden ser utilizados para moldear sustratos de óxido metálico; F. Compounds of formula R1COOH or R1CONHR2 can be used to mold metal oxide substrates;

g. Compuestos de fórmula R1SH, R1NH2, ArNH2, pirrol, o derivados de pirrol en donde R1 está unido a uno de los carbonos del anillo de pirrol, pueden ser utilizados para moldear cupratos superconductores de alta temperatura; g. Compounds of formula R1SH, R1NH2, ArNH2, pyrrole, or pyrrole derivatives wherein R1 is attached to one of the carbons of the pyrrole ring, can be used to mold high temperature superconducting cuprates;

h. Compuestos de fórmula R1PO3H2 pueden ser utilizados para moldear sustratos de ZrO2 y de In2O3/SnO2; 25 h. Compounds of formula R1PO3H2 can be used to mold ZrO2 and In2O3 / SnO2 substrates; 25

i. Compuestos de fórmula R1COOH pueden ser utilizados para moldear sustratos de aluminio, cobre, silicio y platino; i. Compounds of formula R1COOH can be used to mold substrates of aluminum, copper, silicon and platinum;

j. Compuestos que son insaturados, tales como azoalcanos (R3NNR3) e isotiocianatos (R3NCS), pueden ser utilizados para moldear sustratos de silicio; j. Compounds that are unsaturated, such as azoalkanes (R3NNR3) and isothiocyanates (R3NCS), can be used to mold silicon substrates;

k. Proteínas y péptidos pueden ser utilizados para moldear, oro, plata, vidrio, silicio, y poliestireno. k. Proteins and peptides can be used to mold, gold, silver, glass, silicon, and polystyrene.

En las fórmulas anteriores: 30 In the formulas above: 30

R1 y R2 tienen cada uno la fórmula X(CH2)n- y, si un compuesto está sustituido tanto con R1 como con R2, entonces R1 y R2 pueden ser iguales o diferentes; R1 and R2 each have the formula X (CH2) n- and, if a compound is substituted with both R1 and R2, then R1 and R2 may be the same or different;

R3 tiene la fórmula CH3(CH2)n-; R3 has the formula CH3 (CH2) n-;

n es 0 - 30; n is 0-30;

Ar es un arilo; 35 Ar is an aryl; 35

X es -CH3, -COOH, -CO2(CH2)mCH3, -OH, -CH2OH, etilén glicol, hexa(etilén glicol), -O(CH2)mCH3, -NH2, -NH(CH2)mNH2, halógeno, glucosa, maltosa, fulereno C60, un ácido nucleico (oligonucleótido, ADN, ARN, etc.), una proteína (por ejemplo, un anticuerpo o enzima) o un ligando (por ejemplo, un antígeno, sustrato de enzima o receptor); y X is -CH3, -COOH, -CO2 (CH2) mCH3, -OH, -CH2OH, ethylene glycol, hexa (ethylene glycol), -O (CH2) mCH3, -NH2, -NH (CH2) mNH2, halogen, glucose , maltose, C60 fulerene, a nucleic acid (oligonucleotide, DNA, RNA, etc.), a protein (for example, an antibody or enzyme) or a ligand (for example, an antigen, enzyme substrate or receptor); Y

m es 0 - 30. 40 m is 0 - 30. 40

Para una descripción de compuestos para patrón y su preparación y uso, ver Xia y Whitesides, Angew. Chem. Int. Ed, 37, 550 - 575 (1998) y las referencias citadas allí; Bishop et al., Curr. Opinion Colloid & Interface Sci., 1, 127 - 136 (1996); Calvert, J. Vac. Sci. Technol. B, 11, 2155 - 2163 (1993); Ulman, Chem. Rev., 96:1533 (1996) (alcanotioles sobre oro); Dubois et al., Annu. Rev. Phys. Chem., 43:437 (1992) (alcanotioles sobre oro); Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films: From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly (Academic, Boston, 1991) 5 (alcanotioles sobre oro); Whitesides, Proceedings of the Robert A. Welch Foundation 39th Conference On Chemical Research Nanophase Chemistry, Houston, TX, páginas 109 - 121 (1995) (alcanotioles fijados a oro); Mucic et al. Chem. Commun. 555 - 557 (1996) (describe un método de fijación de AND tiol 3’ a superficies de oro); patente estadounidense No. 5.472.881 (enlazamiento de oligonucleótido-fosforotiolatos a superficie de oro); Burwell, Chemical Technology, 4, 370 - 377 (1974) y Matteucci y Caruthers, J. Am. Chem. Soc., 103, 3185 - 3191 (1981) 10 (enlazamiento de oligonucleótidos-alquilsiloxanos a superficies de sílice y de vidrio); Grabar et al., Anal. Chem., 67, 735 - 743 (enlazamiento de aminoalquilsiloxanos y para enlazamiento similar de mercaptoalquilsiloxanos); Nuzzo et al., J. Am. Chem. Soc., 109, 2358 (1987) (disulfuros sobre oro); Allara y Nuzzo, Langmuir, 1, 45 (1985) (ácidos carboxílicos sobre aluminio); Allara y Tompkins, J. Colloid Interface Sci., 49, 410 - 421 (1974) (ácidos carboxílicos sobre cobre); Iler, The Chemistry Of Silica, Chapter 6, (Wiley 1979) (ácidos carboxílicos sobre sílice); Timmons y 15 Zisman, J. Phys. Chem., 69, 984 - 990 (1965) (ácidos carboxílicos sobre platino); Soriaga y Hubbard, J. Am. Chem. Soc., 104, 3937 (1982) (compuestos de anillo aromático sobre platino); Hubbard, Acc. Chem. Res., 13, 177 (1980) (sulfolanos, sulfóxidos y otros disolventes con funciones sobre platino); Hickman et al., J. Am. Chem. Soc., 111, 7271 (1989) (isonitrilos sobre platino); Maoz y Sagiv, Langmuir, 3, 1045 (1987) (silanos sobre sílice); Maoz y Sagiv, Langmuir, 3, 1034 (1987) (silanos sobre sílice); Wasserman et al., Langmuir, 5, 1074 (1989) (silanos sobre sílice); 20 Eltekova y Eltekov, Langmuir, 3, 951 (1987) (ácidos carboxílicos aromáticos, aldehídos, alcoholes y grupos metoxi sobre dióxido de titanio y sílice); y Lec et al., J. Phys. Chem., 92, 2597 (1988) (fosfatos rígidos sobre metales); Lo et al., J. Am. Chem. Soc., 118, 11295 - 11296 (1996) (fijación de pirroles a superconductores); Chen et al., J. Am. Chem. 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1005 - 14 (1981) (fijación de aminas a semiconductores); James et al., Langmuir, 14, 741 - 744 (1998) (fijación de proteínas y péptidos al vidrio); Bernard et al., Langmuir, 14, 2225 - 2229 (1998) (fijación de proteínas al vidrio, poliestireno, oro, plata y obleas de silicio). 1005-14 (1981) (fixation of amines to semiconductors); James et al., Langmuir, 14, 741-744 (1998) (fixation of proteins and peptides to glass); Bernard et al., Langmuir, 14, 2225-2299 (1998) (protein binding to glass, polystyrene, gold, silver and silicon wafers).

Otros compuestos conocidos en el arte además de aquellos enlistados más arriba, o que son desarrollados o descubiertos utilizando las directrices establecidas aquí o bien, pueden ser utilizados también como el compuesto 5 para patronamiento. Actualmente se prefieren los alcanotioles y ariltioles sobre una variedad de sustratos y triclorosilanos sobre sustratos de SiO2 (ver los Ejemplos 1 y 2). Other compounds known in the art in addition to those listed above, or that are developed or discovered using the guidelines set forth herein or, may also be used as compound 5 for patterning. Currently, alkanothiols and arylthiols are preferred over a variety of substrates and trichlorosilanes over SiO2 substrates (see Examples 1 and 2).

Para llevar a la práctica la DPN, se recubre la punta de SPM con un compuesto para patronamiento. Esto puede lograrse en una variedad de formas. Por ejemplo, se puede recubrir la punta por medio de deposición de vapor, por medio de barrido de contacto directo, o poniendo la punta en contacto con una solución del compuesto para 10 patronamiento. To implement the DPN, the SPM tip is coated with a patterning compound. This can be achieved in a variety of ways. For example, the tip can be coated by means of vapor deposition, by means of direct contact scanning, or by putting the tip in contact with a solution of the pattern compound.

El método más simple de recubrir las puntas es por medio de barrido por contacto directo. El recubrimiento de barrido por contacto directo se logra depositando una gota de una solución saturada del compuesto para patronamiento sobre un sustrato sólido (por ejemplo, vidrio o nitruro de silicio; disponible con Fisher Scientific o MEMS Technology Application Center). Después del secado, el compuesto para patronamiento forma una fase 15 microcristalina sobre el sustrato. Para recubrir el compuesto para patronamiento sobre la punta del SPM, se hace un barrido repetido de la punta a través de esta fase microcristalina. Aunque este método es simple, no conduce a la mejor carga de la punta, ya que es difícil controlar la cantidad del compuesto para patronamiento transferida desde el sustrato hasta la punta. The simplest method of coating the tips is by means of direct contact scanning. The direct contact scan coating is achieved by depositing a drop of a saturated solution of the patterning compound on a solid substrate (eg, glass or silicon nitride; available from Fisher Scientific or MEMS Technology Application Center). After drying, the patterning compound forms a microcrystalline phase on the substrate. To coat the pattern compound on the tip of the SPM, repeated scanning of the tip is made through this microcrystalline phase. Although this method is simple, it does not lead to the best loading of the tip, since it is difficult to control the amount of the pattern compound transferred from the substrate to the tip.

Las puntas pueden ser recubiertas también por medio de deposición de vapor. Ver Sherman, Chemical Vapor 20 Deposition For Microelectronics: Principles, Technology And Applications (Noyes, Park Ridges, NJ, 1987. En resumen, se coloca un compuesto para patronamiento (en forma pura, sólida o líquida, sin solvente) sobre un sustrato sólido (por ejemplo, vidrio o nitruro de silicio; obtenido de Fisher Scientific o MEMS Technology Application Center), y se coloca la punta cerca (dentro de unos 1 - 20 cm, dependiendo del diseño de la cámara) del compuesto para patronamiento. Se calienta luego el compuesto hasta una temperatura a la cual se evapora, recubriendo así la 25 punta con el compuesto. Por ejemplo, se puede depositar vapor de 1-octadecanotiol a 60°C. El recubrimiento por medio de deposición de vapor se debe llevar a cabo en una cámara cerrada para evitar la contaminación de otras áreas. Si el compuesto para patronamiento es uno que se oxida al aire, la cámara debe ser una cámara de vacío o una cámara llena de nitrógeno. El recubrimiento de las puntas por medio de deposición de vapor produce capas delgadas y uniformes de compuestos para patrón sobre las puntas y produce resultados muy confiables en DPN. 30 The tips can also be coated by means of vapor deposition. See Sherman, Chemical Vapor 20 Deposition For Microelectronics: Principles, Technology And Applications (Noyes, Park Ridges, NJ, 1987. In summary, a pattern compound (in pure, solid or liquid form, without solvent) is placed on a solid substrate (for example, glass or silicon nitride; obtained from Fisher Scientific or MEMS Technology Application Center), and the tip is placed near (within about 1 - 20 cm, depending on the chamber design) of the patterning compound. then the compound to a temperature at which it evaporates, thus coating the tip with the compound, for example, 1-octadecanothiol vapor can be deposited at 60 ° C. The coating by means of vapor deposition must be carried out in a closed chamber to avoid contamination of other areas.If the pattern compound is one that oxidizes in the air, the chamber must be a vacuum chamber or a nitrogen-filled chamber. tips by means of vapor deposition produces thin and uniform layers of pattern compounds on the tips and produces very reliable results in DPN. 30

Preferiblemente, sin embargo, se recubre la punta del SPM sumergiéndola en una solución del compuesto para patronamiento. El solvente no es crítico; todo lo que se requiere es que el compuesto esté en solución. Sin embargo, el solvente es preferiblemente aquel en el cual el compuesto para patronamiento es más soluble. También, la solución es preferiblemente una solución saturada. Además, el solvente es preferiblemente uno que se adhiera muy bien a la punta (húmeda) (recubierta o no recubierta con una capa adhesiva) (ver más arriba). Se mantiene en 35 contacto la punta con la solución del compuesto para patronamiento durante un tiempo suficiente para que el compuesto recubra la punta. Tales tiempos pueden determinarse empíricamente. Generalmente, aproximadamente desde 30 segundos hasta aproximadamente 3 minutos es suficiente. Preferiblemente, se sumerge la punta en la solución varias veces, secando la punta cada vez entre cada inmersión. El número de veces que una punta requiere ser sumergida en una solución escogida se puede determinar en forma empírica. Preferiblemente, se seca la punta 40 por soplado con un gas inerte (tal como tetrafluoruro de carbono, 1,2-dicloro-1,1,2,2,-tetrafluoroetano, diclorodifluorometano, octafluorociclobutano, triclorofluorometano, difluoroetano, nitrógeno, argón o aire deshumidificado) que no contenga ninguna partícula (es decir, purificado) sobre la punta. Generalmente, aproximadamente 10 segundos de soplado con el gas a temperatura ambiente es suficiente para secar la punta. Después de la inmersión (de una sola inmersión o la última de múltiples inmersiones), se puede utilizar la punta 45 húmeda para moldear el sustrato, o se la puede secar (preferiblemente como se describió anteriormente) antes de usarla. Una punta seca proporciona una velocidad baja, pero estable, de transporte del compuesto para patronamiento durante un largo tiempo (del orden de semanas), mientras que una punta húmeda permite una alta velocidad de transporte del compuesto para patronamiento durante un corto tiempo (aproximadamente 2 - 3 horas). Se prefiere una punta seca para compuestos que tiene una Buena velocidad de transporte bajo condiciones secas 50 (tal como los compuestos enlistados más arriba en donde X = -CH3), mientras que se prefiere una punta húmeda para compuestos que tiene una baja velocidad de transporte bajo condiciones secas (tal como los compuestos enlistados más arriba en donde X = -COOH). Preferably, however, the SPM tip is coated by immersing it in a solution of the patterning compound. The solvent is not critical; All that is required is that the compound be in solution. However, the solvent is preferably one in which the pattern compound is more soluble. Also, the solution is preferably a saturated solution. In addition, the solvent is preferably one that adheres very well to the (wet) tip (coated or uncoated with an adhesive layer) (see above). The tip is maintained in contact with the standard compound solution for a time sufficient for the compound to coat the tip. Such times can be determined empirically. Generally, about 30 seconds to about 3 minutes is enough. Preferably, the tip is dipped into the solution several times, drying the tip each time between each dive. The number of times a tip needs to be immersed in a chosen solution can be determined empirically. Preferably, the tip 40 is blow dried with an inert gas (such as carbon tetrafluoride, 1,2-dichloro-1,1,2,2, -tetrafluoroethane, dichlorodifluoromethane, octafluorocyclobutane, trichlorofluoromethane, difluoroethane, nitrogen, argon or air dehumidified) that does not contain any particles (ie purified) on the tip. Generally, approximately 10 seconds of blowing with the gas at room temperature is sufficient to dry the tip. After immersion (single immersion or the last of multiple immersions), the wet tip 45 can be used to mold the substrate, or it can be dried (preferably as described above) before use. A dry tip provides a low, but stable, transport speed of the pattern compound for a long time (on the order of weeks), while a wet tip allows a high speed of transport of the pattern compound for a short time (approximately 2 - Three hours). A dry tip is preferred for compounds that have a good transport speed under dry conditions 50 (such as the compounds listed above where X = -CH3), while a wet tip is preferred for compounds that have a low transport speed under dry conditions (such as the compounds listed above where X = -COOH).

Para llevar a cabo una DPN, se pone en contacto la punta recubierta con un sustrato. Tanto el compuesto para patronamiento como un medio de transporte son necesarios para una DPN ya que el compuesto para la formación 55 de patrones es transportado al sustrato por medio de transporte capilar (ver la Figura 1). El medio de transporte forma un menisco que cierra la brecha entre la punta y el sustrato (ver la Figura 1). En consecuencia, la punta está "en contacto" con el sustrato cuando está lo suficientemente cerca de tal manera que se forme este menisco. Un To carry out a DPN, the coated tip is contacted with a substrate. Both the pattern compound and a means of transport are necessary for a DPN since the pattern formation compound 55 is transported to the substrate by capillary transport (see Figure 1). The means of transport forms a meniscus that closes the gap between the tip and the substrate (see Figure 1). Consequently, the tip is "in contact" with the substrate when it is close enough so that this meniscus is formed. A

medio de transporte adecuado incluye agua, hidrocarburos (por ejemplo, hexano), y solventes en los cuales son solubles los compuestos para patronamiento (por ejemplo, el solvente utilizado para recubrir la punta - ver más arriba). Se puede lograr escribir más rápido con la punta por medio del uso del medio de transporte en el cual es más soluble el compuesto para patronamiento. Suitable transport medium includes water, hydrocarbons (for example, hexane), and solvents in which the standards compounds are soluble (for example, the solvent used to coat the tip - see above). It is possible to write faster with the tip by means of the use of the transport means in which the pattern compound is more soluble.

