JP2006520979A - Manufacture of nanoparticle thin film - Google Patents

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Abstract

【課題】 インクジェット印刷法による薄フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】 キャリア流体内に磁化可能ナノ粒子の懸濁液を調製する工程と、この流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として磁化可能ナノ粒子のフィルムを形成する工程とを含む磁化可能ナノ粒子のフィルムを有する磁気記録装置を形成する方法。本発明は、磁化可能フィルム、無機フィルム、及びタンパク質フィルムを形成する方法にも広範に関連するものである。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a thin film by an ink jet printing method.
A step of preparing a suspension of magnetizable nanoparticles in a carrier fluid and depositing the fluid suspension on a substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl, the deposited fluid suspension. Forming a film of magnetizable nanoparticles as a liquid residue, and forming a magnetic recording device having a film of magnetizable nanoparticles. The present invention is also broadly related to methods of forming magnetizable films, inorganic films, and protein films.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

(序文)
本発明は、インクジェット印刷法による薄フィルムの製造に関する。得られた薄フィルムは、多くの用途、例えば、磁気媒体及び半導体媒体における構成要素に使用することができる。
(発明の背景)
(preface)
The present invention relates to the production of thin films by ink jet printing. The resulting thin film can be used for components in many applications, such as magnetic and semiconductor media.
(Background of the Invention)

薄フィルムの作製には、広い範囲に亘る方法、例えば、化学蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、蒸発法、スパッタリング法、及びスピンコート法が利用可能である(「薄フィルム材料ハンドブック:第1巻、薄フィルムの堆積及び加工」、2002年版、Nalwa、H.S.、Academic Press;「ガラス上の薄フィルム」1997年版、Bach Kraus、Springer−Verlag)。スパッタリング法及び電気蒸発法は、従来的にコンピュータ産業におけるディスクドライブ用磁気媒体の製造に選択される好ましい方法とされてきた。   A wide range of methods such as chemical vapor deposition, molecular beam epitaxy, evaporation, sputtering, and spin coating can be used to produce a thin film ("Thin Film Material Handbook: Volume 1, Thin film deposition and processing ", 2002 edition, Nalwa, HS, Academic Press;" Thin film on glass "1997 edition, Bach Kraus, Springer-Verlag). Sputtering and electroevaporation have traditionally been the preferred methods selected for the manufacture of disk drive magnetic media in the computer industry.

自己組織化タンパク質アレイの作製は、そのようなアレイが最近のナノテクノロジーに様々な用途、例えば、半導体素子及びバイオセンサを提供するという理由でかなりの関心を集めている(Yun、SC他、2001年、MRSシンポジウム会報、j2.3/1−j2/3/6;McMillan、A他、2002年、「Nature Materials」、1、(4)、247−252)。タンパク質薄フィルムを作成する工程は、2段工程によるフィルムの形成に重点が置かれてきた。最初に、二次元のタンパク質アレイが液体薄フィルム上に形成される。次に、これらのフィルムは、シリコンウェーハのような固体基板に移される。ラングミュア−ブロジェット法(Britt、DW他、「Phys.Chem.Chem.Phys.」、2000年、2、4594−4599)は、脂質−空気界面でのタンパク質アレイの形成を伴う公知のフィルム作製技術である。この基本的主題に関するいくつかの他の方法、例えば、空気−水の界面での自己組織化タンパク質アレイの形成(Kobayashi、K他、2001年、「Biosci.Biotechnol.Biochem.」、65、(1)、176−179)、水銀−空気界面及び液体−気体界面(Nagayama、K他、1995年、「Jpn J Appl.Phys.」、34、3947−3954ページ)、及びガリウム−水性界面(Adachi、E他、1998年、「Chem.Phys.Lett.」284、440−445)も説明されている。タンパク質薄フィルムは、スプレーコーティング法及び蒸着法(Goodall、S他、2002年、「J.Aerosol Med.」、15、(3)、351−357ページ)によっても作成されている。   The creation of self-assembled protein arrays has attracted considerable interest because such arrays provide a variety of applications for modern nanotechnology, such as semiconductor devices and biosensors (Yun, SC et al., 2001). MRS Symposium Bulletin, j2.3 / 1-j2 / 3/6; McMillan, A et al., 2002, “Nature Materials”, 1, (4), 247-252). The process of creating a protein thin film has focused on the formation of the film by a two-step process. Initially, a two-dimensional protein array is formed on a liquid thin film. These films are then transferred to a solid substrate such as a silicon wafer. The Langmuir-Blodgett method (Britt, DW et al., “Phys. Chem. Chem. Phys.”, 2000, 2, 4594-4599) is a known film production technique involving formation of a protein array at the lipid-air interface. It is. Several other methods on this basic theme, such as the formation of self-assembled protein arrays at the air-water interface (Kobayashi, K et al., 2001, “Biosci. Biotechnol. Biochem.”, 65, (1 ), 176-179), mercury-air and liquid-gas interfaces (Nagayama, K et al., 1995, “Jpn J Appl. Phys.”, Pages 34, 3947-3954), and gallium-aqueous interfaces (Adachi, E. et al., 1998, “Chem. Phys. Lett.” 284, 440-445). Protein thin films have also been made by spray coating and vapor deposition (Goodall, S et al., 2002, “J. Aerosol Med.” 15, (3), pages 351-357).

診断法の業界において、インクジェット印刷法による固体基板上の特定タンパク質の個別単位の堆積が説明されている(Roda、A他、2000年、「Biotechniques」、28、(3)、492−496ページ;WO96/22533)。ここでの目的は、単一目標を選別するのに使用することができる固定化された個々のタンパク質のアレイを取得することである。インクジェット印刷法は、コンピュータ導出情報を紙の上に印刷するための従来的な技術である(Calvert、P、2001年、「Chem.Mater.」、13、3299−3305)。単一ドットは、いくつかの用途には適用することができるが、磁気記録のような他の用途は、非常に滑らかで連続のフィルムを要求する。   In the diagnostics industry, the deposition of individual units of specific proteins on solid substrates by ink jet printing has been described (Roda, A et al., 2000, “Biotechniques”, 28, (3), pages 492-496; WO 96/22533). The goal here is to obtain an array of immobilized individual proteins that can be used to sort a single target. Inkjet printing is a conventional technique for printing computer-derived information on paper (Calvert, P, 2001, “Chem. Mater.” 13, 3299-3305). Single dots can be applied for some applications, but other applications such as magnetic recording require a very smooth and continuous film.

本発明人は、意外にも、インクジェット印刷法がタンパク質及び磁性粒子の薄フィルムの形成に対して、及び高分子材料によって少なくとも部分的にカプセル封入された磁性粒子及び半導体ナノ粒子の薄フィルムの形成に対しても有効な技術を呈示することを現時点で見出している。
(発明の要約)
The inventor surprisingly found that inkjet printing methods are used for the formation of thin films of proteins and magnetic particles, and the formation of thin films of magnetic and semiconductor nanoparticles at least partially encapsulated by polymeric materials. At present, it is found that an effective technique is presented.
(Summary of the Invention)

本発明の第1の態様では、磁化可能ナノ粒子のフィルムを有する磁気記録装置を形成する方法が提供され、本方法は、キャリア流体内に磁化可能ナノ粒子の懸濁液を調製する工程と、この流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として上述の磁化可能ナノ粒子のフィルムを形成する工程とを含む。   In a first aspect of the invention, there is provided a method of forming a magnetic recording device having a film of magnetizable nanoparticles, the method comprising preparing a suspension of magnetizable nanoparticles in a carrier fluid; Depositing the fluid suspension on the substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl and forming the film of magnetizable nanoparticles described above as a dry residue of the deposited fluid suspension.