Se pueden utilizar puntas individuales para escribir un patrón utilizando un AFM o un dispositivo similar. Como se 5 conoce en el arte, únicamente algunas puntas para STM y NSOM pueden ser utilizadas en un AFM, y las puntas para STM y NSOM que pueden ser utilizadas en un AFM se encuentran comercialmente disponibles. Se pueden aplicar dos o más compuestos diferentes para patronamiento al mismo sustrato para formar patrones (el mismo o diferente) de los diferentes compuestos por medio de la remoción de la primera punta recubierta con un primer compuesto para patronamiento y reemplazarla con otra punta recubierta con un compuesto diferente para 10 patronamiento. Alternativamente, se pueden utilizar una variedad de puntas en un solo dispositivo para escribir una pluralidad de patrones (el mismo patrón o diferentes patrones) sobre un sustrato utilizando el mismo o diferentes compuestos para patronamiento. Ver, por ejemplo, la patente estadounidense No. 5.666.190, que describe un dispositivo que comprende múltiples voladizos y puntas para patronamiento en un sustrato. Individual tips can be used to write a pattern using an AFM or similar device. As is known in the art, only some tips for STM and NSOM can be used in an AFM, and the tips for STM and NSOM that can be used in an AFM are commercially available. Two or more different compounds can be applied for pattern to the same substrate to form patterns (the same or different) of the different compounds by removing the first tip coated with a first pattern compound and replacing it with another tip coated with a different compound for 10 pattern. Alternatively, a variety of tips can be used in a single device to write a plurality of patterns (the same pattern or different patterns) on a substrate using the same or different pattern compounds. See, for example, U.S. Patent No. 5,666,190, which describes a device comprising multiple overhangs and tips for patterning on a substrate.

Cuando dos o más patrones y/o dos o más compuestos para formar patrones (en los mismos o en diferentes 15 patrones) se aplican a un solo sustrato, se utiliza un sistema de posicionamiento (registro) para alinear los patrones y/o los compuestos para patronamiento entre sí y/o con relación a marcas de alineación seleccionadas. Por ejemplo, se aplican dos o más marcas de alineación, que pueden ser representadas por métodos normales de representación con el AFM al sustrato por medio de DPN u otra técnica litográfica (tal como fotolitografía o litografía con haz de electrones). Las marcas de alineación pueden ser formas simples, tales como una cruz o un rectángulo. Se obtiene 20 una mejor resolución hacienda las marcas de alineación utilizando DPN. Si se utiliza DPN, se hacen preferiblemente las marcas de alineación con compuestos para patronamiento que forman enlaces covalentes fuertes con el sustrato. El mejor compuesto para formar las marcas de alineación sobre sustratos de oro es el ácido 16-mercaptohexadecanoico. Las marcas de alineación son representadas por medio de métodos normales del AFM (tales como la formación de imágenes con el AFM de fuerza lateral, la formación de imágenes de topografía del AFM 25 y la formación de imágenes del AFM en modo sin contacto), preferiblemente utilizando una punta de SPM recubierta con un compuesto para patronamiento para la elaboración de un patrón deseado. Por esta razón, los compuestos para patronamiento utilizados para elaborar las marcas de alineación no deben reaccionar con los otros compuestos para patronamiento que van a ser utilizados para elaborar los patrones deseados y no deben ser destruidos por la formación posterior de patrones con DPN. Utilizando los datos para formación de imágenes, se pueden calcular los 30 parámetros apropiados (posición y orientación) utilizando programas simples de computador (por ejemplo, una hoja de cálculo de Excel de Microsoft), y el(los) patrón(es) deseados depositados sobre el sustrato utilizando los parámetros calculados. Virtualmente pueden posicionarse un número infinito de patrones y/o de compuestos para patronamiento utilizando las marcas de alineación ya que el sistema está basado en el cálculo de posiciones y orientaciones con relación a las marcas de alineación. Para obtener los mejores resultados, el sistema de 35 posicionamiento de la punta del SPM que es utilizado debe ser estable y no tener problemas de deriva. Un sistema de posicionamiento del AFM que reúne estos estándares es el escáner de tubo piezoeléctrico de 100 micrómetros disponible con Park Scientific. Proporciona un posicionamiento estable con resolución a escala nanométrica. When two or more patterns and / or two or more compounds to form patterns (in the same or in different patterns) are applied to a single substrate, a positioning system (registration) is used to align the patterns and / or compounds for patterning with each other and / or in relation to selected alignment marks. For example, two or more alignment marks are applied, which can be represented by normal methods of representation with the AFM to the substrate by means of DPN or other lithographic technique (such as photolithography or electron beam lithography). Alignment marks can be simple shapes, such as a cross or a rectangle. A better resolution is obtained by making the alignment marks using DPN. If DPN is used, alignment marks are preferably made with pattern compounds that form strong covalent bonds with the substrate. The best compound to form alignment marks on gold substrates is 16-mercaptohexadecanoic acid. Alignment marks are represented by normal AFM methods (such as imaging with lateral force AFM, topography imaging of AFM 25 and imaging of AFM in non-contact mode), preferably using an SPM tip coated with a pattern compound for the elaboration of a desired pattern. For this reason, the patterning compounds used to make the alignment marks must not react with the other patterning compounds that are to be used to make the desired patterns and must not be destroyed by the subsequent formation of DPN patterns. Using the data for imaging, the appropriate 30 parameters (position and orientation) can be calculated using simple computer programs (for example, a Microsoft Excel spreadsheet), and the desired pattern (s) deposited on the substrate using the calculated parameters. Virtually an infinite number of patterns and / or compounds can be positioned for patterns using the alignment marks since the system is based on the calculation of positions and orientations in relation to the alignment marks. For best results, the SPM tip positioning system that is used must be stable and have no drift problems. An AFM positioning system that meets these standards is the 100 micron piezoelectric tube scanner available with Park Scientific. It provides stable positioning with nanometric scale resolution.

También se puede utilizar DPN en un formato nanograficador que tiene una serie de pozos a escala micrométrica (u otros contenedores) que contienen una pluralidad de diferentes compuestos para patronamiento y soluciones de 40 enjuague adyacentes al sustrato. Se puede sumergir la punta dentro de un pozo que contiene un compuesto para patronamiento para recubrir la punta, y se utiliza la punta recubierta para aplicar un patrón para el sustrato. Luego se enjuaga la punta sumergiéndola en un pozo de enjuague o en una serie de pozos de enjuague. La punta enjuagada se sumerge en otro pozo para ser recubierta con un segundo compuesto para patronamiento y se la utiliza luego para aplicar un patrón al sustrato con el segundo compuesto para patronamiento. Se alinean los patrones como se 45 describe en los párrafos anteriores. Se puede repetir el proceso de recubrimiento de la punta con un compuesto para patronamiento, aplicando un patrón al sustrato con este compuesto para patronamiento, y enjuagando la punta, tantas veces como se desee, y se puede automatizar todo el proceso utilizando un software apropiado. DPN can also be used in a nanograph format that has a series of micrometric scale wells (or other containers) that contain a plurality of different patterning compounds and rinse solutions adjacent to the substrate. The tip can be dipped into a well containing a pattern compound to coat the tip, and the coated tip is used to apply a pattern to the substrate. The tip is then rinsed by dipping it in a rinsing well or in a series of rinsing wells. The rinsed tip is immersed in another well to be coated with a second pattern compound and then used to apply a pattern to the substrate with the second pattern compound. The patterns are aligned as described in the previous paragraphs. The process of coating the tip with a pattern compound can be repeated, applying a pattern to the substrate with this pattern compound, and rinsing the tip, as many times as desired, and the entire process can be automated using appropriate software.

También se puede utilizar DPN para aplicar un segundo compuesto para patronamiento a un primer compuesto para patronamiento que ya ha sido aplicado a un sustrato, ya sea por medio de DPN o de otro método. Se escoge el 50 segundo compuesto para patronamiento de tal manera que reaccione químicamente o bien se combine en forma estable (por ejemplo, por hibridación de dos hebras complementarias de ácido nucleico) con el primer compuesto para patronamiento. Ver, por ejemplo, Dubois y Nuzzo, Annu. Rev. Phys. Chem., 43, 437 - 63 (1992); Yan et al., Langmuir, 15, 1208 - 1214 (1999); Lahiri et al., Langmuir, 15, 2055 - 2060 (1999); y Huck et al., Langmuir, 15, 6862 - 6867 (1999). Como con una DPN llevada a cabo directamente sobre un sustrato, se requieren tanto el segundo 55 compuesto para patronamiento como un medio de transporte, ya que el segundo compuesto para patronamiento es transportado al primer compuesto para patronamiento por medio de transporte capilar (ver más arriba). Se pueden aplicar un tercero, un cuarto, etc., compuestos para la formación de patrones al primer compuesto para patronamiento, o a otros compuestos para patronamiento, ya sea sobre el sustrato. Además, se pueden aplicar compuestos adicionales para la formación de patrones para formar múltiples capas de compuestos para 60 DPN can also be used to apply a second pattern compound to a first pattern compound that has already been applied to a substrate, either by means of DPN or another method. The second pattern compound is chosen in such a way that it reacts chemically or is stably combined (for example, by hybridization of two complementary strands of nucleic acid) with the first pattern compound. See, for example, Dubois and Nuzzo, Annu. Rev. Phys. Chem., 43, 437-63 (1992); Yan et al., Langmuir, 15, 1208-1214 (1999); Lahiri et al., Langmuir, 15, 2055-2060 (1999); and Huck et al., Langmuir, 15, 6862-6867 (1999). As with a DPN carried out directly on a substrate, both the second pattern compound and a transport medium are required, since the second pattern compound is transported to the first pattern compound by capillary transport (see above). ). A third, a fourth, etc., compounds for pattern formation can be applied to the first pattern compound, or to other pattern compounds, either on the substrate. In addition, additional compounds for pattern formation can be applied to form multiple layers of compounds for

patronamiento. Cada uno de estos compuestos adicionales para la formación de patrones pueden ser iguales o diferentes a los otros compuestos para la formación de patrones, y cada una de las múltiples capas puede ser igual o diferente a las otras capas y pueden estar compuestas de uno o más compuestos diferentes para la formación de patrones. pattern Each of these additional compounds for pattern formation may be the same or different from the other compounds for pattern formation, and each of the multiple layers may be the same or different from the other layers and may be composed of one or more Different compounds for pattern formation.

Además, se puede usar DPN en combinación con otras técnicas litográficas. Por ejemplo, se puede utilizar DPN 5 junto con impresión por microcontacto y las otras técnicas litográficas discutidas en la sección de Antecedentes más arriba. In addition, DPN can be used in combination with other lithographic techniques. For example, DPN 5 can be used in conjunction with microcontact printing and the other lithographic techniques discussed in the Background section above.

Diferentes parámetros afectan la resolución de la DPN, y su resolución final aún no está clara. Primero, el tamaño de grano del sustrato afecta la resolución de la DPN así como la textura del papel controla la resolución de la escritura convencional. Como se muestra en el Ejemplo 1 más abajo, se ha utilizado DPN para elaborar líneas de 30 nm de 10 ancho sobre un sustrato particular de oro. Este tamaño es el diámetro promedio de grano del sustrato de oro, y representa el límite de resolución de la DPN sobre este tipo de sustrato. Se espera que se obtenga una mejor resolución utilizando substratos más suaves (menor tamaño de grano), tales como el silicio. En realidad, utilizando otro sustrato de oro más suave, se incrementó la resolución hasta 15 nm (ver el Ejemplo 4). Different parameters affect the resolution of the DPN, and its final resolution is still unclear. First, the grain size of the substrate affects the resolution of the DPN as well as the texture of the paper controls the resolution of the conventional writing. As shown in Example 1 below, DPN has been used to make 30 nm lines of 10 width on a particular gold substrate. This size is the average grain diameter of the gold substrate, and represents the DPN resolution limit on this type of substrate. A better resolution is expected to be obtained using softer substrates (smaller grain size), such as silicon. Actually, using another softer gold substrate, the resolution was increased to 15 nm (see Example 4).

Segundo, quimisorción, enlace covalente y autoensamblaje, todos actúan para limitar la difusión de las moléculas 15 después de la deposición. En contraste, compuestos, tales como el agua, que no se anclan al sustrato, forman únicamente patrones metaestables de resolución pobre (Ver Piner et al., Langmuir, 13:6864 (1997)) y no pueden ser utilizados. Second, chemisorption, covalent bonding and self-assembly, all act to limit the diffusion of molecules 15 after deposition. In contrast, compounds, such as water, that do not anchor to the substrate, form only metastable patterns of poor resolution (See Piner et al., Langmuir, 13: 6864 (1997)) and cannot be used.

Tercero, el tiempo e contacto del sustrato con la punta y, por lo tanto, la velocidad de barrido influyen sobre la resolución de la DPN. Velocidades más altas de barrido y un número más pequeño de trazas producen líneas más 20 estrechas. Third, the time and contact of the substrate with the tip and, therefore, the scanning speed influence the resolution of the DPN. Higher scan speeds and a smaller number of traces produce narrower lines.

Cuarto, la velocidad de transporte del compuesto para patronamiento desde la punta hasta el sustrato afecta la resolución. Por ejemplo, utilizando agua como medio de transporte, se ha encontrado que la humedad relativa afecta la resolución del proceso litográfico. Por ejemplo, un ancho de línea de 30 nm (Figura 2C) requiere de 5 minutos para generarse en un ambiente de humedad relativa del 34%, mientras que una línea de 100 nm (Figura 2D) 25 requiere de 1,5 minutos para generarse en un ambiente de humedad relativa el 42%. Se sabe que el tamaño del menisco de agua que une la punta y el sustrato depende de la humedad relativa (Piner et al., Langmuir, 13:6864 (1997)), y el tamaño del menisco de agua afecta la velocidad de transporte del compuesto para la formación de patrones hacia el sustrato. Además, cuando se utiliza una punta húmeda, el menisco de agua que contiene solvente residual es el medio de transporte, y la velocidad de transporte se afecta también por medio de las propiedades del 30 solvente. Fourth, the transport speed of the pattern compound from the tip to the substrate affects the resolution. For example, using water as a means of transport, it has been found that relative humidity affects the resolution of the lithographic process. For example, a line width of 30 nm (Figure 2C) requires 5 minutes to be generated in a relative humidity environment of 34%, while a 100 nm line (Figure 2D) 25 requires 1.5 minutes to be generated. in an environment of relative humidity 42%. It is known that the size of the water meniscus that joins the tip and the substrate depends on the relative humidity (Piner et al., Langmuir, 13: 6864 (1997)), and the size of the water meniscus affects the transport speed of the compound for the formation of patterns towards the substrate. In addition, when a wet tip is used, the water meniscus containing residual solvent is the means of transport, and the transport speed is also affected by the properties of the solvent.

Quinto, la agudeza de la punta también afecta la resolución de la DPN. Por lo tanto, se espera obtener una mejor resolución utilizando puntas más agudas (por ejemplo, cambiando las puntas frecuentemente, limpiando las puntas antes de recubrirlas, y fijando estructuras agudas (tal como nanotubos de carbono) a los extremos de las puntas). Fifth, the sharpness of the tip also affects the resolution of the DPN. Therefore, it is expected to obtain a better resolution using sharper tips (for example, changing the tips frequently, cleaning the tips before coating them, and fixing sharp structures (such as carbon nanotubes) to the ends of the tips).

En resumen, DPN es un método sencillo pero poderoso para transportar moléculas desde las puntas del SPM a los 35 sustratos con resoluciones comparables a aquellas logradas con métodos litográficos competitivos mucho más costosos y sofisticados, tales como la litografía de haz de electrones. DPN es una herramienta útil para crear y hacer funcionales estructuras a escala micro y a escala nano. Por ejemplo, se puede utilizar DPN en la fabricación de microsensores, microrreactores, arreglos combinatorios, sistemas micromecánicos, sistemas microanalíticos, biosuperficies, biomateriales, sistemas microelectrónicos, microópticos, y dispositivos nanoelectrónicos. Ver, por 40 ejemplo, Xia y Whitesides, Angew. Chem. Int. Ed, 37, 550 - 575 (1998). DPN debe ser especialmente útil para hacer funcionales en forma detallada dispositivos a escala nano preparados por medio de métodos litográficos más convencionales. Ver Reed et al., Science, 278:252 (1997); Feldheim et al., Chem. Soc. Rev., 27:1 (1998). In summary, DPN is a simple but powerful method to transport molecules from the tips of the SPM to the 35 substrates with resolutions comparable to those achieved with much more expensive and sophisticated competitive lithographic methods, such as electron beam lithography. DPN is a useful tool for creating and making functional structures at micro and nano scales. For example, DPN can be used in the manufacture of microsensors, microreactors, combinatorial arrangements, micromechanical systems, microanalytical systems, biosurfaces, biomaterials, microelectronic, microoptic, and nanoelectronic devices. See, for example, Xia and Whitesides, Angew. Chem. Int. Ed, 37, 550-575 (1998). DPN must be especially useful for making nano-scale devices prepared in detail using more conventional lithographic methods. See Reed et al., Science, 278: 252 (1997); Feldheim et al., Chem. Soc. Rev., 27: 1 (1998).

Los kits para llevar a cabo DPN incluyen uno o más sustratos y una o más puntas de SPM. Los sustratos y las puntas son aquellas descritas anteriormente. Las puntas pueden estar recubiertas con un compuesto para 45 patronamiento o pueden no estar recubiertas. Si las puntas no están recubiertas, el kit puede incluir además uno o más contenedores, cada uno con un compuesto para patronamiento. Los compuestos para patronamiento son aquellos descritos más arriba. Se puede utilizar cualquier contenedor adecuado, tal como un vial, tubo o recipiente. El kit puede incluir además materiales para la formación de una capa adhesiva delgada sólida para mejorar la fisisorción de los compuestos para patronamiento a las puntas como se describió más arriba (tal como un 50 contenedor de titanio o de cromo), materiales útiles para el recubrimiento de las puntas con los compuestos para patronamiento (tal como solventes para los compuestos para patronamiento o substratos sólidos para escaneo de contacto directo), y/o materiales para llevar a cabo litografía por medio de métodos diferentes a la DPN (ver la sección de Antecedentes y las referencias citadas allí). Finalmente, el kit puede incluir otros reactivos e ítems útiles para llevar a cabo la DPN o cualquier otro método litográfico, tal como reactivos, vasos de precipitados, viales, etc. 55 The kits for carrying out DPN include one or more substrates and one or more SPM tips. The substrates and tips are those described above. The tips may be coated with a pattern compound or they may not be coated. If the tips are not coated, the kit may also include one or more containers, each with a pattern compound. The compounds for pattern are those described above. Any suitable container, such as a vial, tube or container, can be used. The kit may also include materials for the formation of a solid thin adhesive layer to improve the fisisorption of the patterning compounds as described above (such as a titanium or chrome container), materials useful for coating of the tips with the compounds for standardization (such as solvents for the compounds for standardization or solid substrates for direct contact scanning), and / or materials for carrying out lithography by methods other than the DPN (see Background section and references cited there). Finally, the kit may include other reagents and items useful for carrying out the DPN or any other lithographic method, such as reagents, beakers, vials, etc. 55

Como se observó más arriba, cuando se opera un AFM al aire, se condensa agua entre la punta y la superficie y luego es transportada por medio de capilaridad mientras se escanea la punta a través de la superficie. Este capilar lleno, y la fuerza capilar asociada con él, impiden significativamente la operación del AFM y afectan sustancialmente el proceso de formación de imágenes. As noted above, when an AFM is operated in the air, water condenses between the tip and the surface and is then transported by capillarity while the tip is scanned across the surface. This full capillary, and the capillary force associated with it, significantly impede the operation of the AFM and substantially affect the imaging process.

Sorprendentemente, se ha encontrado que las puntas del AFM recubiertas con ciertos compuestos hidrófobos 5 exhiben una mayor habilidad para formar imágenes de substratos al aire por medio del AFM comparadas con las puntas no recubiertas. La razón para esto es que las moléculas hidrófobas reducen el tamaño del menisco de agua formado y reducen efectivamente la fricción. En consecuencia, la resolución del AFM al aire se incrementa utilizando una punta recubierta, comparado con el uso de una punta no recubierta. Por lo tanto, se pueden utilizar las puntas recubiertas con las moléculas hidrófobas como un tratamiento previo general para las puntas del AFM para llevar a 10 cabo una AFM al aire. Surprisingly, it has been found that AFM tips coated with certain hydrophobic compounds 5 exhibit a greater ability to form images of airborne substrates by means of AFM compared to uncoated tips. The reason for this is that hydrophobic molecules reduce the size of the water meniscus formed and effectively reduce friction. Consequently, the resolution of the AFM in the air is increased using a coated tip, compared to the use of an uncoated tip. Therefore, the tips coated with the hydrophobic molecules can be used as a general pretreatment for the tips of the AFM to carry out an AFM in the air.

Los compuestos hidrófobos útiles para recubrir puntas de AFM para llevar a cabo una AFM al aire deben formar un recubrimiento delgado uniforme sobre la superficie de la punta, no deben enlazarse covalentemente al sustrato sobre el cual se está formando la imagen o a la punta, deben enlazarse a la punta más fuertemente que al sustrato, y deben permanecer sólidos a la temperatura de operación del AFM. Los compuestos hidrófobos adecuados 15 incluyen a aquellos compuestos hidrófobos descritos más arriba para uso como compuestos para patronamiento, siempre y cuando tales compuestos hidrófobos para patronamiento no se usen para recubrir puntas del AFM que sean utilizadas para formar la imagen de un sustrato correspondiente para el compuesto para patronamiento o para recubrir puntas de AFM que sean elaboradas de, o recubiertas con, materiales útiles como el sustrato correspondiente para el compuesto para patronamiento. Los compuestos hidrófobos preferidos para la mayoría de 20 los substratos son aquellos que tienen la fórmula R4NH2, en donde R4 es un alquilo de fórmula CH3(CH2)n o un arilo, y n es 0 - 30, preferiblemente 10 - 20 (ver la discusión de los compuestos para patronamiento más arriba). Se prefiere particularmente 1-dodecilamina para las temperaturas de operación del AFM por debajo de 74°F (aproximadamente 23,3°C). Hydrophobic compounds useful for coating AFM tips to perform an AFM in the air must form a uniform thin coating on the surface of the tip, they must not covalently bond to the substrate on which the image is being formed or to the tip, they must bond to the tip more strongly than to the substrate, and they must remain solid at the operating temperature of the AFM. Suitable hydrophobic compounds 15 include those hydrophobic compounds described above for use as patterning compounds, as long as such hydrophobic patterning compounds are not used to coat AFM tips that are used to form the image of a corresponding substrate for the compound. for patterning or for coating AFM tips that are made of, or coated with, materials useful as the corresponding substrate for the patterning compound. Preferred hydrophobic compounds for most of the substrates are those having the formula R4NH2, wherein R4 is an alkyl of formula CH3 (CH2) not an aryl, and n is 0-30, preferably 10-20 (see discussion of the compounds for standardization above). Particularly preferred is 1-dodecylamine for the operating temperatures of the AFM below 74 ° F (approximately 23.3 ° C).

El AFM al aire que utiliza cualquier punta de AFM puede ser mejorado recubriendo la punta del AFM con los 25 compuestos hidrófobos descritos en el párrafo anterior. Las puntas adecuadas del AFM incluyen a aquellas descritas más arriba para uso en DPN. The AFM in the air that uses any AFM tip can be improved by coating the AFM tip with the 25 hydrophobic compounds described in the previous paragraph. Suitable AFM tips include those described above for use in DPN.

Las puntas del AFM pueden ser recubiertas con los compuestos hidrófobos en una variedad de formas. Los métodos adecuados incluyen a aquellos descritos más arriba para recubrimiento de las puntas del AFM con compuestos para patronamiento para uso en DPN. Preferiblemente, la punta del AFM se recubre con un compuesto hidrófobo 30 sumergiendo simplemente la punta dentro de una solución del compuesto durante un tiempo suficiente para recubrir la punta y luego secar la punta recubierta con un gas inerte, todo como se describió más arriba para recubrimiento de una punta con un compuesto para patronamiento. The tips of the AFM can be coated with hydrophobic compounds in a variety of ways. Suitable methods include those described above for coating the tips of the AFM with patterning compounds for use in DPN. Preferably, the AFM tip is coated with a hydrophobic compound 30 by simply dipping the tip into a solution of the compound for a time sufficient to coat the tip and then dry the coated tip with an inert gas, all as described above for coating. of a tip with a pattern compound.

Después de recubrir la punta, se lleva a cabo la AFM de la misma forma como se haría si las puntas no estuvieran recubiertas. No se ha considerado necesario hacer cambios en los procedimientos de AFM. 35 After coating the tip, the AFM is carried out in the same manner as would be done if the tips were not coated. It has not been considered necessary to make changes in the AFM procedures. 35

Ejemplos Examples

Ejemplo 1: Nanolitografía de "Pluma de Inmersión" Con Alcanotioles Sobre Un Sustrato de Oro Example 1: "Immersion Pen" Nanolithography With Alcanothiols on a Gold Substrate

La transferencia de 1-octadecanotiol (ODT) a superficies de oro (Au) es un sistema que ha sido estudiado extensamente. Ver Bain et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 28:506 (1989); A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films: From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly (AcademicPress, Boston, 1991); Dubois et al., Annu. Rev. 40 Phys. Chem., 43:437 (1992); Bishop et al., Curr. Opin. Coll. Interf. Sci., 1:127 (1996); Alves et al., J. Am. Chem. Soc., 114:1222 (1992). El Au que tiene esta molécula moderadamente estable al aire inmovilizada sobre él puede ser fácilmente diferenciada del Au no modificado por medio de microscopía de fuerza lateral (LFM). The transfer of 1-octadecanothiol (ODT) to gold surfaces (Au) is a system that has been studied extensively. See Bain et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 28: 506 (1989); A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films: From Langmuir-Blodgett to Self-Assembly (AcademicPress, Boston, 1991); Dubois et al., Annu. Rev. 40 Phys. Chem., 43: 437 (1992); Bishop et al., Curr. Opin. Coll. Interf. Sci., 1: 127 (1996); Alves et al., J. Am. Chem. Soc., 114: 1222 (1992). The Au that has this molecule moderately stable to the air immobilized on it can be easily differentiated from the unmodified Au by means of lateral force microscopy (LFM).

Cuando se pone en contacto una punta de AFM recubierta con ODT con una superficie de la muestra, el ODT fluye dese la punta hasta la muestra por acción capilar, al igual que una pluma de inmersión (Figura 1). Este proceso ha 45 sido estudiado utilizando una punta convencional de AFM sobre substratos de película delgada que fueron preparados por evaporación térmica de 300 Å de Au policristalino sobre mica a temperatura ambiente. Se utilizó un instrumento AFM de Park Scientific Modelo CP para llevar a cabo todos los experimentos. Se encerró el escáner en una cámara de aislamiento de vidrio, y se midió la humedad relativa con un higrómetro. Todas las mediciones de humedad tienen un error absoluto de ±5%. Se recubrió una punta de nitruro de silicio (Park Scientific, Microlever A) 50 con ODT sumergiendo el voladizo en una solución saturada de ODT en acetonitrilo durante 1 minuto. El voladizo fue secado soplado con difluoroetano comprimido antes de utilizarlo. When an ODM-coated AFM tip is contacted with a sample surface, the ODT flows from the tip to the sample by capillary action, just like an immersion pen (Figure 1). This process has been studied using a conventional AFM tip on thin film substrates that were prepared by thermal evaporation of 300 Å of Polycrystalline Au over mica at room temperature. A Park Scientific Model CP AFM instrument was used to carry out all the experiments. The scanner was enclosed in a glass isolation chamber, and relative humidity was measured with a hygrometer. All humidity measurements have an absolute error of ± 5%. A silicon nitride tip (Park Scientific, Microlever A) 50 was coated with ODT by dipping the overhang in a saturated solution of ODT in acetonitrile for 1 minute. The cantilever was dried blown with compressed difluoroethane before use.

Una demostración simple del proceso DPN involucró el barrido de gráficos de mapa de bits de una punta que fue preparada de esta forma a través de una sección de 1 μm por 1 μm de un sustrato de Au (Figura 2A). Una imagen A simple demonstration of the DPN process involved scanning bitmap graphics of a tip that was prepared in this way through a section of 1 μm by 1 μm of an Au substrate (Figure 2A). An image

de LFM de esta sección dentro de un área mayor de barrido (3 μm por 3 μm) mostró dos áreas de diferente contraste (Figura 2A). El área oscura interior, o región de menor fuerza lateral, era una monocapa depositada de ODT, y el área exterior más clara era Au descubierto. LFM of this section within a larger scanning area (3 μm by 3 μm) showed two areas of different contrast (Figure 2A). The inner dark area, or region of least lateral force, was a monolayer deposited with ODT, and the lighter outer area was discovered Au.

La formación de monocapas autoensambladas de alta calidad (SAM) se presentó cuando se llevó a cabo el proceso de deposición sobre Au(111)/mica, que fue preparado por recocido de los substratos de película delgada de Au a 5 300°C durante 3 horas. Alves et al., J. Am. Chem. Soc., 114:1222 (1992). En este caso, fue posible obtener una imagen de enrejado resuelto de un SAM con ODT (Figura 2B). El parámetro de enrejado hexagonal de 5.0 ± 0.2 Å se compara bien con los valores reportados para las SAM de ODT sobre Au(111) (Id.) y muestra que ODT, en vez de algún otro adsorbato (agua o acetonitrilo), fue trasportado desde la punta hasta el sustrato. The formation of high quality self-assembled monolayers (SAM) occurred when the deposition process on Au (111) / mica was carried out, which was prepared by annealing the thin film substrates of Au at 5 300 ° C for 3 hours. Alves et al., J. Am. Chem. Soc., 114: 1222 (1992). In this case, it was possible to obtain a resolved lattice image of a SAM with ODT (Figure 2B). The hexagonal lattice parameter of 5.0 ± 0.2 Å compares well with the reported values for ODT SAMs over Au (111) (Id.) And shows that ODT, instead of some other adsorbate (water or acetonitrile), was transported from the tip to the substrate.

Aunque los experimentos llevados a cabo sobre Au(111)/mica proporcionaron importante información acerca de la 10 identidad química de las especies transportadas en estos experimentos, Au(111)/mica es un sustrato pobre para DPN. Los profundos valles alrededor de las pequeñas facetas de Au(111) hacen difícil dibujar largas líneas contiguas (micrómetros) con anchos de nanómetros. Although the experiments carried out on Au (111) / mica provided important information about the chemical identity of the species transported in these experiments, Au (111) / mica is a poor substrate for DPN. The deep valleys around the small facets of Au (111) make it difficult to draw long contiguous lines (micrometers) with nanometer widths.

Los sustratos no recocidos de Au son relativamente desiguales (raíz cuadrada media de la rugosidad ≈ 2 nm), pero se podrían depositar líneas de 30 nm por medio de DPN (Figura 2C). Esta distancia es el diámetro promedio de 15 grano de Au de los substratos de película delgada y representa el límite de resolución de DPN sobre este tipo de sustrato. La línea con base en moléculas de 30 nm preparadas sobre este tipo de sustrato era discontinua y seguía los bordes de grano del Au. Podrían dibujarse líneas más suaves y más contiguas incrementando el ancho de la línea a 100 nm (Figura 2D) o presumiblemente utilizando un sustrato de Au más suave. El ancho de la línea depende de la velocidad de barrido de la punta y de la velocidad de transporte del alcanotiol de la punta al sustrato 20 (la humedad relativa puede cambiar la velocidad de transporte). Velocidades de barrido más rápidas y un menor número de trazas producen líneas más estrechas. Au's annealed substrates are relatively uneven (mean square root of roughness nm 2 nm), but 30 nm lines could be deposited using DPN (Figure 2C). This distance is the average diameter of Au 15 grains of thin film substrates and represents the DPN resolution limit on this type of substrate. The line based on 30 nm molecules prepared on this type of substrate was discontinuous and followed the grain edges of the Au. Smoother and more contiguous lines could be drawn by increasing the width of the line to 100 nm (Figure 2D) or presumably using a softer Au substrate. The width of the line depends on the scanning speed of the tip and the transport speed of the alkanothiol from the tip to the substrate 20 (relative humidity can change the transport speed). Faster sweeping speeds and fewer traces produce narrower lines.