本発明の第2の態様では、磁化可能フィルムを形成する方法が提供され、本方法は、キャリア流体内に各々が少なくとも部分的にタンパク質シェル内に形成された磁化可能ナノ粒子の懸濁液を調製する工程と、この流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として基板上に上述の磁化可能フィルムを取得する工程とを含む。   In a second aspect of the invention, a method of forming a magnetizable film is provided, the method comprising a suspension of magnetizable nanoparticles each formed at least partially within a protein shell in a carrier fluid. Preparing and depositing the fluid suspension on the substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl, obtaining the magnetizable film described above on the substrate as a dry residue of the deposited fluid suspension. Process.

本発明の第3の態様では、基板上に無機ナノ粒子のフィルムを形成する方法が提供され、本方法は、キャリア流体内に各々が少なくとも部分的にタンパク質シェル内部に形成された無機ナノ粒子の懸濁液を調製する工程と、この流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として基板上に上述のフィルムを取得する工程とを含む。   In a third aspect of the invention, there is provided a method of forming a film of inorganic nanoparticles on a substrate, the method comprising the steps of forming inorganic nanoparticles each at least partially within a protein shell within a carrier fluid. Preparing a suspension and depositing the fluid suspension on the substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl, and depositing the above film on the substrate as a dry residue of the deposited fluid suspension. Acquiring.

本発明の第4の態様では、構成タンパク質粒径の約10倍未満の厚みを実質的に薄フィルム全体に亘って有するタンパク質の薄フィルムを基板の表面上に形成する方法が提供され、本方法は、キャリア流体内に膜濾過工程を受けたタンパク質粒子の懸濁液を調製する工程と、この流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として基板上に上述のフィルムを取得する工程とを含む。   In a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of forming a thin film of protein on the surface of a substrate having a thickness of less than about 10 times the constituent protein particle size over substantially the entire thin film. Prepares a suspension of protein particles that have undergone a membrane filtration step in a carrier fluid, deposits the fluid suspension on a substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl, Obtaining the above-mentioned film on a substrate as a dry residue of the suspension.

本発明の第5の態様では、磁化可能ナノ粒子のフィルムを有する磁気記録装置が提供され、この粒子は、キャリア流体内に懸濁液として調製され、堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として磁化可能ナノ粒子の上述のフィルムを形成するために、約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積したものである。
本発明を非制限的に更に解説するために、ここで添付図面を参照して実施形態を以下に説明する。
(発明の詳細な説明)
In a fifth aspect of the invention, a magnetic recording device having a film of magnetizable nanoparticles is provided, the particles being prepared as a suspension in a carrier fluid and as a dry residue of a deposited fluid suspension. Deposited on the substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl to form the above-described film of magnetizable nanoparticles.
In order to further illustrate, but not limit, the invention, embodiments will now be described with reference to the accompanying drawings.
(Detailed description of the invention)

インクジェット印刷の工程は、一般的にナノリットル以下である少量の液体材料の複数のミクロノズルを用いる基板上への堆積を含む。通常、この堆積工程は、印刷ノズルの圧電又はサーマルアシスト作動のいずれかを伴うことになる。液滴毎に堆積する液体の量は、一般的に約0.1ピコリットルよりも多く、例えば、約1ピコリットルを超えることになる。この量は、約1ナノリットル未満、例えば、約100ピコリットル未満又は約10ピコリットル未満とすることができる。本発明の好ましい態様では、液滴毎に堆積される液体の量は、約3ピコリットルである。   The inkjet printing process involves the deposition of a small amount of liquid material, typically nanoliters or less, onto a substrate using multiple micro nozzles. Typically, this deposition process will involve either a piezoelectric or thermal assist operation of the printing nozzle. The amount of liquid deposited per droplet will generally be greater than about 0.1 picoliter, for example, greater than about 1 picoliter. This amount can be less than about 1 nanoliter, such as less than about 100 picoliters or less than about 10 picoliters. In a preferred embodiment of the invention, the amount of liquid deposited per droplet is about 3 picoliters.

材料のピコリットルの量のノズル堆積は、基板の所定の区域上に堆積される材料の容量の微調節を可能にする。基板に接触する直前に、液滴は、インクジェットノズルを出る時のそれと同じ質量を有することができる。代替的に、個々の液滴は、基板に接触する前に、液滴以下のより微細な「スプレー」に細分することができる。液滴がそのようなスプレーを形成する場合、その特性は、開始液滴のサイズとノズルヘッドの基板からの距離とによって主に判断されることになる。液滴が細分される範囲は、次に、覆われる基板の区域を決めることになる。インクジェット印刷法によって提供される微細な開口は、インクジェットで生成されるナノ粒子液滴に関する高度の制御を可能にするものである。   Nozzle deposition of picoliters of material allows fine tuning of the volume of material deposited on a given area of the substrate. Just prior to contacting the substrate, the droplet can have the same mass as it exits the inkjet nozzle. Alternatively, individual droplets can be subdivided into finer “sprays” below the droplets before contacting the substrate. When a droplet forms such a spray, its characteristics will be determined primarily by the size of the starting droplet and the distance of the nozzle head from the substrate. The extent to which the droplets are subdivided will then determine the area of the substrate to be covered. The fine openings provided by the ink jet printing method allow a high degree of control over the nanoparticle droplets produced by the ink jet.

更に、インクジェット印刷技術は、工業製造工程に都合良く組込むことができ、タンク方式のコーティングシステムにおける場合よりも基板の単位面積あたりのコーティング材料の質量に関してかなり少ない原材料しか要しない可能性が高い。   In addition, inkjet printing technology can be conveniently incorporated into industrial manufacturing processes and is likely to require significantly less raw material with respect to the mass of coating material per unit area of the substrate than in a tank-based coating system.

粒子が磁性ナノ粒子である場合、それらは、少なくとも部分的に高分子シェル内にカプセル封入することができる。代替的に、磁性ナノ粒子は、カプセル封入されていなくてもよい。これらの粒子は、当業者に公知のいずれかの手段で形成することができ、好ましい方法は、適切なサイズ及び分散度制御をもたらすものである。本発明の態様において、磁性粒子は、高分子シェル、例えばタンパク質内に形成することができる。このシェルは、例えば、レーザ熱分解によって後で除去することができ、カプセル封入されない磁性ナノ粒子が残される。磁性ナノ粒子は、界面活性剤ミセル内に形成することができ、ミセルは、この場合もまた、例えばcmc以下の濃度に界面活性剤溶液を希釈し、続いて濾過することにより、後で除去することができる。   If the particles are magnetic nanoparticles, they can be at least partially encapsulated within the polymeric shell. Alternatively, the magnetic nanoparticles may not be encapsulated. These particles can be formed by any means known to those skilled in the art, and preferred methods are those that provide appropriate size and dispersion control. In embodiments of the invention, the magnetic particles can be formed in a polymeric shell, such as a protein. This shell can be removed later, for example, by laser pyrolysis, leaving unencapsulated magnetic nanoparticles. Magnetic nanoparticles can be formed in surfactant micelles, which are again removed later, for example by diluting the surfactant solution to a concentration below cmc, followed by filtration. be able to.

粒子が非磁性粒子、例えば半導体ナノ粒子である場合、それらは、少なくとも部分的にタンパク質シェルによってカプセル封入することができる。代替的に、それらは、カプセル化タンパク質シェル内に形成することができ、シェルは、例えばレーザ熱分解によって後で除去され、カプセル封入されない非磁性ナノ粒子が残される。   If the particles are non-magnetic particles, such as semiconductor nanoparticles, they can be at least partially encapsulated by a protein shell. Alternatively, they can be formed in an encapsulated protein shell, which is later removed, for example, by laser pyrolysis, leaving non-encapsulated non-magnetic nanoparticles.

磁気記録媒体は、データ記憶を可能にする磁気特性を有するいずれかの媒体である。好ましくは、以下に限定されるものではないが、記録媒体は、例えば、コンピュータ、オーディオ装置、車両、ビデオレコーダなどに使用されるようなハードディスクドライブの状態で存在することになる。加えて、媒体は、磁気テープ又は磁気カード装置とすることができる。   A magnetic recording medium is any medium having magnetic properties that allow data storage. Preferably, although not limited to the following, the recording medium will be present in the state of a hard disk drive as used, for example, in computers, audio devices, vehicles, video recorders and the like. In addition, the medium can be a magnetic tape or a magnetic card device.

本発明の一部の態様では、磁気記録媒体は、1Gb/6.4516cm2(平方インチ)を超え、好ましくは5Gb/6.4516cm2(平方インチ)を超え、より好ましくは10Gb/6.4516cm2(平方インチ)、かつ最も好ましくは20ギガビット/6.4516cm2(平方インチ)を超えるデータ記録容量を有する。 In some embodiments of the present invention, the magnetic recording medium is greater than 1 Gb / 6.4516 cm 2 (square inch), preferably greater than 5 Gb / 6.4516 cm 2 (square inch), more preferably 10 Gb / 6.4516 cm 2 (square square). Inch), and most preferably has a data recording capacity of greater than 20 gigabits / 6.4516 cm 2 (square inch).

本発明に使用されるインクジェットプリンタ装置は、主要要素として:i)コーティング粒子の懸濁液を保持するリザーバ;(ii)インクジェットヘッド;(iii)リザーバをインクジェットヘッドに接続する導管;v)コーティングされる基板を静止位置に保持する支持要素;(vi)インクジェットヘッド及び基板を互いに対して移動させる手段;(vii)インクジェットヘッド及び基板の相対移動を制御するための制御手段、例えばコンピュータソフトウエアを適切に含む。任意的に、リザーバをインクジェットに接続する導管ラインにバルブを含むことができる。   The ink jet printer apparatus used in the present invention comprises as main components: i) a reservoir that holds a suspension of coating particles; (ii) an ink jet head; (iii) a conduit that connects the reservoir to the ink jet head; v) a coated (Vi) means for moving the inkjet head and the substrate relative to each other; (vii) suitable control means for controlling the relative movement of the inkjet head and the substrate, such as computer software Included. Optionally, a valve can be included in the conduit line connecting the reservoir to the inkjet.

インクジェットヘッドは、次に、通常は、(i)入口ポート;(ii)コーティング粒子懸濁液のためのリザーバ部分;(iii)好ましくは各ノズルがより小さいリザーバ部分を含む所定サイズの孔を有する複数のノズル;(iv)ノズルからコーティング懸濁液の液滴を噴出させる機構を適切に含むことになる。   The inkjet head then typically has (i) an inlet port; (ii) a reservoir portion for the coating particle suspension; (iii) preferably a pre-sized hole, each nozzle including a smaller reservoir portion. A plurality of nozzles; (iv) suitably including a mechanism for ejecting droplets of the coating suspension from the nozzles.

インク液滴を噴出させる様々なシステム、特に、圧電式、加熱式、静電式、及び音響式方法が公知である(Le、HP、1998年、「J.Imaging Sci.Tech.」、42、49−62)。例えばバブルジェット(登録商標)・プリントヘッドにおいて、各ノズルユニットは加熱要素を含む。要素の温度が瞬間的に数百度に上昇する時に、ノズルに液滴を通過させて液体のインクを移動させる蒸気の泡が形成される。圧電式堆積においては、ノズル内に設けられた通常はセラミックである圧電結晶を横切って印加された電界が結晶を変形させ、それによって液体に利用可能なノズルの容積を低減し、オリフィスから液滴を放出させる。上述のシステムの何れも本発明により使用することができる。   Various systems for ejecting ink droplets are known, in particular piezoelectric, heated, electrostatic and acoustic methods (Le, HP, 1998, “J. Imaging Sci. Tech.”, 42, 49-62). For example, in a bubble jet print head, each nozzle unit includes a heating element. When the temperature of the element rises momentarily to several hundred degrees, a vapor bubble is formed that causes the droplet to pass through the nozzle and move the liquid ink. In piezoelectric deposition, an electric field applied across a piezoelectric crystal, usually a ceramic, provided within the nozzle, deforms the crystal, thereby reducing the volume of the nozzle available for liquid and reducing the droplets from the orifice. To release. Any of the systems described above can be used with the present invention.

本発明に適切なインクジェット付加装置の作動においては、粒子の懸濁液が、インクジェットヘッドを通じて基板に付加される。好ましい実施形態では、インクジェットヘッドのノズルは、基板の表面に実質的に直角に配列されることになる。堆積工程の間、基板とインクジェットヘッドは、インクジェットヘッドがコーティングを必要とする基板の範囲に粒子懸濁液を付加することができるように、相互に相対的に移動される。この相対的移動は、インクジェットヘッド、基板、又は両方の移動によって実行することができる。基板の表面とインクジェットノズルの間の間隔もまた、必要に応じて調節することができる。そのような調節は、当業者の能力の範囲内であろう。   In operation of an ink jet application apparatus suitable for the present invention, a suspension of particles is applied to a substrate through an ink jet head. In a preferred embodiment, the nozzles of the inkjet head will be arranged substantially perpendicular to the surface of the substrate. During the deposition process, the substrate and the inkjet head are moved relative to each other so that the inkjet head can add a particle suspension to the area of the substrate that requires coating. This relative movement can be performed by movement of the inkjet head, the substrate, or both. The spacing between the surface of the substrate and the ink jet nozzle can also be adjusted as needed. Such adjustment will be within the ability of one skilled in the art.

基板は、円形であるのが好ましいが、所定の用途に適切なあらゆる形状とすることができる。   The substrate is preferably circular, but can be any shape suitable for a given application.

本発明の態様において、基板表面は、できるだけ平滑であることが好ましい。基板表面は、その全体の面積に亘って平面でなくてもよいが、実質的に局所的不連続がないことを要する。表面粗度に関しては、平均表面粗度Raは、好ましくは約1nm未満であり、例えば約0.1nmである。Raは、表面に平行に移動する平均センターラインを検出することによって測定される。センターラインより下にあるいかなるトラフも反転されてピークとして計算される。センターラインより上のピーク(反転したトラフを含めて)の平均が粗さ平均であるRaである。基板表面の粗さ平均は、例えば、側面測定法、偏光楕円率測定法、又は「原子間力顕微鏡法」、又はその組合せである当業者に公知のいずれかの技術を用いて測定することができる。例えば、「原子間力顕微鏡」を使用することができる。 In the embodiment of the present invention, the substrate surface is preferably as smooth as possible. The substrate surface may not be planar over its entire area, but it must be substantially free of local discontinuities. Regarding the surface roughness, the average surface roughness Ra is preferably less than about 1 nm, for example about 0.1 nm. R a is measured by detecting the average centerline moving parallel to the surface. Any trough below the centerline is inverted and calculated as a peak. The average of the peaks above the center line (including the inverted trough) is R a which is the roughness average. The average roughness of the substrate surface can be measured using any technique known to those skilled in the art, for example, side measurement, polarization ellipticity measurement, or “atomic force microscopy”, or a combination thereof. it can. For example, an “atomic force microscope” can be used.