Se utilizó también DPN para preparar rasgos moleculares de punto para demostrar las propiedades de difusión de la "tinta" (Figuras 3A y 3B). Se puso en contacto la punta recubierta con ODT (punto de referencia = 1 nN) con el sustrato de Au durante un período de tiempo establecido. Por ejemplo, se generaron puntos de ODT de 0,66 μm, 25 0,88 μm, y 1,6 μm de diámetro manteniendo la punta en contacto con la superficie durante 2, 4, y 16 minutos, respectivamente (izquierda a derecha, Figura 3A). La apariencia uniforme de los puntos probablemente refleja un flujo uniforme de ODT en todas las direcciones dese la punta hasta la superficie. Se obtuvieron imágenes opuestas de contraste por deposición de puntos de un derivado de alcanotiol, ácido 16-mercaptohexadecanoico en una forma análoga (Figura 3B). Esto no solamente proporciona evidencia adicional de que las moléculas son transportadas 30 desde la punta hasta la superficie pero también demuestra la generalidad molecular de DPN. DPN was also used to prepare molecular point features to demonstrate the diffusion properties of the "ink" (Figures 3A and 3B). The ODT coated tip (reference point = 1 nN) was contacted with the Au substrate for a set period of time. For example, ODT points of 0.66 μm, 25 0.88 μm, and 1.6 μm in diameter were generated keeping the tip in contact with the surface for 2, 4, and 16 minutes, respectively (left to right, Figure 3A). The uniform appearance of the points probably reflects a uniform flow of ODT in all directions from the tip to the surface. Opposite contrast images were obtained by deposition of points of a derivative of alkanothiol, 16-mercaptohexadecanoic acid in an analogous form (Figure 3B). This not only provides additional evidence that the molecules are transported from the tip to the surface but also demonstrates the molecular generality of DPN.

Podrían generarse disposiciones y redes además de líneas individuales y puntos. Se generó una disposición de veinticinco puntos de ODT de 0,46 μm de diámetro espaciados 0,54 μm (Figura 3C) manteniendo en contacto una punta recubierta con ODT con la superficie (1 nM) durante 20 segundos con una humedad relativa del 45% sin movimiento lateral para formar cada punto. Se generó una red que consiste de ocho líneas que se cortan de 2 μm de 35 longitud y 100 nm de ancho (Figura 3D) barriendo la punta recubierta con ODT sobre una superficie de Au con una velocidad de barrido de 4 μm por segundo con una fuerza de 1 nN durante 1,5 minutos para formar cada línea. Arrangements and networks could be generated in addition to individual lines and points. An arrangement of twenty-five ODT points of 0.46 μm in diameter spaced 0.54 μm (Figure 3C) was generated by keeping an ODT-coated tip in contact with the surface (1 nM) for 20 seconds with a relative humidity of 45% No lateral movement to form each point. A network was generated consisting of eight lines that are cut 2 μm 35 length and 100 nm wide (Figure 3D) sweeping the tip coated with ODT on an Au surface with a scanning speed of 4 μm per second with a force 1 nN for 1.5 minutes to form each line.

Ejemplo 2: Nanolitografía de "Pluma de Inmersión" Example 2: "Immersion Pen" Nanolithography

Un gran número de compuestos y substratos han sido exitosamente utilizados en DPN. Están enlistados más abajo en la Tabla 1, junto con los posibles usos para las combinaciones de compuestos y substratos. 40 A large number of compounds and substrates have been successfully used in DPN. They are listed below in Table 1, together with the possible uses for combinations of compounds and substrates. 40

Se utilizaron puntas de AFM (Park Scientific): Las puntas eran puntas de silicio, puntas de nitruro de silicio, y puntas de nitruro de silicio recubiertas con una capa de 10 nm de titanio para mejorar la fisisorción de los compuestos para patronamiento. Se recubrieron las puntas de nitruro de silicio con el titanio por medio de deposición al vacío como se describe en Holland, Vacuum Deposition Of Thin Films (Wiley, New York, NY, 1956). Debe observarse que el recubrimiento de puntas de nitruro de silicio con titanio embota las puntas y disminuye la resolución de la DPN. Sin 45 embargo, las puntas recubiertas de titanio son útiles cuando se utiliza agua como disolvente para un compuesto para patronamiento. La DPN llevada a cabo con puntas de nitruro de silicio no recubiertas produjo la mejor resolución (tan baja como aproximadamente 10 nm). AFM (Park Scientific) tips were used: The tips were silicon tips, silicon nitride tips, and silicon nitride tips coated with a 10 nm layer of titanium to improve the fisisorption of the patterning compounds. Silicon nitride tips were coated with titanium by vacuum deposition as described in Holland, Vacuum Deposition Of Thin Films (Wiley, New York, NY, 1956). It should be noted that the coating of silicon nitride tips with titanium blunts the tips and decreases the resolution of the DPN. However, titanium coated tips are useful when water is used as a solvent for a standard compound. The DPN carried out with uncoated silicon nitride tips produced the best resolution (as low as approximately 10 nm).

Se prepararon substratos de película metálica enlistados en la Tabla 1 por deposición al vacío como se describe en Holland, Vacuum Deposition Of Thin Films (Wiley, New York, NY, 1956). Se obtuvieron substratos semiconductores 50 de Electronic Materials, Inc., Silicon Quest, Inc. MEMS Technology Applications Center, Inc., o Crystal Specialties, Inc. Metal film substrates listed in Table 1 were prepared by vacuum deposition as described in Holland, Vacuum Deposition Of Thin Films (Wiley, New York, NY, 1956). 50 semiconductor substrates were obtained from Electronic Materials, Inc., Silicon Quest, Inc. MEMS Technology Applications Center, Inc., or Crystal Specialties, Inc.

Se obtuvieron los compuestos para patronamiento enlistados en la Tabla 1 de Aldrich Chemical Co. Se obtuvieron los solventes enlistados en la Tabla 1 de Fisher Scientific. The standards compounds listed in Table 1 of Aldrich Chemical Co. were obtained. The solvents listed in Table 1 of Fisher Scientific were obtained.

Se recubrieron las puntas del AFM con los compuestos para patronamiento como se describe en el Ejemplo 1 (sumergiendo en una solución del compuesto para patronamiento seguido por secado con un gas inerte), por deposición de vapor o por barrido por contacto directo. El método del Ejemplo 1 produjo los mejores resultados. También, sumergiendo y secando las puntas múltiples veces se mejoraron adicionalmente los resultados. The AFM tips were coated with the patterning compounds as described in Example 1 (immersing in a solution of the patterning compound followed by drying with an inert gas), by vapor deposition or by direct contact scanning. The method of Example 1 produced the best results. Also, submerging and drying the tips multiple times the results were further improved.

Se recubrieron las puntas por medio de deposición de vapor como se describe en Sherman, Chemical Vapor 5 Deposition For Microelectronics: Principles, Technology And Applications (Noyes, Park Ridges, NJ, 1987). En resumen, se colocó un compuesto para patronamiento en forma pura (sólido o líquido, sin solvente) sobre un sustrato sólido (por ejemplo, vidrio o nitruro de silicio; obtenido de Fisher Scientific o MEMS Technology Application Center) en una cámara cerrada. Para compuestos que se oxidan al aire, se utilizó una cámara de vacío o una cámara llena de nitrógeno. Se posicionó la punta del AFM aproximadamente a 1 - 20 cm del compuesto para 10 patronamiento, dependiendo la distancia de la cantidad de material y del diseño de la cámara. Se calentó luego el compuesto hasta una temperatura a la cual se evapora, recubriendo de este modo la punta con el compuesto. Por ejemplo, se puede depositar vapor de 1-octadecanotiol a 60°C. El recubrimiento de las puntas por medio de deposición con vapor produjo capas uniformes delgadas de compuestos para patronamiento sobre las puntas y produjo resultados bastante confiables para DPN. 15 The tips were coated by vapor deposition as described in Sherman, Chemical Vapor 5 Deposition For Microelectronics: Principles, Technology And Applications (Noyes, Park Ridges, NJ, 1987). In summary, a compound for patterning in pure form (solid or liquid, without solvent) was placed on a solid substrate (eg glass or silicon nitride; obtained from Fisher Scientific or MEMS Technology Application Center) in a closed chamber. For compounds that oxidize in air, a vacuum chamber or a chamber full of nitrogen was used. The AFM tip was positioned approximately 1 - 20 cm from the pattern compound, depending on the distance of the amount of material and the design of the chamber. The compound was then heated to a temperature at which it evaporates, thereby coating the tip with the compound. For example, 1-octadecanothiol vapor can be deposited at 60 ° C. The coating of the tips by means of vapor deposition produced uniform thin layers of patterning compounds on the tips and produced quite reliable results for DPN. fifteen

Se recubrieron las puntas por medio de barrido por contacto directo por deposición de una gota de una solución saturada del compuesto para patronamiento sobre un sustrato sólido (por ejemplo, vidrio o nitruro de silicio; obtenido de Fisher Scientific o MEMS Technology Application Center). Después del secado, el compuesto para patronamiento formó una fase microcristalina sobre el sustrato. Para cargar el compuesto para patronamiento sobre la punta del AFM, se escaneó repetidamente la punta (velocidad de escaneo ~5Hz) a través de esta fase microcristalina. Aunque 20 este método era simple, no condujo a la mejor carga de la punta, ya que era difícil controlar la cantidad de compuesto para patronamiento transferida desde el sustrato hasta la punta. The tips were coated by direct contact scanning by deposition of a drop of a saturated solution of the patterning compound on a solid substrate (eg glass or silicon nitride; obtained from Fisher Scientific or MEMS Technology Application Center). After drying, the patterning compound formed a microcrystalline phase on the substrate. To load the pattern compound onto the AFM tip, the tip (scan speed ~ 5Hz) was repeatedly scanned through this microcrystalline phase. Although this method was simple, it did not lead to the best loading of the tip, since it was difficult to control the amount of pattern compound transferred from the substrate to the tip.

Se llevó a cabo una DPN como se describe en el Ejemplo 1 utilizando un AFM Park Scientific, Modelo CP, velocidad de barrido 5 - 10 Hz. Los tiempos de barrido estaban en el rango de 10 segundos hasta 5 minutos. Los patrones preparados incluyen rejillas, puntos, letras, y rectángulos. El ancho de las líneas de la rejilla y las líneas que 25 formaron las letras estaban en el rango de 15 nm a 250 nm, y los diámetros de los puntos individuales en el rango de 12 nm a 5 micrómetros. A DPN was carried out as described in Example 1 using an AFM Park Scientific, Model CP, scan rate 5-10 Hz. The scan times were in the range of 10 seconds to 5 minutes. Prepared patterns include grids, points, letters, and rectangles. The width of the grid lines and the lines that formed the letters were in the range of 15 nm to 250 nm, and the diameters of the individual points in the range of 12 nm to 5 micrometers.

Tabla 1 Table 1

Sustrato  Substratum
Compuesto para Formación de patrones/ Solvente(s) Aplicaciones Potenciales Comentarios y Referencias  Compound for Pattern Formation / Solvent (s) Potential Applications Comments and References

Au  Au
n-octadecanotiol/ acetonitrilo, etanol Investigación básica Estudio de fuerzas intermoleculares. Langmuir, 10, 3315 (1994)  n-octadecanothiol / acetonitrile, ethanol Basic research Study of intermolecular forces. Langmuir, 10, 3315 (1994)

Resistencia al grabado para microfabricación  Engraving resistance for microfabrication
Grabador: KCN/O2 (pH-14). J. Vac. Sci. Tech. B, 13, 1139 (1995)  Recorder: KCN / O2 (pH-14). J. Vac. Sci. Tech. B, 13, 1139 (1995)

dodecanotiol/ acetonitrilo, etanol  dodecanothiol / acetonitrile, ethanol
Electrónica molecular Recubrimiento Delgado para aislamiento sobre trozos de oro a escala nanométrica. Superlattices and Microstructures 18, 275 (1995)  Molecular electronics Thin coating for insulation on gold pieces on a nanometric scale. Superlattices and Microstructures 18, 275 (1995)

n-hexadecanotiol/ acetonitrilo, etanol  n-hexadecanothiol / acetonitrile, ethanol
Resistencia al grabado para microfabricación Grabador: KCN/O2 (pH-14). Langmuir, 15, 300 (1999)  Engraving resistance for microfabrication Recorder: KCN / O2 (pH-14). Langmuir, 15, 300 (1999)

n-docosanotiol/acetonitrilo, etanol  n-docosanothiol / acetonitrile, ethanol
Resistencia al grabado para microfabricación Grabador: KCN/O2 (pH-14). J. Vac. Sci. Technol. B, 13, 2846 (1995)  Engraving resistance for microfabrication Recorder: KCN / O2 (pH-14). J. Vac. Sci. Technol. B, 13, 2846 (1995)

11-mercapto-1-undecanol/ acetonitrilo, etanol  11-mercapto-1-undecanol / acetonitrile, ethanol
Funcionalización de la superficie Captura de grupos de SiO2  Functionalization of the surface Capture of SiO2 groups

ácido 16-mercapto-1-hexadecanóico / acetonitrilo, etanol  16-mercapto-1-hexadecanoic acid / acetonitrile, ethanol
Investigación básica Estudio de fuerzas intermoleculares. Langmuir 14, 1508 (1998)  Basic research Study of intermolecular forces. Langmuir 14, 1508 (1998)

Funcionalización de la superficie  Surface Functionalization
Captura de agrupaciones de SiO2, SnO2. J. Am. Chem. Soc., 114, 5221 (1992)  Capture of clusters of SiO2, SnO2. J. Am. Chem. Soc., 114, 5221 (1992)

octanoditiol/ acetonitrilo, etanol  octanedithiol / acetonitrile, ethanol
Investigación básica Estudio de fuerzas intermoleculares. Jpn. J. Appl. Phys. 37, L299 (1998)  Basic research Study of intermolecular forces. Jpn J. Appl. Phys. 37, L299 (1998)

hexanoditiol/ acetonitrilo, etanol  hexanedithiol / acetonitrile, ethanol
Funcionalización de la superficie Captura de agrupaciones de oro. J. Am. Chem. Soc., 114, 5221 (1992)  Functionalization of the surface Capture of gold clusters. J. Am. Chem. Soc., 114, 5221 (1992)

propanoditol/ acetonitrilo, etanol  propanoditol / acetonitrile, ethanol
Investigación básica Estudio de fuerzas intermoleculares. J. Am. Chem. Soc., 114, 5221 (1992)  Basic research Study of intermolecular forces. J. Am. Chem. Soc., 114, 5221 (1992)

α,α’-p-xililditiol/ acetonitrilo, etanol  α, α’-p-xyldithiol / acetonitrile, ethanol
Funcionalización de la superficie Captura de agrupaciones de oro. Science, 272, 323 (1996)  Functionalization of the surface Capture of gold clusters. Science, 272, 323 (1996)

Electrónica molecular  Molecular electronics
Realización de conexiones a escala nanométrica. Science, 272, 1323 (1996)  Making connections on a nanometric scale. Science, 272, 1323 (1996)

4,4’-bifenilditiol/ acetonitrilo, etanol  4,4’-biphenyldithiol / acetonitrile, ethanol
Funcionalización de la superficie Captura de agrupaciones de oro y CdS. Inorganica Chemica Acta 242, 115 (1996)  Functionalization of the surface Capture of gold and CdS clusters. Inorganica Chemica Acta 242, 115 (1996)

terfenilditiol/ acetonitrilo, etanol  terphenyldithiol / acetonitrile, ethanol
Funcionalización de la superficie Captura de agrupaciones de oro y CdS. Inorganica Chemica Acta 242, 115 (1996)  Functionalization of the surface Capture of gold and CdS clusters. Inorganica Chemica Acta 242, 115 (1996)

terfenildiisocianuro/ acetonitrilo, cloruro de metileno  terphenyldiisocyanide / acetonitrile, methylene chloride
Funcionalización de la superficie Captura de agrupaciones de oro y CdS. Inorganica Chemica Acta 242, 115 (1996)  Functionalization of the surface Capture of gold and CdS clusters. Inorganica Chemica Acta 242, 115 (1996)

Electrónica molecular Recubrimiento conductor sobre agrupaciones de oro a escala nanométrica. Superlattices and Microstructures, 18, 275 (1995)  Molecular electronics Conductive coating on gold clusters on a nanometric scale. Superlattices and Microstructures, 18, 275 (1995)

ADN/agua: acetonitrilo (1:3)  DNA / water: acetonitrile (1: 3)
Detección génica Sonda de ADN para detectar biológicos. J. Am. Chem. Soc. 119, 8916 (1997)  Gene detection DNA probe to detect biological. J. Am. Chem. Soc. 119, 8916 (1997)

Ag  Ag
n-hexadecanotiol/ acetonitrilo, etanol Resistencia al grabado para microfabricación Grabador: Fe(NO3)3 (pH~6). Microelectron. Eng., 32, 255 (1996)  n-hexadecanothiol / acetonitrile, ethanol Engraving resistance for microfabrication Engraver: Fe (NO3) 3 (pH ~ 6). Microelectron Eng., 32, 255 (1996)

Al  To the
ácido 2-mercaptoacético/ acetonitrilo, etanol Funcionalización de la superficie Captura de agrupaciones de CdS. J. Am. Chem. Soc., 114, 5221 (1992)  2-mercaptoacetic acid / acetonitrile, ethanol Surface functionalization Capture of CdS clusters. J. Am. Chem. Soc., 114, 5221 (1992)