本発明の代替の態様において、基板は、より大きい程度の粗さを有する。例えば、基板の平均表面粗度Raは約1nmよりも大きく、好ましくは約5nmよりも大きい。この態様では、表面粗度Raは、好ましくは約30nm未満であり、例えば、約20nm又は10nm未満である。本発明の一部の実施形態では、基板とコーティング粒子の間のより優れた接着は、凹凸の平均サイズの制御によって達成することができることが見出されている。 In an alternative aspect of the invention, the substrate has a greater degree of roughness. For example, larger than the average surface roughness R a of the substrate is about 1 nm, greater than preferably about 5 nm. In this embodiment, the surface roughness Ra is preferably less than about 30 nm, for example, less than about 20 nm or 10 nm. In some embodiments of the invention, it has been found that better adhesion between the substrate and the coating particles can be achieved by controlling the average size of the irregularities.

基板は、好ましくは、例えば、約600kg/mmよりも大きく、好ましくは約700kg/mmよりも大きいビッカース硬度である高い表面硬度もまた有する。基板は、例えば、約70GPaよりも大きく、好ましくは約80GPaよりも大きく、より好ましくは約90GPaよりも大きい弾性係数の状態である高い剛性を有することもまた望ましい。基板は、約25GPaよりも大きく、例えば、約30GPaよりも大きく又は35GPaよりも大きい比弾性率もまた有することができる。基板が低い熱膨張係数を有することは有利である。これは、コーティングされた基板で作製された記録装置の可読性を向上させるからである。熱膨張係数は、好ましくは30ppmK-1未満であり、例えば、20ppmK-1である。特に好ましい実施形態では、基板の熱膨張係数は10ppmK-1である。本発明の好ましい実施形態では、基板は、低い熱伝導率を有する。これは、コーティングした基板が磁気記録装置として効率的に作動する温度を高めることになる。従って、本発明の好ましい実施形態は、20Wm-1-1未満、例えば、10Wm-1-1未満又は約5Wm-1-1未満の熱伝導率を有する。適切な材料の例は、ガラス、例えば、日本のオハラ・インコーポレーテッド(229−1186、神奈川、相模原市、小山、1−15−30、Tel:(81)42−772−2101、Fax:(81)42−774−1071、http://www.ohara−inc.co.jp)から市販されている「TS−10SX」、及びアルミニウムである。材料がアルミニウムである時、この材料は、Ni−リンでコーティングすることができる。 The substrate also preferably has a high surface hardness, for example a Vickers hardness greater than about 600 kg / mm, preferably greater than about 700 kg / mm. It is also desirable for the substrate to have a high stiffness, for example in a state of elastic modulus greater than about 70 GPa, preferably greater than about 80 GPa, more preferably greater than about 90 GPa. The substrate can also have a specific modulus greater than about 25 GPa, such as greater than about 30 GPa or greater than 35 GPa. It is advantageous for the substrate to have a low coefficient of thermal expansion. This is because it improves the readability of a recording device made of a coated substrate. The coefficient of thermal expansion is preferably less than 30 ppm K −1 , for example 20 ppm K −1 . In a particularly preferred embodiment, the coefficient of thermal expansion of the substrate is 10 ppm K −1 . In a preferred embodiment of the invention, the substrate has a low thermal conductivity. This increases the temperature at which the coated substrate operates efficiently as a magnetic recording device. Accordingly, a preferred embodiment of the present invention have less than 20Wm -1 K -1, for example, a 10Wm less than -1 K -1 or about 5Wm -1 K thermal conductivity of less than -1. Examples of suitable materials are glass, for example OHARA INC. Of Japan (229-1186, Kanagawa, Sagamihara, Koyama, 1-15-30, Tel: (81) 42-772-2101, Fax: (81 ) 42-774-1071, "TS-10SX" commercially available from http://www.ohara-inc.co.jp), and aluminum. When the material is aluminum, this material can be coated with Ni-phosphorus.

本発明の一実施形態では、図1に示すように、基板は垂直に配置され、インクジェットヘッドは、この基板(1)に対して直角に配置される。少なくとも1つのインクジェットヘッド(2)は、基板の片面に対して直角に配置される。別の実施形態では、装置は、この基板の両面上に配置された少なくとも1つのインクジェットヘッドを含むことができる。基板は、「X」軸に関してスピンドル(3)の周囲に回転し、一方でインクジェットヘッド装置は静止している。代替的に、基板が静止位置に保持され、インクジェットヘッドが「X」軸の周りに回転し、又は基板の表面に対して実質的に平行な単一の「Y」平面内を移動することができる。本発明の好ましい態様では、基板及びインクジェットの両方が同時に移動される。例えば、基板が回転し、一方、インクジェットヘッド装置は、「X」軸の周りを回転するか又は「Y」平面内を移動するかのいずれかとすることができる。基板がインクジェットに対して回転する実施形態では、インクジェットヘッドによって覆われる基板の面積が実質的に一定に維持されるのを保証するために、制御手段により、インクジェットヘッドの半径方向位置の関数として回転の角速度を調節することができる。一般的に、基板は、ディスク形状であることになる。   In one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the substrate is arranged vertically, and the inkjet head is arranged at a right angle to the substrate (1). At least one inkjet head (2) is arranged at right angles to one side of the substrate. In another embodiment, the apparatus can include at least one ink jet head disposed on both sides of the substrate. The substrate rotates around the spindle (3) about the “X” axis, while the inkjet head device is stationary. Alternatively, the substrate may be held in a stationary position and the inkjet head may rotate about the “X” axis or move in a single “Y” plane that is substantially parallel to the surface of the substrate. it can. In a preferred embodiment of the invention, both the substrate and the ink jet are moved simultaneously. For example, the substrate can be rotated while the inkjet head device can either rotate about the “X” axis or move in the “Y” plane. In embodiments where the substrate rotates relative to the inkjet, the control means rotates as a function of the radial position of the inkjet head to ensure that the area of the substrate covered by the inkjet head is maintained substantially constant. Can be adjusted. In general, the substrate will be disk-shaped.

コーティングよりも前に、例えば、図1及び図2に示すように、基板ディスクは、インクジェット付加装置のスピンドル上に位置決めされることになる。図2は、アーチ形構造体(2)を含む適切な位置決め装置を示し、構造体から個々の把持部材(3)が半径方向に突き出ている。第1の位置(図2b)で、各部材は、ディスク(1)の外側リムに係合する。これらの部材は、一緒になってディスクをアーチ形構造体内部に保持し、ディスクをスピンドル上に位置決めするための位置に正確に移動させる。ディスクがスピンドル上に位置決めされた後に、図2aに示すように、把持部材をディスク・リムから分離することができる。把持部材は、例えば、バネ形成構造体又は縦軸線に沿って伸縮可能な中実ピンとすることができる。   Prior to coating, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the substrate disk will be positioned on the spindle of the inkjet adder. FIG. 2 shows a suitable positioning device comprising an arched structure (2), with individual gripping members (3) protruding radially from the structure. In the first position (FIG. 2b), each member engages the outer rim of the disc (1). Together, these members hold the disk within the arcuate structure and accurately move it to a position for positioning the disk on the spindle. After the disk is positioned on the spindle, the gripping member can be separated from the disk rim, as shown in FIG. 2a. The gripping member can be, for example, a spring forming structure or a solid pin that can expand and contract along the longitudinal axis.

ディスクをインクジェット付加装置に装填するために、ディスク保持スピンドル(3)は、制御装置(4)によって第1の位置に後退させることができる。次に、基板ディスクは、図3に示されている付加装置内の位置に移される。ディスクは、伸縮式スピンドルの縦軸線にディスクの孔の中心が一致するようにして付加装置内に位置決めされる。次に、伸縮式スピンドルをディスクの中心孔を通過して挿入することができる。次に、ディスクは、スピンドルに固定的に取り付けられる。当業者は、スピンドルの縦軸線に直角な平面内にディスクが十分に固定されるのを保証するために、ワッシャなどのディスク固定手段をロボット的に適用することができ、そのためにスピンドルが望ましい速度で回転する時にディスクが回転してその位置を単一平面内に維持するようになることを認めるであろう。例えば、スピンドルは、それがディスクの中心孔を満たすように広がってディスクを直角位置に固定するように、拡大可能な断面積を有することができる。当業者は、スピンドルを回転させるために様々な装置を使用することができることもまた容易に認めるであろう。   In order to load the disc into the inkjet add-on device, the disc holding spindle (3) can be retracted to the first position by the control device (4). Next, the substrate disk is moved to a position in the additional device shown in FIG. The disc is positioned in the additional device such that the center of the disc hole coincides with the longitudinal axis of the telescopic spindle. The telescoping spindle can then be inserted through the center hole of the disc. The disc is then fixedly attached to the spindle. A person skilled in the art can apply disk fixing means, such as washers, robotically to ensure that the disk is sufficiently fixed in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the spindle, so that the spindle is at the desired speed. It will be appreciated that the disk rotates to maintain its position in a single plane when rotating at. For example, the spindle can have an expandable cross-sectional area so that it extends to fill the center hole of the disk and locks the disk in a right angle position. One skilled in the art will also readily recognize that various devices can be used to rotate the spindle.

図4に示されている別の実施形態では、基板は、実質的に水平の面内でスピンドルに保持される。インクジェットヘッド(1)は、基板(2)上に位置決められ、かつ平面「X」に対して平行に移動することができる。作動において、基板は、スピンドル(3)の軸「X」の周りに回転し、一方、インクジェットヘッド装置は静止している。代替的に、基板が静止位置に保持され、インクジェットヘッドは、基板の表面に対して実質的に平行な平面「X」内を移動する。本発明の好ましい態様では、基板及びインクジェットヘッドの両方が同時に移動される。例えば、基板が回転し、一方、インクジェットヘッド装置は、平面「X」内を移動する。   In another embodiment shown in FIG. 4, the substrate is held on the spindle in a substantially horizontal plane. The inkjet head (1) is positioned on the substrate (2) and can move parallel to the plane “X”. In operation, the substrate rotates about the axis “X” of the spindle (3) while the inkjet head device is stationary. Alternatively, the substrate is held in a stationary position and the inkjet head moves in a plane “X” that is substantially parallel to the surface of the substrate. In a preferred embodiment of the invention, both the substrate and the inkjet head are moved simultaneously. For example, the substrate rotates while the inkjet head device moves in the plane “X”.

操作において、当業者であれば、基板がコーティングが行われる位置にある時、例えば、スピンドルである保持手段に基板が確実に係合されることになるのを理解するだろう。「確実」とは、基板が単一平面内の基板の位置から実質的に逸脱しないことになるということを意味しており、それによってインクジェットヘッド又は基板のいずれかを損傷させることなく、必要な有効性の程度でインクジェット印刷を実行することができることになる。   In operation, those skilled in the art will understand that when the substrate is in the position where the coating is to be performed, the substrate will be securely engaged to the holding means, for example a spindle. “Certain” means that the substrate will not substantially deviate from the position of the substrate in a single plane, thereby requiring any damage without damaging either the inkjet head or the substrate. Ink jet printing can be executed with a degree of effectiveness.

本発明に用いる装置において、当業者であれば、インクジェットヘッドの寸法は、特定の用途に従って選択することができることを理解するだろう。例えば、静止位置に保持される、例えば図1及び図2に示されている装置の一部の実施形態に対して上述したようなインクジェットヘッドは、縦方向の寸法をそれが適用されるディスクの半径に実質的に等しくなるように設計することができる。更に、特定のヘッドに使用されるノズルの数は、そのインクジェットヘッドによってコーティングされるのを意図した表面の面積によって判断されることになる。ノズルの数及びノズルの寸法は、特定の用途に従って設計することができ、インクジェット付加装置が異なるヘッドを互換的に収容するように構成することができることを当業者は理解するだろう。   In the apparatus used in the present invention, those skilled in the art will appreciate that the dimensions of the inkjet head can be selected according to the particular application. For example, an inkjet head, such as that described above for some embodiments of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, for example, held in a stationary position, has a longitudinal dimension of the disk to which it is applied. It can be designed to be substantially equal to the radius. Furthermore, the number of nozzles used in a particular head will be determined by the area of the surface intended to be coated by that inkjet head. One skilled in the art will appreciate that the number of nozzles and the dimensions of the nozzles can be designed according to the particular application and that the inkjet adder can be configured to accommodate different heads interchangeably.

説明した本発明の各態様の好ましい実施形態では、基板は、その上に付加された粒子の懸濁液の分散を促進するために処理される。そのような処理は、化学的、機械的、又は放射線処理、又はその組合せを含むことができる。例えば、化学的処理には、アルコール、例えば「propan−1−ol」のような湿潤剤の使用又は「NP40」(アキュレート・ケミカル・アンド・サイアンティフィック、ウェストベリー、ニューヨーク州、11590米国、Tel:(516)333−2221(800)645−6264、Fax:(516)997−4948)のような分散剤/界面活性剤の使用が含まれる。分散剤は、粒子懸濁液の付加の前に基板に付加することができる。代替的に、分散剤及び/又は湿潤剤は、基板上にフィルムとして形成される粒子を含む懸濁液に添加することができる。基板の最適なコーティングに要する湿潤剤又は分散剤の量は、特定の懸濁液に依存することになるが、その添加量は、インクジェットヘッド内部からの付加的な噴出力がない時にノズル内に懸濁を維持するのに不十分な値にまでノズルオリフィスでの表面張力を低下させない量であることが好ましい。   In a preferred embodiment of each aspect of the invention described, the substrate is treated to facilitate dispersion of a suspension of particles applied thereon. Such treatment can include chemical, mechanical, or radiation treatment, or a combination thereof. For example, chemical treatments include the use of a wetting agent such as alcohol, eg “propan-1-ol” or “NP40” (Accurate Chemical and Scientific, Westbury, NY, 11590 USA, Use of dispersants / surfactants such as Tel: (516) 333-2221 (800) 645-6264, Fax: (516) 997-4948). The dispersant can be applied to the substrate prior to the addition of the particle suspension. Alternatively, the dispersant and / or wetting agent can be added to the suspension containing the particles formed as a film on the substrate. The amount of wetting or dispersing agent required for optimal coating of the substrate will depend on the particular suspension, but the amount added will be in the nozzle when there is no additional jet power from within the inkjet head. It is preferably an amount that does not reduce the surface tension at the nozzle orifice to a value that is insufficient to maintain suspension.

本発明の一部の実施形態では、基板表面は、コーティングの前に前処理される。これは、例えば、機械的処理又は放射処理によって実行することができる。機械的処理は、例えば、化学−機械研磨による洗浄を含むことができる。放射処理は、基板のUV光への露出を好ましくは含むものである。   In some embodiments of the invention, the substrate surface is pretreated prior to coating. This can be performed, for example, by mechanical processing or radiation processing. Mechanical treatment can include, for example, cleaning by chemical-mechanical polishing. The radiation treatment preferably includes exposure of the substrate to UV light.