GaAs-100  GaAs-100
n-octadecanotiol/ acetonitrilo, etanol Investigación básica Formación de monocapas autoensambladas  n-octadecanothiol / acetonitrile, ethanol Basic research Formation of self-assembled monolayers

Resistencia al grabado para microfabricación  Engraving resistance for microfabrication
HCl/HNO3 (pH~1). J. Vac. Sci. Technol. B, 11, 2823 (1993)  HCl / HNO3 (pH ~ 1). J. Vac. Sci. Technol. B, 11, 2823 (1993)

TiO2  TiO2
n-octadecanotiol/ acetonitrilo, etanol Resistencia al grabado para microfabricación  n-octadecanothiol / acetonitrile, ethanol Engraving resistance for microfabrication

SiO2  SiO2
ácido 16-mercapto-1-hexadecanoico/ acetonitrilo, etanol octadeciltriclorosilano Funcionalización de la superficie Captura de agrupaciones de oro y CdS  16-mercapto-1-hexadecanoic acid / acetonitrile, octadecyltrichlorosilane ethanol Surface functionalization Capture of gold and CdS clusters

ne(OTS, CH3(CH2)17SiCl3) SAM de 1,2 nm de espesor/ hexano  ne (OTS, CH3 (CH2) 17SiCl3) 1.2 nm thick SAM / hexane
Resistencia al grabado para microfabricación Grabador: HF/NH4F (pH~2). Appl. Phys. Lett., 70, 1593 (1997)  Engraving resistance for microfabrication Recorder: HF / NH4F (pH ~ 2). Appl. Phys. Lett., 70, 1593 (1997)

APTS, 3-(2-Aminoetilamino) propiltrimetoxisilano/ agua  APTS, 3- (2-Aminoethylamino) propyltrimethoxysilane / water
Funcionalización de la superficie Captura de agrupaciones de oro a escala nanométrica. Appl. Phys. Lett. 70, 2759 (1997)  Functionalization of the surface Capture of gold clusters on a nanometric scale. Appl. Phys. Lett. 70, 2759 (1997)

Ejemplo 3: Microscopio de Fuerza Atómica Con Puntas Recubiertas Example 3: Atomic Force Microscope With Coated Tips

Como se señaló anteriormente, cuando se opera un AFM al aire, se condensa agua entre la punta y la superficie y luego es transportada por medio de capilaridad mientras la punta es escaneada a través de la superficie. Piner et al., Langmuir 13, 6864 - 6868 (1997). Notablemente, este capilar lleno, y la fuerza capilar asociada con él, impiden 5 significativamente la operación del AFM, especialmente cuando opera en modo de fuerza lateral. Noy et al., J. Am. Chem. Soc. 117, 7943 - 7951 (1995); Wilbur et al., Langmuir 11, 825 - 831 (1995). Al aire, la fuerza capilar puede ser 10 veces mayor que la fuerza química de adhesión entre la punta y la muestra. Por lo tanto, la fuerza capilar puede afectar sustancialmente la estructura de la nuestra y el proceso de formación de imágenes. Para empeorar las cosas, la magnitud de este efecto dependerá de muchas variables, incluidas las hidrofobicidades relativas de la 10 punta y de la muestra, la humedad relativa, y la velocidad de barrido. Por estas razones, muchos grupos han escogido trabajar en celdas en solución donde el efecto puede ser más uniforme y reproducible. Frisbie et al., Science 265, 2071 - 2074 (1994); Noy et al., Langmuir 14, 1508 - 1511 (1998). Esto, sin embargo, impone grandes restricciones sobre el uso de un AFM, y el solvente puede afectar la estructura del material que está siendo convertido en imágenes. Vezenov et al., J. Am. Chem. Soc. 119, 2006 - 2015 (1997). Por lo tanto, serían deseables 15 otros métodos que permiten la formación de imágenes al aire con el efecto capilar reducido o eliminado. As noted above, when an AFM is operated in the air, water condenses between the tip and the surface and is then transported by capillarity while the tip is scanned through the surface. Piner et al., Langmuir 13, 6864-6868 (1997). Notably, this full capillary, and the capillary force associated with it, significantly impede the operation of the AFM, especially when operating in lateral force mode. Noy et al., J. Am. Chem. Soc. 117, 7943-7951 (1995); Wilbur et al., Langmuir 11, 825-831 (1995). In air, the capillary force can be 10 times greater than the chemical bond strength between the tip and the sample. Therefore, the capillary force can substantially affect the structure of ours and the imaging process. To make matters worse, the magnitude of this effect will depend on many variables, including the relative hydrophobicities of the tip and the sample, the relative humidity, and the scanning speed. For these reasons, many groups have chosen to work in solution cells where the effect can be more uniform and reproducible. Frisbie et al., Science 265, 2071-2074 (1994); Noy et al., Langmuir 14, 1508-1511 (1998). This, however, imposes major restrictions on the use of an AFM, and the solvent can affect the structure of the material being converted into images. Vezenov et al., J. Am. Chem. Soc. 119, 2006-2015 (1997). Therefore, other methods that allow the formation of images in the air with the reduced or eliminated capillary effect would be desirable.

Este ejemplo describe uno de tales métodos. El método involucra la modificación de las puntas de AFM de nitruro de silicio con una capa fisisorbida de 1-dodecilamina. Tales puntas mejoran la habilidad para hacer LFM al aire disminuyendo sustancialmente la fuerza capilar y proveyendo mayor resolución, especialmente con materiales blandos. 20 This example describes one such method. The method involves the modification of the AFM tips of silicon nitride with a fisisorbide layer of 1-dodecylamine. Such tips improve the ability to make LFM in the air by substantially decreasing the capillary force and providing greater resolution, especially with soft materials. twenty

Todos los datos presentados en este ejemplo fueron obtenidos con un AFM de Park Scientific Modelo CP con una cabeza combinada AFM/LFM. Se obtuvieron los voladizos (modelo no. MLCT-AUNM) de Park Scientific y tenían las siguientes especificaciones: micro palanca recubierta de oro, punta de nitruro de silicio, voladizo A, constante de resorte = 0,05 N/m. Se montó el AFM en una cámara Park aislada de la vibración que había sido modificada con una línea de purga de nitrógeno seco. También, se utilizó un higrómetro electrónico, colocado dentro de la cámara, para 25 mediciones de humedad (±5% con un rango de 12 ~ 100%). Se obtuvo mica verde Moscovita de Ted Pella, Inc. Se All data presented in this example were obtained with a Park Scientific Model CP AFM with a combined AFM / LFM head. The cantilevers (model no. MLCT-AUNM) were obtained from Park Scientific and had the following specifications: gold coated micro lever, silicon nitride tip, cantilever A, spring constant = 0.05 N / m. The AFM was mounted in a Park chamber isolated from vibration that had been modified with a dry nitrogen purge line. Also, an electronic hygrometer, placed inside the chamber, was used for 25 humidity measurements (± 5% with a range of 12 ~ 100%). Muscovite green mica was obtained from Ted Pella, Inc.

obtuvieron los portaobjetos para microscopio de vidrio de cal sodada de Fisher. Las esferas de poliestireno con diámetros de 0,23 ± 0,002 μm fueron adquiridos a Polysciences, y Si3N4 sobre silicio fue obtenido de MCNC MEMS Technology Applications Center. Se adquirió 1-dodecilamina (99+%) a Aldrich Chemical Inc., y utilizada sin purificación adicional. El acetonitrilo (grado A.C.S.) fue adquirido a Fisher Scientific Instruments, Inc. they obtained the soda lime glass microscope slides from Fisher. Polystyrene spheres with diameters of 0.23 ± 0.002 μm were purchased from Polysciences, and Si3N4 on silicon was obtained from MCNC MEMS Technology Applications Center. 1-Dodecylamine (99 +%) was purchased from Aldrich Chemical Inc., and used without further purification. Acetonitrile (grade A.C.S.) was purchased from Fisher Scientific Instruments, Inc.

Se exploraron dos métodos para recubrir una punta de AFM con 1-dodecilamina. El primer método involucró la 5 saturación de etanol o acetonitrilo con 1-dodecilamina y luego la deposición de una gota pequeña de esta solución sobre un sustrato de vidrio. Después del secado, la 1-dodecilamina formó una fase microcristalina sobre el sustrato de vidrio. Para cargar la 1-dodecilamina sobre la punta del AFM, se escaneó repetidamente la punta (velocidad de barrido ~5 Hz) a través de esta fase microcristalina. Aunque este método era sencillo, no condujo a la mejor carga de la punta, ya que era difícil de controlar la cantidad de 1-dodecilamina transferida desde el sustrato hasta la punta. 10 Two methods to coat an AFM tip with 1-dodecylamine were explored. The first method involved the saturation of ethanol or acetonitrile with 1-dodecylamine and then the deposition of a small drop of this solution on a glass substrate. After drying, 1-dodecylamine formed a microcrystalline phase on the glass substrate. To load the 1-dodecylamine on the AFM tip, the tip (scanning speed ~ 5 Hz) was repeatedly scanned through this microcrystalline phase. Although this method was simple, it did not lead to the best loading of the tip, since it was difficult to control the amount of 1-dodecylamine transferred from the substrate to the tip. 10

Un método mejor fue transferir la dodecilamina directamente desde la solución hasta el voladizo del AFM. Este método involucró el remojo del voladizo del AFM y de la punta en acetonitrilo durante varios minutos con el propósito de remover cualquier contaminante residual sobre la punta. Luego se remojó esta punta en una solución de 1-dodecilamina/acetonitrilo ~ 5 mM aproximadamente durante 30 segundos. Luego, se secó la punta por soplado con freón comprimido. La repetición de este procedimiento varias veces produjo típicamente los mejores resultados. La 15 1-dodecilamina es fisisorbida, en vez de quimisorbida, sobre las puntas de nitruro de silicio. En realidad, se puede enjuagar la dodecilamina de la punta con acetonitrilo como es el caso con nitruro de silicio a granel. Benoit et al. Microbeam and Nanoheam Analysis; Springer Verlag, (1996). La modificación de la punta de esta manera reduce significativamente el efecto de capilaridad debido a la condensación del agua atmosférica como se evidencia por medio de varios experimentos descritos más adelante. 20 A better method was to transfer dodecylamine directly from the solution to the AFM cantilever. This method involved soaking the overhang of the AFM and the tip in acetonitrile for several minutes in order to remove any residual contaminants on the tip. This tip was then soaked in a solution of 1-dodecylamine / acetonitrile ~ 5 mM for approximately 30 seconds. Then, the tip was blow dried with compressed freon. Repeating this procedure several times typically produced the best results. The 15 1-dodecylamine is fisisorbide, instead of chemisorbide, on the tips of silicon nitride. Actually, you can rinse the tip dodecylamine with acetonitrile as is the case with bulk silicon nitride. Benoit et al. Microbeam and Nanoheam Analysis; Springer Verlag, (1996). Modifying the tip in this way significantly reduces the capillary effect due to condensation of atmospheric water as evidenced by several experiments described below. twenty

Primero, se utilizó un osciloscopio, directamente conectado al detector de fuerza lateral del AFM, para registrar la salida de fuerza lateral en función del tiempo. En este experimento, la fuerza de fricción cambió de dirección cuando se escaneó la punta de izquierda a derecha, comparado con de derecha a izquierda. Por lo tanto, la salida del detector del LFM cambió la polaridad cada vez que cambió la dirección de barrido de la punta. Si se registraron uno o más barridos del gráfico del mapa de bits del AFM, la salida del detector era en la forma de una onda cuadrada, 25 Figuras 4A - B. La altura de la onda cuadrada es directamente proporcional a la fracción de deslizamiento de la punta sobre la muestra y, por lo tanto, se pueden comparar las fuerzas de fricción entre una punta no modificada y un sustrato de vidrio y entre una punta modificada y un sustrato de vidrio simplemente comparando la altura de las ondas cuadradas bajo condiciones ambientales y de barrido casi idénticas. La fuerza de fricción de la muestra/punta era al menos un factor de menos tres para la punta modificada que para la punta no modificada. Se repitió este 30 experimento sobre un sustrato de mica, y se observó una reducción similar en la fricción. En general, las reducciones en la fricción medidas de esta manera y bajo estas condiciones estaban en el rango de un factor de tres hasta más de un factor a menudo menor para las puntas modificadas, dependiendo del sustrato y de condiciones ambientales, tales como la humedad relativa. First, an oscilloscope, directly connected to the lateral force detector of the AFM, was used to record the lateral force output as a function of time. In this experiment, the frictional force changed direction when the tip was scanned from left to right, compared to right to left. Therefore, the LFM detector output changed polarity each time the scanning direction of the tip changed. If one or more sweeps of the AFM bitmap graph were recorded, the detector output was in the form of a square wave, 25 Figures 4A-B. The height of the square wave is directly proportional to the slip fraction of the tip on the sample and, therefore, friction forces can be compared between an unmodified tip and a glass substrate and between a modified tip and a glass substrate simply by comparing the height of the square waves under ambient conditions and almost identical sweep. The friction force of the sample / tip was at least a factor of at least three for the modified tip than for the unmodified tip. This experiment was repeated on a mica substrate, and a similar reduction in friction was observed. In general, the friction reductions measured in this way and under these conditions were in the range of a factor of three to more than an often smaller factor for the modified tips, depending on the substrate and environmental conditions, such as humidity relative.

Aunque este experimento mostró que el tratamiento con 1-dodecilamina de una punta del AFM disminuyó la fricción, 35 no probó que el agua y la fuerza de capilaridad fueran los factores clave. En otro experimento, se examinaron los efectos del recubrimiento con 1-dodecilamina sobre el transporte por capilaridad de agua. Los detalles del transporte de agua que involucran puntas no modificadas han sido discutidos en otra parte. Piner et al., Langmuir 13, 6864 - 6868 (1997). Cuando se escaneó una punta del AFM a través de una muestra, transportó agua a la muestra por medio de acción capilar, Figura 5A. Después de escanear un área de 4 μm x 5 μm de un sustrato de vidrio a la soda 40 durante varios minutos, se depositaron capas contiguas de agua sobre el sustrato y se formaron imágenes por medio del LFM incrementando el tamaño del barrido. Las áreas de menor fricción, donde se había depositado agua, aparecieron más oscuras que las áreas no pintadas, Figura 5A. El mismo experimento realizado con una punta recubierta con 1-dodecilamina no mostró evidencia de transporte sustancial de agua, Figura 5B. En realidad, únicamente se observaron variaciones aleatorias de la fricción. 45 Although this experiment showed that treatment with 1-dodecylamine from an AFM tip decreased friction, 35 did not prove that water and capillary force were the key factors. In another experiment, the effects of the 1-dodecylamine coating on water capillarity transport were examined. The details of water transport that involve unmodified tips have been discussed elsewhere. Piner et al., Langmuir 13, 6864-6868 (1997). When an AFM tip was scanned through a sample, it transported water to the sample through capillary action, Figure 5A. After scanning an area of 4 μm x 5 μm of a glass substrate to soda 40 for several minutes, adjacent layers of water were deposited on the substrate and images were formed by means of the LFM increasing the size of the scan. The areas of least friction, where water had been deposited, appeared darker than the unpainted areas, Figure 5A. The same experiment performed with a tip coated with 1-dodecylamine showed no evidence of substantial water transport, Figure 5B. In fact, only random variations of friction were observed. Four. Five

Aunque estos experimentos mostraron que se podría reducir la fricción y que se podría inhibir el transporte de agua desde la punta al sustrato por medio de la acción capilar recubriendo la punta con 1-dodecilamina, no suministraron información acerca del poder de resolución de la punta modificada. La mica es un excelente sustrato para evaluar este problema y, en realidad, las imágenes resueltas del enrejado podrían ser rutinariamente obtenidas con las puntas modificadas, demostrando que este procedimiento de modificación redujo la fuerza de fricción sin 50 embotamiento de la punta, Figura 6A. Fue posible determinar si la porción de la punta que estaba involucrada en la formación de la imagen estaba descubierta o tenía una capa de 1-dodecilamina sobre ella. En realidad, es probable que la capa de 1-dodecilamina hubiera sido mecánicamente removida de esta parte de la punta exponiendo al Si3N4 descubierto. En cualquier caso, el resto de la punta debe haber tenido una capa hidrófoba de dodecilamina sobre ella, ya que se inhibió el ingreso de agua por capilaridad alrededor del punto de contacto, reduciendo así el efecto 55 de capilaridad (ver más arriba). Although these experiments showed that friction could be reduced and that water transport from the tip to the substrate could be inhibited by capillary action by coating the tip with 1-dodecylamine, they did not provide information about the resolution power of the modified tip . Mica is an excellent substrate to evaluate this problem and, in fact, the resolved images of the lattice could be routinely obtained with the modified tips, demonstrating that this modification procedure reduced the frictional force without dulling the tip, Figure 6A. It was possible to determine if the portion of the tip that was involved in imaging was discovered or had a layer of 1-dodecylamine on it. In reality, it is likely that the 1-dodecylamine layer had been mechanically removed from this part of the tip exposing the discovered Si3N4. In any case, the rest of the tip must have had a hydrophobic layer of dodecylamine on it, since the entry of water by capillarity around the point of contact was inhibited, thus reducing the capillary effect (see above).