前処理剤の供給源は、インクジェットヘッド(4)と同じ平面に一般的に配置することができることになる。通常、ディスクは、示された方向(矢印)に回転し、例えば、放射ビーム又は化学湿潤剤である前処理作用物は、基板がインクジェットヘッドに当てられる前に基板に接触することになる。前処理の持続時間及び前処理とコーティングの間の時間間隔は、用途に依存することになる。例えば、前処理作用物供給源とインクジェットヘッドとは、実質的に同時に作動することができ、前処理は、前処理作用物供給源によって目標とされる範囲の基板の一回のみの通過を含むように行われる。他の実施形態では、基板のある一定の区域は、前処理作用物供給源による対象範囲のディスクの数回の通過で処理される。次に、インクジェット印刷法によって基板上に粒子が堆積される前に、ある一定の時間間隔が経過するであろう。   The source of the pretreatment agent can generally be arranged in the same plane as the inkjet head (4). Typically, the disc rotates in the indicated direction (arrow), and a pretreatment agent, for example a radiation beam or chemical wetting agent, will contact the substrate before the substrate is applied to the inkjet head. The duration of the pretreatment and the time interval between the pretreatment and the coating will depend on the application. For example, the pretreatment agent source and the inkjet head can operate substantially simultaneously, and the pretreatment includes a single pass of the substrate in the range targeted by the pretreatment agent source. To be done. In other embodiments, certain areas of the substrate are processed in several passes through the disc of interest by the pretreatment agent source. Next, a certain time interval will elapse before the particles are deposited on the substrate by inkjet printing.

図1に示すような装置を使用することが好ましく、装置は、インクジェットヘッドが基板に対して実質的に直角に配置され、かつUV光源ヘッド(4)がこれもまた基板に対して実質的に直角な平面内でビームを放射するようにして実質的に互いに平行な平面に配置されたインクジェットヘッド及びUV光源を含む。   It is preferred to use an apparatus as shown in FIG. 1, wherein the apparatus has an inkjet head disposed substantially perpendicular to the substrate, and a UV light source head (4), which is also substantially relative to the substrate. It includes an inkjet head and a UV light source arranged in planes substantially parallel to each other so as to emit a beam in a perpendicular plane.

フィルムもまた、基板上への粒子の堆積の後に、例えばUV硬化又は赤外線放射により、又は加熱により処理することができる。フィルムは、例えば、基板を従来型の焼き鈍し炉内で少なくとも約300℃の温度に加熱し、又はレーザビームへの露出によって粒子の堆積に引続いて焼き鈍しすることもまた可能である。フィルムが磁気記録装置内の構成要素としての使用を意図されている時、焼き鈍しは、フィルムの磁気特性を大きく向上させるので、フィルムを焼き鈍しすることが特に好ましい。   The film can also be treated after deposition of the particles on the substrate, for example by UV curing or infrared radiation, or by heating. The film can, for example, heat the substrate to a temperature of at least about 300 ° C. in a conventional annealing furnace, or anneal subsequent to particle deposition by exposure to a laser beam. It is particularly preferred that the film be annealed when annealing is intended for use as a component in a magnetic recording device because annealing greatly improves the magnetic properties of the film.

本発明の多くの態様、例えば磁気記録媒体に使用する磁性ナノ粒子フィルムにおいて、フィルムの表面は、できるだけ平滑で平坦であることが好ましい。フィルム表面は、その表面全体の範囲に亘って完全に平坦でなくてもよいが、作動中の読取ヘッドの近接性のために、実質的な局所的不連続がないことを要する。例えば、フィルム表面内の不連続は、磁性表面上の高さにおいて好ましくは約13nm未満とすべきである。これは、アポフェリチン・シェル内にカプセル封入された磁性ナノ粒子の場合には、フィルム表面での不連続のサイズの許容レベルが、磁気記録媒体としての有効性のために1粒径程度(カプセル封入シェルを含む)の範囲であることを意味する。   In many aspects of the present invention, such as magnetic nanoparticle films used in magnetic recording media, the surface of the film is preferably as smooth and flat as possible. The film surface may not be completely flat across its entire surface, but it must be free of substantial local discontinuities due to the proximity of the read head during operation. For example, the discontinuity in the film surface should preferably be less than about 13 nm in height above the magnetic surface. This is because, in the case of magnetic nanoparticles encapsulated in an apoferritin shell, an acceptable level of discontinuous size on the film surface is about 1 particle size (encapsulation for effectiveness as a magnetic recording medium). Mean that it includes the encapsulated shell).

特に、基板がコーティング粒子の長さのスケールで比較的平滑である時には、フィルム厚みは、実質的にフィルム全体に亘って2粒径(あらゆるカプセル封入シェルを含む)以下であることもまた好ましい。   In particular, when the substrate is relatively smooth on the length scale of the coating particles, it is also preferred that the film thickness be no more than 2 particle sizes (including any encapsulated shell) across the entire film.

従って、本発明の好ましい態様において、フィルムは、実質的に連続単層の形態である。コーティングされた基板及びコーティングされていない基板の範囲の間の境界部に起因するフィルム厚みの不連続の発生を低減させるために、フィルムは、実質的に連続していなければならない。   Thus, in a preferred embodiment of the invention, the film is in the form of a substantially continuous monolayer. In order to reduce the occurrence of film thickness discontinuities due to the boundary between the coated and uncoated substrate areas, the film must be substantially continuous.

例えば、本発明人は、約1nm未満の平均表面厚みRaを有する基板上にフェリチンでカプセル化した磁性ナノ粒子を含む磁化可能装置上での磁気記録を実行することができたが、そこでの基板上のフィルム厚み内の変動は、25nm程度である(単一のフェリチン粒子は、この値の半分程度の直径を有する)。 For example, the inventors have been able to perform magnetic recording on a magnetizable device comprising magnetic nanoparticles encapsulated with ferritin on a substrate having an average surface thickness R a of less than about 1 nm. Variation in film thickness on the substrate is on the order of 25 nm (a single ferritin particle has a diameter on the order of half of this value).

フィルムがデータ記憶媒体として使用されない本発明の他の態様では、フィルム表面の平滑度は、より重要ではない場合がある。フィルムの必要な平滑度は、特定の用途に依存するが、一部の態様では、例えば、フィルムの平均表面粗度は、約5粒径(あらゆるカプセル封入シェルを含む)以下又は約3又は2粒径以下というような約10粒径以下とすることができる。   In other aspects of the invention where the film is not used as a data storage medium, the smoothness of the film surface may be less important. The required smoothness of the film depends on the particular application, but in some embodiments, for example, the average surface roughness of the film is about 5 particle sizes (including any encapsulated shell) or about 3 or 2 It can be about 10 particle sizes or less, such as a particle size or less.

基板は、本発明の異なる態様に従って異なる程度の粗さを示すので、フィルム表面上の所定のポイントでのフィルム厚みは、下側基板の表面粗度の程度にある程度依存することになる。従って、本発明の一部の態様では、フィルム厚みは、実質的にフィルム全体に亘って構成粒子(あらゆるカプセル封入シェルを含む)の直径の約10倍を超えて奥行きが変化しないことが好ましく、より好ましくは粒径の約5倍以下、より好ましくは粒径の約3又は2倍以下である。フィルムの絶対厚みは、粒径に依存することになるが、本発明により作製されたフィルムは、通常約500nm未満、より好ましくは約100nm未満、最も好ましくは約50nm未満の厚みを有することになる。本発明の特に好ましい実施形態では、フィルム厚みは、実質的にフィルム全体に亘って約30nm未満である。   Since the substrate exhibits different degrees of roughness according to different aspects of the invention, the film thickness at a given point on the film surface will depend to some extent on the degree of surface roughness of the lower substrate. Thus, in some aspects of the invention, it is preferred that the film thickness does not change depth over about 10 times the diameter of the constituent particles (including any encapsulated shell) substantially throughout the film, More preferably, it is not more than about 5 times the particle size, more preferably not more than about 3 or 2 times the particle size. Although the absolute thickness of the film will depend on the particle size, films made according to the present invention will typically have a thickness of less than about 500 nm, more preferably less than about 100 nm, and most preferably less than about 50 nm. . In particularly preferred embodiments of the invention, the film thickness is less than about 30 nm substantially throughout the film.

約1nl未満の容量を有する液滴として、例えばインクジェット印刷法により基板上に磁性又は磁化可能ナノ粒子を堆積させることにより磁気記録装置を形成する方法に本発明が関係する場合には、この磁性粒子は、カプセル封入されても又はカプセル封入されなくてもよい。   When the present invention is concerned with a method of forming a magnetic recording device by depositing magnetic or magnetizable nanoparticles on a substrate as a droplet having a volume of less than about 1 nl, for example by ink jet printing, the magnetic particle May be encapsulated or unencapsulated.

粒子がカプセル封入される場合には、カプセル封入材料は、シロキサン、シラン、又はそれらの誘導体という有機材料又は無機材料を含むことができる。「カプセル封入された」とは、高分子材料でコーティングした粒子、又は高分子材料の予め形成された空洞内部に形成された粒子のことを意味する。カプセル封入材料は、連続単一構造体、例えば、数個のポリペプチド鎖を含む多量体タンパク質とすることができる。代替的に、カプセル封入材料は、少なくとも部分的に無機材料を閉じ込め、近くにあるが分離した構造体に留まるか又は隣接構造体と相互作用して多成分構造体を形成するかのいずれかである分離した単一構造体として存在することができる。   When the particles are encapsulated, the encapsulating material can include organic or inorganic materials such as siloxanes, silanes, or derivatives thereof. “Encapsulated” means particles coated with a polymeric material or particles formed within a preformed cavity of polymeric material. The encapsulating material can be a continuous single structure, for example a multimeric protein comprising several polypeptide chains. Alternatively, the encapsulating material at least partially encloses the inorganic material and either stays in a nearby but separate structure or interacts with adjacent structures to form a multi-component structure. It can exist as a separate single structure.

カプセル封入材料は、好ましくは約100nm以下の直径(又は、球状粒子の場合その最大径)を有するコア磁性ナノ粒子を収容するように作用する単成分、又は共に作用する若干数の成分を含むことができる。好ましくは、この直径は、約50nm以下であり、より好ましくは約20nm以下である。この寸法は、少なくともある程度はカプセル封入材料のサイズによって決められる。代替的に、カプセル封入材料は、完全には囲まれていないにも関わらず磁性粒子を収容して保持することができる適切な開口を含むことができ、例えば、この開口は、高分子内の環によって形成されるものとすることができる。   The encapsulating material preferably includes a single component that acts to accommodate core magnetic nanoparticles having a diameter of about 100 nm or less (or its maximum size in the case of spherical particles), or a few components that act together. Can do. Preferably, this diameter is about 50 nm or less, more preferably about 20 nm or less. This dimension is determined at least in part by the size of the encapsulating material. Alternatively, the encapsulating material can include suitable openings that can contain and retain magnetic particles even though they are not completely enclosed, e.g., the openings within the polymer It can be formed by a ring.

磁化可能フィルムの形成及び磁気記録装置に関する本発明の態様において、コア磁化可能ナノ粒子は、周囲温度で強磁性を維持できないことになるほど小さくてはならない。周囲温度は、通常約0℃を超え、例えば、約15℃を超える。周囲温度は、通常約50℃未満であり、例えば、約30℃未満である。これは、周囲温度での作動に関して、磁化可能ナノ粒子は、通常約2nmよりも大きいことになることを意味する。   In aspects of the invention relating to the formation of magnetizable films and magnetic recording devices, the core magnetizable nanoparticles should not be so small that they cannot maintain ferromagnetism at ambient temperature. Ambient temperature is typically greater than about 0 ° C, for example greater than about 15 ° C. The ambient temperature is usually less than about 50 ° C., for example, less than about 30 ° C. This means that for operation at ambient temperature, magnetizable nanoparticles will typically be larger than about 2 nm.

好ましい実施形態では、カプセル封入材料は、本発明人が分子又は分子のアセンブリを意味する有機高分子とすることができ、約1500kDまで、通常は約500kD未満の分子量を有することができる。そのような有機高分子は、界面活性剤、ポリマー、又はタンパク質とすることができる。   In a preferred embodiment, the encapsulating material can be an organic polymer that we mean a molecule or assembly of molecules and can have a molecular weight of up to about 1500 kD, usually less than about 500 kD. Such organic macromolecules can be surfactants, polymers, or proteins.

本発明が、基板上に磁化可能フィルム又は無機ナノ粒子のフィルムを形成する方法に関する時には、粒子は、少なくとも部分的にカプセル封入タンパク質内に形成されるが、基板上に堆積した時には、カプセル封入又は非カプセル封入の何れでもよい。無機ナノ粒子が半導体ナノ粒子である時には、本発明の一部の態様において、これらの粒子が基板上に非カプセル封入の状態で堆積することは、そのことがより高い充填密度を有する半導体フィルムをもたらすことになるので好ましいものである。   When the present invention relates to a method of forming a magnetizable film or a film of inorganic nanoparticles on a substrate, the particles are at least partially formed within the encapsulated protein, but when deposited on the substrate, the encapsulated or Any of non-encapsulation may be used. When the inorganic nanoparticles are semiconductor nanoparticles, in some embodiments of the invention, the deposition of these particles in a non-encapsulated state on the substrate results in a semiconductor film having a higher packing density. It is preferable because it brings about.

本発明の様々な態様がタンパク質を伴う時には、タンパク質は、天然由来とすることができ、又は、例えば組換えタンパク質である人工タンパク質を含む他の供給源由来とすることができる。   When the various aspects of the invention involve proteins, the proteins can be naturally derived or can be derived from other sources including artificial proteins, eg, recombinant proteins.

本発明の第1、第2、及び第3の態様の一部の好ましい実施形態では、タンパク質は、少なくとも部分的に無機粒子を取囲むカプセル封入材料として働くものである。好ましい実施形態では、無機粒子は、磁性金属又は合金、又は半導体材料を含む。   In some preferred embodiments of the first, second, and third aspects of the invention, the protein serves as an encapsulating material that at least partially surrounds the inorganic particles. In a preferred embodiment, the inorganic particles comprise a magnetic metal or alloy, or a semiconductor material.

本発明の第5の態様の実施形態では、タンパク質は、少なくとも基板上でのフィルムの形成の間は他の材料とは結合していない。   In an embodiment of the fifth aspect of the invention, the protein is not bound to other materials at least during the formation of the film on the substrate.

本発明での使用に適切なタンパク質には、鞭毛L−Pリング、バクテリオファージ、バクテリアGroEL及びGroESのようなシャペロニン、DPS、及びウイルス・カプシドが含まれる。例えば、DPSは、フェリチン同族体で12量体のDNA保護タンパク質であり、中空コア及び三回軸内の空隙を含む。鞭毛LPリングは、13nm程度の内径及び20nm程度の外径を有するリング形状の構造体である。それらは、13nm程度の厚みで数μmに亘って延びる秩序だったアレイ内に充填されるように導くことができる。より薄い濃度では、26nm程度の厚みである二量体が形成される可能性がある。   Proteins suitable for use in the present invention include flagellar LP rings, bacteriophages, chaperonins such as bacteria GroEL and GroES, DPS, and viral capsids. For example, DPS is a ferritin homolog and a 12-mer DNA protection protein, which includes a hollow core and a void in the triple axis. The flagellar LP ring is a ring-shaped structure having an inner diameter of about 13 nm and an outer diameter of about 20 nm. They can be guided to fill in an ordered array extending over several μm with a thickness on the order of 13 nm. At a lower concentration, a dimer having a thickness of about 26 nm may be formed.