Aunque la habilidad para formación de imágenes a escala atómica del AFM no se vio afectada en forma adversa por el recubrimiento de 1-dodecilamina sobre la punta, el experimento anterior no suministró información útil sobre la Although the ability for atomic scale imaging of the AFM was not adversely affected by the 1-dodecylamine coating on the tip, the previous experiment did not provide useful information on the

idoneidad de la punta para obtener datos de morfología a una escala mayor. Con el propósito de obtener tal información, se formaron imágenes de una muestra de esferas de látex monodispersas de 0,23 μm de diámetro tanto con puntas modificadas como no modificadas. Ya que la topografía registrada por un AFM es una circunvolución de la forma de la punta y la forma de la muestra, cualquier cambio en la forma de la punta se reflejará en un cambio en la topografía reflejada de las esferas de látex. No se encontró una diferencia detectable en las 5 imágenes tomadas con puntas modificadas y no modificadas, respectivamente, Figuras 7A - B. Esto muestra que la forma de la punta no cambió significativamente como lo sería si se hubiera evaporado un recubrimiento metálico sobre ella. Además, esto sugiere que el recubrimiento de 1-dodecilamina era bastante uniforme sobre la superficie de la punta y era lo suficientemente aguda de tal manera que no afectó adversamente la formación de la imagen a escala atómica. 10 suitability of the tip to obtain morphology data on a larger scale. In order to obtain such information, images of a sample of monodisperse latex spheres of 0.23 μm in diameter were formed with both modified and unmodified tips. Since the topography recorded by an AFM is a gyrus of the shape of the tip and the shape of the sample, any change in the shape of the tip will be reflected in a change in the topography reflected from the latex spheres. No detectable difference was found in the 5 images taken with modified and unmodified tips, respectively, Figures 7A-B. This shows that the shape of the tip did not change significantly as it would be if a metal coating had evaporated on it. In addition, this suggests that the 1-dodecylamine coating was fairly uniform on the surface of the tip and was sharp enough such that it did not adversely affect the formation of the image at atomic scale. 10

Un problema significativo se relaciona con el desempeño de las puntas modificadas en la formación de imágenes de materiales blandos. Típicamente, es difícil determinar si una punta modificada químicamente exhibe un desempeño mejorado comparado con una punta descubierta. Esto es debido a que una modificación química es a menudo un proceso irreversible que algunas veces requiere de la deposición de una capa intermediaria. Sin embargo, ya que el proceso de modificación reportado aquí se basó en capas fisisorbidas de 1-dodecilamina, fue posible comparar el 15 desempeño de una punta antes de la modificación, después de la modificación, y después de que la punta hubiera sido lavada y se hubiera removido la 1-dodecilamina. Cualitativamente, las puntas modificadas con 1-dodecilamina siempre proveyeron significativas mejoras en la formación de imágenes de monocapas con base en alcanotioles y cristales orgánicos depositados sobre una variedad de substratos. Por ejemplo, se obtuvo rutinariamente una imagen resuelta de un enrejado de una monocapa hidrofílica autoensamblada de 11-mercapto-1-undecanol sobre 20 una superficie de Au(111) con una punta modificada, Figura 6B. El enrejado no se pudo resolver con la misma punta no modificada del AFM. Sobre esta superficie, la punta recubierta mostró una reducción en la fricción de al menos un factor de cinco por medio del análisis de onda cuadrada (ver más arriba). Debe observarse que, la SAM terminada en OH es hidrofílica y, por lo tanto, tiene una fuerte atracción capilar hacia una punta limpia. La reducción de la fuerza capilar por la punta modificada permite la formación de la imagen del enrejado. 25 A significant problem is related to the performance of the modified tips in the imaging of soft materials. Typically, it is difficult to determine if a chemically modified tip exhibits improved performance compared to a bare tip. This is because a chemical modification is often an irreversible process that sometimes requires the deposition of an intermediate layer. However, since the modification process reported here was based on fisisorbed layers of 1-dodecylamine, it was possible to compare the performance of a tip before modification, after modification, and after the tip had been washed and 1-dodecylamine would have been removed. Qualitatively, the 1-dodecylamine modified tips always provided significant improvements in the formation of monolayers based on alkanothiols and organic crystals deposited on a variety of substrates. For example, a resolved image of a lattice of a self-assembled hydrophilic monolayer of 11-mercapto-1-undecanol was routinely obtained on an Au surface (111) with a modified tip, Figure 6B. The lattice could not be resolved with the same unmodified tip of the AFM. On this surface, the coated tip showed a reduction in friction of at least a factor of five by means of square wave analysis (see above). It should be noted that, the OH-terminated SAM is hydrophilic and, therefore, has a strong capillary attraction towards a clean tip. The reduction of the capillary force by the modified tip allows the formation of the lattice image. 25

Un segundo ejemplo de resolución mejorada involucró la formación de imágenes de superficies libres de líquido estancado, tal como el agua condensada sobre mica. Se sabe bien que con humedades entre 30 y 40 porciento, el agua tiene dos fases distintas sobre la mica. Hu et al., Science 268, 267 - 269 (1995). En trabajos previos de este grupo, se utilizó un microscopio de fuerza de polarización de barrido en modo de no contacto (SPFM) para la formación de imágenes de estas fases. Se encontró que, cuando una punta de una sonda entra en contacto con 30 mica, fuerzas capilares fuertes provocaron que el agua humectara la punta y perturbara fuertemente el condensado de agua sobre la mica. Para reducir el efecto de capilaridad de manera que dos fases de agua pudieran ser capturadas en imagen, se mantuvo la punta alejada ~20 nm de la superficie. Debido a esta restricción, no se puede capturar la imagen de tales fases con una técnica de sonda de barrido en modo de contacto. Las Figuras 6C - D muestran imágenes de las dos fases de agua sobre mica registradas con un porcentaje de humedad del 30 por 35 ciento con una punta modificada con 1-dodecilamina en modo de contacto. Las alturas de los rasgos (Figura 6C) correspondían con el mapa de fricción (Figura 6D), con rasgos más altos que tienen menor fricción. La calidad de la punta modificada, que se cree que se correlaciona con la uniformidad de la capa de 1-dodecilamina sobre la punta, era importante. Únicamente puntas bien modificadas hicieron posible capturar imágenes de las dos fases de agua, mientras que aquellas menos bien modificadas resultaron en imágenes de calidad más pobre. En realidad, esta fue 40 una prueba tan sensible que podría ser utilizada como un indicador de diagnóstico de la calidad de las puntas modificadas con 1-dodecilaminaantes de proceder con otras muestras. A second example of improved resolution involved imaging surfaces free of stagnant liquid, such as water condensed on mica. It is well known that with humidities between 30 and 40 percent, water has two distinct phases on mica. Hu et al., Science 268, 267-269 (1995). In previous work of this group, a scanning polarization force microscope in non-contact mode (SPFM) was used for imaging these phases. It was found that when a probe tip comes into contact with 30 mica, strong capillary forces caused the water to moisturize the tip and strongly disturb the condensate of water on the mica. To reduce the capillarity effect so that two phases of water could be captured in image, the tip was kept away ~ 20 nm from the surface. Due to this restriction, the image of such phases cannot be captured with a scanning probe technique in contact mode. Figures 6C-D show images of the two phases of water on mica recorded with a humidity percentage of 30 percent with a tip modified with 1-dodecylamine in contact mode. The heights of the features (Figure 6C) corresponded to the friction map (Figure 6D), with higher features having less friction. The quality of the modified tip, which is believed to correlate with the uniformity of the 1-dodecylamine layer on the tip, was important. Only well-modified tips made it possible to capture images of the two water phases, while those less well modified resulted in images of poorer quality. Actually, this was a test so sensitive that it could be used as a diagnostic indicator of the quality of the tips modified with 1-dodecylamine before proceeding with other samples.

En conclusión, este ejemplo describe un método muy simple, pero extremadamente útil, para elaborar puntas de AFM de Si3N4 hidrófobas. Este procedimiento de modificación disminuye la fuerza de capilaridad y mejora el desempeño del AFM al aire. Significativamente, no afecta adversamente la forma de la punta del AFM y permite 45 obtener imágenes resueltas de enrejados de substratos hidrofílicos, incluidos materiales blandos tales como los SAM e inclusive libre de agua estancada, sobre un soporte sólido. El desarrollo de metodología que permita obtener tal información al aire es extremadamente importante ya que, aunque las celdas de solución puedan reducir el efecto de la fuerza de capilaridad, los sustratos de materiales blandos pueden verse significativamente afectados por el solvente. Vezenov et al., J. Am. Soc. 119, 2006 - 2015 (1997). Finalmente, aunque podría ser posible elaborar una 50 punta del AFM más hidrófoba recubriéndola primero con una capa metálica y luego formando un derivado de la capa metálica con una monocapa orgánica quimisorbida hidrófoba, es difícil hacerlo sin embotar concomitantemente la punta del AFM. In conclusion, this example describes a very simple, but extremely useful, method for making hydrophobic Si3N4 AFM tips. This modification procedure decreases the capillary force and improves the performance of the AFM in the air. Significantly, it does not adversely affect the shape of the tip of the AFM and allows to obtain resolved images of lattices of hydrophilic substrates, including soft materials such as SAMs and even free of standing water, on a solid support. The development of methodology that allows obtaining such information in the air is extremely important since, although solution cells can reduce the effect of capillary force, soft material substrates can be significantly affected by the solvent. Vezenov et al., J. Am. Soc. 119, 2006-2015 (1997). Finally, although it might be possible to make a more hydrophobic AFM tip by first coating it with a metal layer and then forming a derivative of the metal layer with a hydrophobic chemoisorbed organic monolayer, it is difficult to do so without concomitantly dulling the AFM tip.

Ejemplo 4: Nanolitografía de “Pluma de Inmersión” de Múltiples Componentes Example 4: Multi-Component "Immersion Pen" Nanolithography

La inhabilidad para alinear patrones generados litográficamente a escala nano compuestos por materiales 55 químicamente distintos es un problema que limita el avance tanto de la nanoelectrónica basada en moléculas como de estado sólido. Reed et al., Science 278, 252 (1997); Feldheim, et al., Chem. Soc. Rev. 27, 1 (1998). Las razones fundamentales para este problema son que muchos procesos litográficos: 1) se basan en procedimientos de enmascarado o estampado, 2) utilizan capas de resistencia, 3) están sometidos a importantes problemas de deriva The inability to align lithographically generated nano-scale patterns composed of chemically distinct materials is a problem that limits the progress of both molecule-based and solid-state nanoelectronics. Reed et al., Science 278, 252 (1997); Feldheim, et al., Chem. Soc. Rev. 27, 1 (1998). The fundamental reasons for this problem are that many lithographic processes: 1) are based on masking or stamping procedures, 2) use resistance layers, 3) are subject to significant drift problems

térmica, y 4) se basan en la alineación de patrones con base en óptica. Campbell, The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication (Oxford Press); Chou et al., Appl. Phys. Lett. 67, 3114 (1995); Wang et al., Appl. Phys. Lett. 70, 1593 (1997); Jackman et al., Science 269, 664 (1995); Kim et al., Nature 376, 581 (1995); Schoer et al., Langmuir 13, 2323 (1997); Whelan et al., Appl. Phys Lett. 69, 4245 (1996); Younkin et al., Appl. Phys. Lett. 71, 1261 (1997); Bottomley, Anal. Chem. 70, 425R. (1998); Nyffenegger y Penner, Chem. Rev. 97, 1195 (1997); Berggren, et 5 al., Science 269, 1255 (1995); Sondag-Huethorst et al., Appl. Phys. Lett. 64, 285 (1994); Schoer y Crooks, Langmuir 13, 2323 (1997); Xu y Liu, Langmuir 13, 127 (1997); Perkins, et al., Appl. Phys. Lett. 68, 550 (1996); Carr, et al., J. Vac. Sci. Technol. A 15, 1446 (1997); Sugimura et al., J. Vac. Sci. Techno/. A 14, 1223 (1996); Komeda et al., J. Vac. Sci. Technol. A 16, 1680 (1998); Muller et al., J. Vac. Sci. Technol. B 13, 2846 (1995); y Kim y M. Lieber, Science 257, 375 (1992). 10 thermal, and 4) are based on the alignment of patterns based on optics. Campbell, The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication (Oxford Press); Chou et al., Appl. Phys. Lett. 67, 3114 (1995); Wang et al., Appl. Phys. Lett. 70, 1593 (1997); Jackman et al., Science 269, 664 (1995); Kim et al., Nature 376, 581 (1995); Schoer et al., Langmuir 13, 2323 (1997); Whelan et al., Appl. Phys Lett. 69, 4245 (1996); Younkin et al., Appl. Phys. Lett. 71, 1261 (1997); Bottomley, Anal. Chem. 70, 425R. (1998); Nyffenegger and Penner, Chem. Rev. 97, 1195 (1997); Berggren, et 5 al., Science 269, 1255 (1995); Sondag-Huethorst et al., Appl. Phys. Lett. 64, 285 (1994); Schoer and Crooks, Langmuir 13, 2323 (1997); Xu and Liu, Langmuir 13, 127 (1997); Perkins, et al., Appl. Phys. Lett. 68, 550 (1996); Carr, et al., J. Vac. Sci. Technol. A 15, 1446 (1997); Sugimura et al., J. Vac. Sci. Techno /. A 14, 1223 (1996); Komeda et al., J. Vac. Sci. Technol. A 16, 1680 (1998); Muller et al., J. Vac. Sci. Technol. B 13, 2846 (1995); and Kim and M. Lieber, Science 257, 375 (1992). 10

Con respecto a la característica del tamaño, los métodos ópticos basados en resistencia permiten estampar en forma reproducible muchos materiales, blandos o de estado sólido, en el ancho de línea >100 nm y régimen de resolución espacial, mientras que los métodos de litografía por haz de electrones permiten estampar en escala de 10 - 200 nm. En el caso de litografía blanda, tanto la litografía por haz de electrones como los métodos ópticos se basan en capas de resistencia y el relleno de las áreas grabadas con las moléculas componentes. Esta 15 aproximación indirecta de formación de patrones compromete la pureza química de las estructuras generadas y posee limitaciones sobre los tipos de materiales que pueden ser moldeados. Además, cuando más de un material es moldeado litográficamente, los métodos de alineación de patrones con base óptica utilizados en estas técnicas limitan su resolución espacial aproximadamente a 100 nm. With respect to the characteristic of the size, the optical methods based on resistance allow stamping in reproducible form many materials, soft or solid state, in the line width> 100 nm and regime of spatial resolution, while the methods of lithography by beam of electrons allow stamping on a scale of 10-200 nm. In the case of soft lithography, both electron beam lithography and optical methods are based on resistance layers and the filling of the areas recorded with the component molecules. This indirect approach to pattern formation compromises the chemical purity of the structures generated and has limitations on the types of materials that can be molded. In addition, when more than one material is lithographically molded, the optical base pattern alignment methods used in these techniques limit their spatial resolution to approximately 100 nm.

Este ejemplo describe la generación de nanoestructuras multicomponentes por medio de DPN, y demuestra que se 20 pueden generar patrones de dos diferentes materiales blandos por medio de esta técnica con alineación casi perfecta y resolución espacial de 10 nm en una forma arbitraria. Estos resultados deben abrir muchos caminos a los interesados en electrónica con base molecular para generar, alinear, y conectar estructuras blandas entre sí y circuitería microelectrónica convencional macroscópicamente direccionable. This example describes the generation of multicomponent nanostructures by means of DPN, and demonstrates that patterns of two different soft materials can be generated by means of this technique with almost perfect alignment and 10 nm spatial resolution in an arbitrary manner. These results must open many paths for those interested in molecular-based electronics to generate, align, and connect soft structures with each other and conventional micro-electronic circuitry macroscopically addressable.

A menos que se especifique otra cosa, se llevó a cabo DPN sobre substratos atómicamente planos de Au(111) 25 utilizando un instrumento convencional (AFM modelo CP de Park Scientific) y voladizos (Park Scientific Microlever A). Se prepararon substratos atómicamente planos de Au(111) calentando primero una pieza de mica a 120°C al vacío durante 12 horas para remover un posible contenido de agua y luego evaporar térmicamente 30 nm de oro sobre la superficie de mica a 220°C al vacío. Utilizando sustratos atómicamente planos de Au(111), se pueden depositar líneas de 15 nm de ancho. Para prevenir problemas de deriva del piezo tubo, se utilizó un escáner de 100 30 μm con control de barrido de bucle cerrado (Park Scientific) para todos los experimentos. Se recubrió el compuesto para patronamiento sobre las puntas como se describe en el Ejemplo 1 (sumergiéndolas en una solución) o por medio de deposición de vapor (para líquidos y sólidos de bajo punto de fusión). Se llevó a cabo la deposición de vapor suspendiendo el voladizo de nitruro de silicio en un vaso de reacción de 100 mL 1 cm por encima del compuesto para patronamiento (ODT). Se cerró el sistema, se calentó a 60 °C durante 20 min, y luego se permitió 35 que se enfriara a temperatura ambiente antes de utilizar las puntas recubiertas. El análisis SEM de las puntas antes y después del recubrimiento por inmersión en una solución o por deposición de vapor mostró que el compuesto para patronamiento recubrió uniformemente las puntas. El recubrimiento uniforme sobre las puntas permite depositar el compuesto para patronamiento sobre un sustrato en una forma controlada, así como obtener imágenes de alta calidad. 40 Unless otherwise specified, DPN was performed on atomically flat substrates of Au (111) 25 using a conventional instrument (Park Scientific CP model AFM) and overhangs (Park Scientific Microlever A). Atomically flat substrates of Au (111) were prepared by first heating a piece of mica at 120 ° C under vacuum for 12 hours to remove a possible water content and then thermally evaporating 30 nm of gold on the mica surface at 220 ° C at empty. Using atomically flat substrates of Au (111), 15 nm wide lines can be deposited. To prevent problems of piezo tube drift, a 100 30 μm scanner with closed loop scanning control (Park Scientific) was used for all experiments. The pattern compound was coated on the tips as described in Example 1 (immersing them in a solution) or by vapor deposition (for low melting liquids and solids). Vapor deposition was carried out by suspending the silicon nitride overhang in a 100 mL reaction vessel 1 cm above the pattern compound (ODT). The system was closed, heated at 60 ° C for 20 min, and then allowed to cool to room temperature before using the coated tips. SEM analysis of the tips before and after coating by immersion in a solution or by vapor deposition showed that the patterning compound uniformly coated the tips. The uniform coating on the tips allows depositing the pattern compound on a substrate in a controlled manner, as well as obtaining high quality images. 40

Ya que DPN permite la formación de imágenes de nanoestructuras con la misma herramienta utilizada para formarlas, existía la perspectiva tentadora de generar nanoestructuras elaboradas de diferentes materiales blandos con un excelente registro. La idea básica para generar múltiples patrones en el registro por medio de DPN está relacionada con estrategias análogas para generar estructuras multicomponentes por litografía de haz de electrones que cuenta con marcas de alineación. Sin embargo, el método DPN tiene dos ventajas diferentes, que no hace uso 45 de resistencias o de métodos ópticos para localizar las marcas de alineación. Por ejemplo, usando DPN, se pueden generar puntos monocapa autoensamblados (SAM) de 15 nm de diámetro de ácido 1,16-mercaptohexadecanoico (MHA) sobre un sustrato de Au(111) con facetas (la misma preparación descrita más arriba para substratos atómicamente planos de Au(111)) manteniendo una punta recubierta con MHA en contacto (0,1 nN) con la superficie de Au(111) durante diez segundos (ver la Figura 9A). Incrementando el tamaño del barrido, se forman imágenes 50 luego de los puntos para patronamiento con la misma punta por medio de microscopio de fuerza lateral (LFM). Ya que la SAM y el oro descubierto tienen propiedades de humectación muy diferentes, el LFM proporciona un excelente contraste. Wilbur et al., Langmuir 11, 825 (1995). Con base en la posición del primer patrón, se pueden determinar las coordenadas de patrones adicionales (ver la Figura 9B), permitiendo la colocación precisa de un segundo patrón de puntos de MHA. Obsérvese la uniformidad de los puntos (Figura 9A) y que la desalineación 55 máxima del primer patrón con respecto al segundo patrón es menor a 10 nm (ver el borde superior derecho de la Figura 9C). El tiempo transcurrido entre la generación de los datos en las Figures 9A y 9C fue de 10 minutos, demostrando que la DPN, con un adecuado control sobre el ambiente, puede ser utilizada para moldear monocapas orgánicas con una resolución espacial y del patrón mejor a 10 nm bajo condiciones ambientales. Since DPN allows the formation of nanostructure images with the same tool used to form them, there was a tempting perspective of generating elaborate nanostructures of different soft materials with an excellent record. The basic idea to generate multiple patterns in the register by means of DPN is related to analogous strategies to generate multicomponent structures by electron beam lithography that has alignment marks. However, the DPN method has two different advantages, which does not make use of resistors or optical methods to locate alignment marks. For example, using DPN, self-assembled monolayer (SAM) points of 15 nm in diameter of 1,16-mercaptohexadecanoic acid (MHA) can be generated on a facet Au (111) substrate (the same preparation described above for atomic substrates Au planes (111)) keeping a tip coated with MHA in contact (0.1 nN) with the surface of Au (111) for ten seconds (see Figure 9A). By increasing the size of the scan, 50 images are formed after patterning points with the same tip by means of a lateral force microscope (LFM). Since SAM and gold discovered have very different wetting properties, the LFM provides excellent contrast. Wilbur et al., Langmuir 11, 825 (1995). Based on the position of the first pattern, the coordinates of additional patterns can be determined (see Figure 9B), allowing the precise placement of a second MHA point pattern. Note the uniformity of the points (Figure 9A) and that the maximum misalignment of the first pattern with respect to the second pattern is less than 10 nm (see the upper right edge of Figure 9C). The time elapsed between the generation of the data in Figures 9A and 9C was 10 minutes, demonstrating that the DPN, with adequate control over the environment, can be used to mold organic monolayers with a spatial and pattern resolution better than 10 nm under environmental conditions.

Este método para patronamiento con múltiples compuestos para patronamiento requiere de una modificación adicional del experimento descrito más arriba. Ya que se formaros imágenes de los patrones de puntos de MHA SAM con una punta recubierta con un compuesto para patronamiento, es probable que se depositara una pequeña cantidad indetectable de compuesto para patronamiento mientras se formaban las imágenes. Esto podría afectar significativamente algunas aplicaciones de la DPN, especialmente aquellas que tienen que ver con mediciones 5 electrónicas sobre estructuras basadas en la molécula. Para superar este problema, se utilizaron marcas de alineación a escala micrométrica dibujadas con una punta recubierta con MHA (puntos de mira sobre la Figura 10A) para colocar en forma precisa nanoestructuras en un área prístina sobre el sustrato de Au. En un experimento típico, se prepare un patrón inicial de líneas paralelas de 50 nm compuesto de MHA y separadas 190 nm (ver la Figura 10A). Este patrón estaba apartado 2 μm de las marcas de alineación exterior. Obsérvese que no se tomó una 10 imagen de estas líneas para evitar contaminación del área para patronamiento. Se reemplazó luego la punta recubierta con MHA con una punta recubierta con ODT. Se utilizó esta punta para localizar las marcas de alineación, y luego se utilizaron las coordenadas previamente calculadas con base en la posición de las marcas de alineación (Figura 10B) para moldear el sustrato con un segundo juego de líneas ODT SAM paralelas de 50 nm (ver la Figura 10C). Obsérvese que estas líneas fueron colocadas en forma interdigitada y con registro casi perfecto con respecto 15 al primer conjunto de líneas MHA SAM (ver la Figura 10C). This method for standardization with multiple compounds for standardization requires a further modification of the experiment described above. Since images of the MHA SAM dot patterns were formed with a tip coated with a patterning compound, it is likely that a small undetectable amount of patterning compound was deposited while the pictures were being formed. This could significantly affect some applications of the DPN, especially those that have to do with electronic measurements on molecule-based structures. To overcome this problem, micrometric scale alignment marks drawn with an MHA-coated tip (crosshairs on Figure 10A) were used to accurately place nanostructures in a pristine area on the Au substrate. In a typical experiment, an initial pattern of parallel lines of 50 nm composed of MHA and separated 190 nm is prepared (see Figure 10A). This pattern was separated 2 μm from the outer alignment marks. Note that an image of these lines was not taken to avoid contamination of the pattern area. The MHA coated tip was then replaced with an ODT coated tip. This tip was used to locate the alignment marks, and then the previously calculated coordinates were used based on the position of the alignment marks (Figure 10B) to mold the substrate with a second set of parallel 50 nm SAM ODT lines ( see Figure 10C). Note that these lines were placed in an interdigitated manner and with almost perfect registration with respect to the first set of MHA SAM lines (see Figure 10C).

Existe una capacidad única de la DPN denominada como "sobrescritura". La sobrescritura involucra la generación de una estructura blanda de un tipo de compuesto para moldear y luego se la rellena con un segundo tipo de compuesto para moldear por medio de barrido de gráficos de mapa de bits a través de la nanoestructura original. Como un experimento adicional de un concepto de prueba destinado a demostrar las capacidades como compuesto 20 de patronamiento múltiple, alto registro, y sobreescritura de la DPN sobre áreas moderadamente grandes, se utilizó una punta recubierta con MHA para generar tres estructuras geométricas (un triángulo, un cuadrado, y un pentágono) con anchos de línea de 100 nm. Se cambió luego la punta por una punta recubierta con ODT, y se sobrescribió un área de 10 μm por 8,5 μm que incluía las nanoestructuras originales con la punta recubierta con ODT por barrido de gráficos del mapa de bits 20 veces a través el sustrato (fuerza de contacto ~ 0,1 nN) (áreas 25 oscuras de la Figura 11). Ya que se utilizó agua como medio de transporte en estos experimentos, y la solubilidad en agua de los compuestos de patronamiento usados en estos experimentos es muy baja, no hubo esencialmente un cambio detectable entre las moléculas utilizadas para generar la nanoestructura y aquellas utilizadas para sobrescribir sobre el oro expuesto (ver la Figura 11). There is a unique capacity of the DPN called "overwrite". Overwriting involves the generation of a soft structure of one type of molding compound and is then filled with a second type of molding compound by scanning bitmap graphics through the original nanostructure. As an additional experiment of a test concept aimed at demonstrating capabilities as a multi-pattern compound, high register, and overwriting of the DPN over moderately large areas, an MHA coated tip was used to generate three geometric structures (a triangle, a square, and a pentagon) with line widths of 100 nm. The tip was then changed to a tip coated with ODT, and an area of 10 μm was overwritten by 8.5 μm that included the original nanostructures with the tip coated with ODT by scanning bitmap graphics 20 times through the substrate (contact force ~ 0.1 nN) (dark areas of Figure 11). Since water was used as a means of transport in these experiments, and the water solubility of the pattern compounds used in these experiments is very low, there was essentially no detectable change between the molecules used to generate the nanostructure and those used to overwrite on exposed gold (see Figure 11).

En resumen, se ha demostrado las capacidades de registro del compuesto de patronamiento múltiple de alta 30 resolución de la DPN. Sobre una superficie atómicamente plana de Au(111), se generaron patrones de 15 nm con una resolución espacial mejor a 10 nm. Incluso sobre una superficie rugosa tal como oro amorfo, la resolución especial era mejor que los métodos litográficos de haz de electrones y fotolitográficos convencionales para patronamiento de materiales blandos. In summary, the recording capabilities of the high resolution multiple pattern compound of the DPN have been demonstrated. On an atomically flat surface of Au (111), 15 nm patterns were generated with a better spatial resolution at 10 nm. Even on a rough surface such as amorphous gold, the special resolution was better than conventional electron beam and photolithographic lithographic methods for patterning soft materials.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN REFERENCES CITED IN THE DESCRIPTION

Este listado de referencias citado por el solicitante es únicamente para conveniencia del lector. No forma parte del documento europeo de la patente. Aunque se ha tenido gran cuidado en la recopilación, no se pueden excluir los errores o las omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad en este sentido. This list of references cited by the applicant is solely for the convenience of the reader. It is not part of the European patent document. Although great care has been taken in the collection, errors or omissions cannot be excluded and the EPO rejects any responsibility in this regard.

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• Chen et al. J. Am. Chem. Soc., 1995, vol. 117, 6374 - 5 [0020] • Chen et al. J. Am. Chem. Soc., 1995, vol. 117, 6374-5 [0020]

• Chen et al. Langmuir, 1996, vol. 12, 2622 - 2624 [0020] • Chen et al. Langmuir, 1996, vol. 12, 2622-2624 [0020]

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• Hovis et al. J. Phys. Chem. B, 1998, vol. 102, 6873 - 6879 [0020] 15 • Hovis et al. J. Phys. Chem. B, 1998, vol. 102, 6873-6879 [0020] 15

• Hovis et al. Surf. Sci., 1998, vol. 402 - 404, 1 - 7 [0020] • Hovis et al. Surf. Sci., 1998, vol. 402-440, 1-7 [0020]

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• Ellison et al. J. Phys. Chem. B, 1999, vol. 103, 6243 - 6251 [0020] • Ellison et al. J. Phys. Chem. B, 1999, vol. 103, 6243-6251 [0020]

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• Gu et al. J. Phys. Chem. B, 1998, vol. 102, 9015 - 9028 [0020] • What's up. J. Phys. Chem. B, 1998, vol. 102, 9015-9028 [0020]

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• Son et al. J. Phys. Chem., 1994, vol. 98, 8488 - 93 [0020] • Son et al. J. Phys. Chem., 1994, vol. 98, 8488-93 [0020]

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• Solomun et al. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem., 1991, vol. 95, 95 - 8 [0020] • Solomun et al. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem., 1991, vol. 95, 95-8 [0020]

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• Hickman et al. Langmuir, 1992, vol. 8 (3), 57 - 9 [0020] • Hickman et al. Langmuir, 1992, vol. 8 (3), 57-9 [0020]

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• Mayya et al. J. Phys. Chem. B, 1997, vol. 101, 9790 - 9793 [0020] • Mayya et al. J. Phys. Chem. B, 1997, vol. 101, 9790-9793 [0020]

• Chen et al. Langmuir, 1999, vol. 15, 1075 - 1082 [0020] • Chen et al. Langmuir, 1999, vol. 15, 1075-1082 [0020]

• Tao. J. Am. Chem. Soc., 1993, vol. 115, 4350 - 4358 [0020] • Tao. J. Am. Chem. Soc., 1993, vol. 115, 4350-4358 [0020]

• Laibinis et al. J. Am. Chem. Soc., 1992, vol. 114, 1990 - 5 [0020] • Laibinis et al. J. Am. Chem. Soc., 1992, vol. 114, 1990-5 [0020]

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• Fenter et al. Langmuir, 1991, vol. 7, 2013 - 16 [0020] • Fenter et al. Langmuir, 1991, vol. 7, 2013 - 16 [0020]

• Chang et al. Am. Chem. Soc., 1994, vol. 116, 6792-805 [0020] • Chang et al. Am. Chem. Soc., 1994, vol. 116, 6792-805 [0020]

• Li et al. J. Phys. Chem., 1994, vol. 98, 11751 - 5 [0020] • Li et al. J. Phys. Chem., 1994, vol. 98, 11751-5 [0020]

• Li et al. Report, 1994, 24 [0020] • Li et al. Report, 1994, 24 [0020]

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• Bansal et al. J. Phys. Chem. B, 1998, vol. 102, 1067 - 1070 [0020] • Bansal et al. J. Phys. Chem. B, 1998, vol. 102, 1067-1070 [0020]

• Chidsey. Book of Abstracts, 214th ACS National Meeting. 07 September 1997 [0020] • Chidsey. Book of Abstracts, 214th ACS National Meeting. 07 September 1997 [0020]

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• Lahiri et al. Langmuir, 1999, vol. 15, 2055 - 2060 [0030] 5 • Lahiri et al. Langmuir, 1999, vol. 15, 2055-2060 [0030] 5

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• Appl. Phys. Lett., 1997, vol. 70, 1593 [0060] • Appl. Phys. Lett., 1997, vol. 70, 1593 [0060]

• Appl. Phys. Lett., 1997, vol. 70, 2759 [0060] 30 • Appl. Phys. Lett., 1997, vol. 70, 2759 [0060] 30

• Piner et al. Langmuir, 1997, vol. 13, 6864 - 6868 [0061] [0067] • Piner et al. Langmuir, 1997, vol. 13, 6864-6868 [0061] [0067]

• Noy et al. J. Am. Chem. Soc., 1995, vol. 117, 7943 - 7951 [0061] • Noy et al. J. Am. Chem. Soc., 1995, vol. 117, 7943-7951 [0061]

• Wilbur et al. Langmuir, 1995, vol. 11, 825 - 831 [0061] • Wilbur et al. Langmuir, 1995, vol. 11, 825-831 [0061]

• Frisbie et al. Science, 1994, vol. 265, 2071 - 2074 [0061] • Frisbie et al. Science, 1994, vol. 265, 2071-2074 [0061]

• Noy et al. Langmuir, 1998, vol. 14, 1508 - 1511 [0061] • Noy et al. Langmuir, 1998, vol. 14, 1508-1511 [0061]

• Vezenov et al. J. Am. Chem. Soc., 1997, vol. 119, 2006 - 2015 [0061] 5 • Vezenov et al. J. Am. Chem. Soc., 1997, vol. 119, 2006 - 2015 [0061] 5

• Benoit et al. Microbeam and Nanoheam Analysis. Springer Verlag, 1996 [0065] • Benoit et al. Microbeam and Nanoheam Analysis. Springer Verlag, 1996 [0065]

• Hu et al. Science, 1995, vol. 268, 267 - 269 [0071] • Hu et al. Science, 1995, vol. 268, 267-269 [0071]

• Vezenov et al. J. Am. Soc., 1997, vol. 119, 2006 - 2015 [0072] • Vezenov et al. J. Am. Soc., 1997, vol. 119, 2006 - 2015 [0072]

• Campbell. Science and Engineering of Microelectronic Fabrication. Oxford Press [0073] • Campbell. Science and Engineering of Microelectronic Fabrication. Oxford Press [0073]

• Chou et al. Appl. Phys. Lett., 1995, vol. 67, 3114 [0073] 10 • Chou et al. Appl. Phys. Lett., 1995, vol. 67, 3114 [0073] 10

• Wang et al. Appl. Phys. Lett., 1997, vol. 70, 1593 [0073] • Wang et al. Appl. Phys. Lett., 1997, vol. 70, 1593 [0073]

• Jackman et al. Science, 1995, vol. 269, 664 [0073] • Jackman et al. Science, 1995, vol. 269, 664 [0073]

• Whelan et al. Appl. Phys Lett., 1996, vol. 69, 4245 [0073] • Whelan et al. Appl. Phys Lett., 1996, vol. 69, 4245 [0073]

• Younkin et al. Appl. Phys. Lett., 1997, vol. 71, 1261 [0073] • Younkin et al. Appl. Phys. Lett., 1997, vol. 71, 1261 [0073]

• Nyffenegger ; Penner. Chem. Rev., 1997, vol. 97, 1195 [0073] 15 • Nyffenegger; Penner Chem. Rev., 1997, vol. 97, 1195 [0073] 15

• Schoer ; Crooks. Langmuir, 1997, vol. 13, 2323 [0073] • Schoer; Crooks Langmuir, 1997, vol. 13, 2323 [0073]

• Xu; Liu. Langmuir, 1997, vol. 13, 127 [0073] • Xu; Liu Langmuir, 1997, vol. 13, 127 [0073]

• Sugimura et al. J. Vac. Sci. Techno/. A, 1996, vol. 14, 1223 [0073] • Sugimura et al. J. Vac. Sci. Techno /. A, 1996, vol. 14, 1223 [0073]

• Kim; M. Lieber. Science, 1992, vol. 257, 375 [0073] • Kim; M. Lieber. Science, 1992, vol. 257, 375 [0073]

• Wilbur et al. Langmuir, 1995, vol. 11, 825 [0077] 20 • Wilbur et al. Langmuir, 1995, vol. 11,825 [0077] 20

Claims (33)

REIVINDICACIONES 1. Un método de nanolitografía que comprende: 1. A nanolithography method comprising: proporcionar un sustrato; provide a substrate; proporcionar una punta de microscopio como sonda de barrido; provide a microscope tip as a scanning probe; recubrir la punta con un compuesto de patronamiento; y coat the tip with a pattern compound; Y poner en contacto la punta recubierta con el sustrato de manera que se aplique el compuesto al sustrato con la 5 ayuda de un medio de transporte, en donde el medio de transporte forma un menisco que cierra la brecha entre la punta y el sustrato de manera que el compuesto de patronamiento sea transportado hasta el sustrato por medio de transporte capilar, con el fin de producir un patrón deseado. contacting the coated tip with the substrate so that the compound is applied to the substrate with the help of a means of transport, wherein the means of transport forms a meniscus that closes the gap between the tip and the substrate so that The pattern compound is transported to the substrate by capillary transport, in order to produce a desired pattern. 2. El método de la Reivindicación 1 en donde el sustrato es oro y el compuesto de patronamiento es una proteína o péptido o tiene la fórmula R1SH, R1SSR2, R1SR2, R1SO2H, (R1)3P, R1NC, R1CN, (R1)3N, R1COOH, o ArSH, en 10 donde:  2. The method of Claim 1 wherein the substrate is gold and the pattern compound is a protein or peptide or has the formula R1SH, R1SSR2, R1SR2, R1SO2H, (R1) 3P, R1NC, R1CN, (R1) 3N, R1COOH, or ArSH, in 10 where: R1 y R2 tienen cada uno la fórmula X(CH2)n- y, si un compuesto está sustituido tanto con R1 como con R2, entonces R1 y R2 pueden ser iguales o diferentes; R1 and R2 each have the formula X (CH2) n- and, if a compound is substituted with both R1 and R2, then R1 and R2 may be the same or different; n es 0 - 30; n is 0-30; Ar es un arilo; 15 Ar is an aryl; fifteen X es -CH3, -COOH, -CO2(CH2)mCH3, -OH, -CH2OH, etilén glicol, hexa(etilén glicol), -O(CH2)mCH3, -NH2, -NH(CH2)mNH2, halógeno, glucosa, maltosa, fulereno C60, un ácido nucleico, una proteína, o un ligando; y X is -CH3, -COOH, -CO2 (CH2) mCH3, -OH, -CH2OH, ethylene glycol, hexa (ethylene glycol), -O (CH2) mCH3, -NH2, -NH (CH2) mNH2, halogen, glucose , maltose, C60 fulerene, a nucleic acid, a protein, or a ligand; Y m es 0 - 30. m is 0 - 30. 3. El método de la Reivindicación 2 en donde el compuesto de patronamiento tiene la fórmula R1SH o ArSH. 3. The method of Claim 2 wherein the pattern compound has the formula R1SH or ArSH. 4. El método de la Reivindicación 3 en donde el compuesto de patronamiento es propanoditiol, hexanoditiol, 20 octanoditiol, n-hexadecanotiol, n-octadecanotiol, n-docosanotiol, 11-mercapto-1-undecanol, ácido 16-mercapto-1-hexadecanoico, a,a’-p-xililditiol, 4,4’-bifenilditiol, terfenilditiol, o ADN-alcanotiol. 4. The method of Claim 3 wherein the standard compound is propanedithiol, hexanedithiol, octanediithol, n-hexadecanothiol, n-octadecanothiol, n-docosanothiol, 11-mercapto-1-undecanol, 16-mercapto-1-hexadecanoic acid , a, a'-p-xyldithiol, 4,4'-biphenyldithiol, terphenyldithiol, or DNA-alkanothiol. 5. El método de la Reivindicación 1 en donde el sustrato es aluminio, arseniuro de galio o dióxido de titanio y el compuesto de patronamiento tiene la fórmula R1SH, en donde: 5. The method of Claim 1 wherein the substrate is aluminum, gallium arsenide or titanium dioxide and the pattern compound has the formula R1SH, wherein: R1 tiene la fórmula X(CH2)n-; 25 R1 has the formula X (CH2) n-; 25 n es 0 - 30; n is 0-30; X es -CH3, -COOH, -CO2(CH2)mCH3, -OH, -CH2OH, etilén glicol, hexa(etilén glicol), -O(CH2)mCH3, -NN2, -NH(CH2)mNH2, halógeno, glucosa, maltosa, fulereno C60, un ácido nucleico, una proteína, o un ligando; y X is -CH3, -COOH, -CO2 (CH2) mCH3, -OH, -CH2OH, ethylene glycol, hexa (ethylene glycol), -O (CH2) mCH3, -NN2, -NH (CH2) mNH2, halogen, glucose , maltose, C60 fulerene, a nucleic acid, a protein, or a ligand; Y m es 0 - 30. m is 0 - 30. 6. El método de la Reivindicación 5 en donde el compuesto de patronamiento es ácido 2-mercapto-acético o n-30 octadecanotiol. 6. The method of Claim 5 wherein the pattern compound is 2-mercaptoacetic acid or n-30 octadecanothiol. 7. El método de la Reivindicación 1 en donde el sustrato es dióxido de silicio y el compuesto de patronamiento es una proteína o péptido o tiene la fórmula R1SH o R1SiCl3, en donde: 7. The method of Claim 1 wherein the substrate is silicon dioxide and the pattern compound is a protein or peptide or has the formula R1SH or R1SiCl3, wherein: R1 tiene la fórmula X(CH2)n- ; R1 has the formula X (CH2) n-; n es 0 - 30; 35 n is 0-30; 35 X es -CH3, -COOH, -CO2(CH2)mCH3, -OH, -CH2OH, etilén glicol, hexa(etilén glicol), -O(CH2)mCH3, -NH2, -NH(CH2)mNH2, halógeno, glucosa, maltosa, fulereno C60, un ácido nucleico, una proteína, o un ligando; y m es 0 - 30. X is -CH3, -COOH, -CO2 (CH2) mCH3, -OH, -CH2OH, ethylene glycol, hexa (ethylene glycol), -O (CH2) mCH3, -NH2, -NH (CH2) mNH2, halogen, glucose , maltose, C60 fulerene, a nucleic acid, a protein, or a ligand; and m is 0-30. 8. El método de la Reivindicación 7 en donde el compuesto de patronamiento es ácido 16-mercapto-1-hexadecanoico, octadeciltriclorosilano o 3-(2-aminoetilamino)propiltrimetoxisilano. 5 8. The method of Claim 7 wherein the standard compound is 16-mercapto-1-hexadecanoic acid, octadecyltrichlorosilane or 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane. 5 9. El método de la Reivindicación 1 en donde la punta es recubierta con el compuesto de patronamiento poniendo en contacto a la punta con una solución del compuesto de patronamiento una o más veces. 9. The method of Claim 1 wherein the tip is coated with the pattern compound by contacting the tip with a solution of the pattern compound one or more times. 10. El método de la Reivindicación 9 que comprende además secar la punta cada vez que es removida de la solución del compuesto de patronamiento, excepto la última vez de manera que la punta está húmeda aún cuando se la pone en contacto con el sustrato para producir el patrón deseado. 10 10. The method of Claim 9 further comprising drying the tip each time it is removed from the patterning compound solution, except the last time so that the tip is wet even when it is brought into contact with the substrate to produce The desired pattern. 10 11. El método de la Reivindicación 9 que comprende además: 11. The method of Claim 9 further comprising: enjuagar la punta después de que ha sido utilizada para aplicar el patrón al sustrato; rinse the tip after it has been used to apply the pattern to the substrate; recubrir la punta con un compuesto de patronamiento diferente; y coat the tip with a different pattern compound; Y poner en contacto la punta recubierta con el sustrato de manera que se aplica el compuesto de patronamiento al sustrato con el fin de producir un patrón deseado. 15 contacting the coated tip with the substrate so that the pattern compound is applied to the substrate in order to produce a desired pattern. fifteen 12. El método de la Reivindicación 11 en donde las etapas de poner en contacto, recubrimiento y lavado, se repiten utilizando tantos compuestos de patronamiento diferentes como sea necesario para la elaboración del(de los) patrón(es) deseado(s). 12. The method of Claim 11 wherein the steps of contacting, coating and washing, are repeated using as many different pattern compounds as necessary for the preparation of the desired pattern (s). 13. El método de la Reivindicación 12 que comprende además proporcionar un sistema de posicionamiento para alinear un patrón con respecto al(a los) otro(s) patrón(es). 20 13. The method of Claim 12 further comprising providing a positioning system for aligning a pattern with respect to the other pattern (s). twenty 14. El método de la Reivindicación 1 en donde se proporcionan una pluralidad de puntas. 14. The method of Claim 1 wherein a plurality of tips are provided. 15. El método de la Reivindicación 14 en donde cada una de la pluralidad de puntas es puesta en contacto con el mismo compuesto de patronamiento. 15. The method of Claim 14 wherein each of the plurality of tips is contacted with the same pattern compound. 16. El método de la Reivindicación 14 en donde la pluralidad de puntas es puesta en contacto con una pluralidad de compuestos de patronamiento. 25 16. The method of Claim 14 wherein the plurality of tips is contacted with a plurality of pattern compounds. 25 17. El método de la Reivindicación 14 en donde cada punta produce el mismo patrón que la otra(s) punta(s). 17. The method of Claim 14 wherein each tip produces the same pattern as the other tip (s). 18. El método de la Reivindicación 17 que comprende además suministrar un sistema de posicionamiento para alinear un patrón con respecto al(a los) otro(s) patrón(es). 18. The method of Claim 17 further comprising providing a positioning system to align a pattern with respect to the other pattern (s). 19. El método de la Reivindicación 14 en donde al menos una punta produce un patrón diferente a aquel producido por la(s) otra(s) puntas(s). 30 19. The method of Claim 14 wherein at least one tip produces a different pattern than that produced by the other tip (s). 30 20. El método de la Reivindicación 19 que comprende además suministrar un sistema de posicionamiento para alinear un patrón con respecto al(a los) otro(s) patrón(es). 20. The method of Claim 19, further comprising providing a positioning system to align a pattern with respect to the other pattern (s). 21. El método de la Reivindicación 1 en donde la punta es recubierta con un primer compuesto de patronamiento y se la utiliza para aplicar el primer compuesto de patronamiento a alguno o a todo de un segundo compuesto de patronamiento que ya ha sido aplicado al sustrato, siendo el segundo compuesto de patronamiento capaz de 35 reaccionar o de combinarse en forma estable con el primer compuesto de patronamiento. 21. The method of Claim 1 wherein the tip is coated with a first pattern compound and is used to apply the first pattern compound to some or all of a second pattern compound that has already been applied to the substrate, being the second pattern compound capable of reacting or stably combining with the first pattern compound. 22. El método de la Reivindicación 1 que comprende además tratar la punta ante de recubrirla con el compuesto de patronamiento para mejorar la fisisorción del compuesto de patronamiento. 22. The method of Claim 1 further comprising treating the tip before coating it with the patterning compound to improve the fisisorption of the patterning compound. 23. El método de la Reivindicación 22 en donde la punta es recubierta con una capa delgada sólida de adhesión para mejorar la fisisorción del compuesto de patronamiento. 40 23. The method of Claim 22 wherein the tip is coated with a thin solid layer of adhesion to improve the fisisorption of the patterning compound. 40 24. El método de la Reivindicación 23 en donde la punta es recubierta con titanio o cromo para formar la capa delgada sólida de adhesión. 24. The method of Claim 23 wherein the tip is coated with titanium or chromium to form the solid thin layer of adhesion. 25. El método de la Reivindicación 22 en donde el compuesto de patronamiento está en solución acuosa y se trata la punta para hacerla hidrofílica con el propósito de mejorar la fisisorción del compuesto de patronamiento. 25. The method of Claim 22 wherein the patterning compound is in aqueous solution and the tip is treated to make it hydrophilic for the purpose of improving the fisisorption of the patterning compound. 26. El método de cualquiera de las Reivindicaciones 1 - 25 en donde la punta es una punta de microscopio de fuerza atómica. 26. The method of any one of Claims 1-25 wherein the tip is an atomic force microscope tip. 27. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, en donde la punta es una punta de microscopio óptico de 5 barrido de campo cercano (NSOM) o una punta de microscopio de túnel de barrido (STM). 27. The method of any one of claims 1 to 25, wherein the tip is a near-field sweeping optical microscope tip (NSOM) or a scanning tunnel microscope tip (STM). 28. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, en donde se suministra el compuesto al sustrato. 28. The method of any one of claims 1 to 27, wherein the compound is supplied to the substrate. 29. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 28, en donde se utiliza la punta para escribir el patrón. 29. The method of any one of claims 1 to 28, wherein the tip is used to write the pattern. 30. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29, en donde la punta es una punta hueca. 30. The method of any one of claims 1 to 29, wherein the tip is a hollow tip. 31. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, en donde el compuesto es una proteína o péptido. 10 31. The method of any one of claims 1 to 30, wherein the compound is a protein or peptide. 10 32. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, en donde el compuesto es un ácido nucleico, preferiblemente un oligonucleótido, un ADN o un ARN. 32. The method of any one of claims 1 to 30, wherein the compound is a nucleic acid, preferably an oligonucleotide, a DNA or an RNA. 33. El método de patronamiento de un sustrato de acuerdo con el método de cualquiera de las Reivindicaciones 1 - 32. 33. The method of patterning a substrate according to the method of any one of Claims 1-32.
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