タンパク質に関連する本発明の高度に好ましい実施形態では、タンパク質は、フェリチン族のうちの1つである。本発明は、内部空洞がナノスケールの無機粒子を形成するために使用される鉄貯蔵タンパク質であるフェリチンを最も好ましく利用する。フェリチンは、450kDの分子量を有する。フェリチンは、生物種全体に亘って鉄の代謝に利用されており、その構造は、それらの間で高度に保存性である。フェリチンは、24個のサブユニットから成り、これは、自己組織化して外径が大まかに12nmの中空シェルを提供する。フェリチンは、8nm直径の空洞を有し、この空洞は、通常約4500個の鉄(III)原子を常磁性のフェリハイドライトの形態で収納する。このフェリハイドライトは、除去することができ(フェリハイドライトを欠いたフェリチンは「アポフェリチン」と呼ばれる)、他の物質の組み込みが可能である。フェリチン内の部分集合は、固く詰っているが、空洞内へのチャンネルが三重軸及び四重軸に存在する。   In a highly preferred embodiment of the invention relating to proteins, the protein is one of the ferritin family. The present invention most preferably utilizes ferritin, which is an iron storage protein used to form inorganic particles with nanoscale internal cavities. Ferritin has a molecular weight of 450 kD. Ferritin has been utilized for iron metabolism across species and its structure is highly conserved among them. Ferritin consists of 24 subunits, which self-assemble to provide a hollow shell with an outer diameter of roughly 12 nm. Ferritin has an 8 nm diameter cavity, which normally contains about 4500 iron (III) atoms in the form of paramagnetic ferrihydrite. This ferrihydrite can be removed (ferritin lacking ferrihydrite is called "apoferritin") and other substances can be incorporated. The subset within ferritin is tightly packed, but there are channels into the cavity on the triple and quadruple axes.

タンパク質に関連する本発明の様々な態様で用いる好ましいタンパク質は、ほぼ8nm程度の直径の空洞を有するアポフェリチンである。   A preferred protein for use in various aspects of the invention relating to proteins is apoferritin having a cavity with a diameter on the order of about 8 nm.

フェリチンは、脊椎動物、非脊椎動物、植物、真菌、酵母、バクテリアにおいて天然に見出すことができる。フェリチンは、遺伝子組み替え技術によって合成的に製造することもできる。そのような合成種は、天然種と同じとすることができるが、その内部空洞内に粒子を収容することができる基本特性を残している変異種を合成することもまた可能である。フェリチンの全てのそのような天然種及び合成種の使用は、本発明の範囲内であると考えられる。   Ferritin can be found naturally in vertebrates, invertebrates, plants, fungi, yeasts and bacteria. Ferritin can also be produced synthetically by genetic engineering techniques. Such synthetic species can be the same as the natural species, but it is also possible to synthesize variants that retain the basic property of being able to accommodate particles within their internal cavities. The use of all such natural and synthetic species of ferritin is considered within the scope of the present invention.

フェリチンは、窒素気流の下での緩衝酢酸ナトリウム溶液に対する透析により、アポフェリチンに変換することができる。例えば、チオグリコール酸を用いる還元キレート化は、フェリハイドライト・コアを除去するために使用することができるものである。その後、還元されたフェリハイドライト・コアを溶液から完全に除去するために、塩化ナトリウム溶液に対する繰返し透析を引続き行うことができる。アポフェリチンは、弛緩状態で約8nmの空洞を有する。このタンパク質は、直径8nmのものよりも大きい粒子を収容するように伸張することができるので、コアナノ粒子(換言すれば、カプセル封入材料を除いたコア材料)は、約15nm径までの直径を有することができる。   Ferritin can be converted to apoferritin by dialysis against a buffered sodium acetate solution under a stream of nitrogen. For example, reductive chelation with thioglycolic acid is one that can be used to remove the ferrihydrite core. Thereafter, repeated dialysis against sodium chloride solution can be followed to completely remove the reduced ferrihydrite core from the solution. Apoferritin has a cavity of about 8 nm in a relaxed state. Since this protein can be stretched to accommodate particles larger than those with a diameter of 8 nm, the core nanoparticles (in other words, the core material excluding the encapsulating material) have a diameter up to about 15 nm. be able to.

本発明がその様々な態様において磁性ナノ粒子の薄フィルムの形成に関する場合、カプセル封入又は非カプセル封入の何れであってもよい磁性ナノ粒子は、コバルト、鉄、又はニッケル、金属合金、希土類及び遷移金属合金、M型フェライト又はスピネル型フェライトのようなフェリ磁性金属又は強磁性金属のいずれかを含む。この金属又は合金は、アルミニウム、バリウム、ビスマス、セリウム、クロム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、鉄、ランタン、ルテチウム、マグネシウム、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、パラジウム、白金、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ストロンチウム、テルビウム、ツリウム、チタン、バナジウム、イッテリビウム、及びイットリウム、又はそれらのいずれかの混合物のうちの1以上を含むことができる。   When the present invention relates to the formation of a thin film of magnetic nanoparticles in its various embodiments, the magnetic nanoparticles, which can be either encapsulated or unencapsulated, are cobalt, iron, or nickel, metal alloys, rare earths and transitions. It includes either ferrimagnetic or ferromagnetic metals such as metal alloys, M-type ferrites or spinel type ferrites. This metal or alloy is aluminum, barium, bismuth, cerium, chromium, cobalt, copper, dysprosium, erbium, europium, gadolinium, holmium, iron, lanthanum, lutetium, magnesium, molybdenum, neodymium, nickel, niobium, palladium, platinum, One or more of praseodymium, promethium, samarium, strontium, terbium, thulium, titanium, vanadium, ytterbium, and yttrium, or any mixture thereof can be included.

好ましくは、上述の磁性ナノ粒子は、コバルト−ニッケル、鉄−白金、コバルト−パラジウム、鉄−パラジウム、サマリウム−コバルト、ジスプロシウム−鉄−ターバイド、又はネオジム−鉄のホウ化物、鉄−コバルト−白金、コバルト−ニッケル−白金、又はコバルト−ニッケル−クロムという二元合金又は三元合金を含む。より好ましくは、上述のナノ粒子は、コバルト又は白金及びそれらの合金であり、例えば、コバルトと白金の合金である。   Preferably, the magnetic nanoparticles are cobalt-nickel, iron-platinum, cobalt-palladium, iron-palladium, samarium-cobalt, dysprosium-iron-turbide, or neodymium-iron boride, iron-cobalt-platinum, It includes binary alloys or ternary alloys of cobalt-nickel-platinum or cobalt-nickel-chromium. More preferably, the above-mentioned nanoparticles are cobalt or platinum and alloys thereof, for example, an alloy of cobalt and platinum.

本発明の第1の態様の好ましい実施形態では、磁性ナノ粒子は、タンパク質材料によってカプセル封入される。   In a preferred embodiment of the first aspect of the invention, the magnetic nanoparticles are encapsulated by a protein material.

本発明の第3の態様の好ましい実施形態では、粒子は、タンパク質材料によってカプセル封入された磁性ナノ粒子又は半導体ナノ粒子のいずれかである。本発明のこの態様の特定的な実施形態では、磁性粒子は、コバルト/白金の合金又は鉄/白金の合金のいずれかを含み、それらは、アポフェリチン又はDPSによってカプセル封入される。   In a preferred embodiment of the third aspect of the invention, the particles are either magnetic nanoparticles or semiconductor nanoparticles encapsulated by a protein material. In particular embodiments of this aspect of the invention, the magnetic particles comprise either a cobalt / platinum alloy or an iron / platinum alloy, which are encapsulated by apoferritin or DPS.

磁性ナノ粒子は、典型的に水性媒体中の有機高分子のようなカプセル封入材料の懸濁液がコア磁性ナノ粒子を含むか又はそれを構成するための適切な単金属又は複数金属のイオン源と結合される工程によって調製することができる。この工程においては、金属イオン源がカプセル封入材料源に増分的に添加されることが好ましい。例えば、カチオン及びアニオン源は、繰返し毎にカプセル封入シェルあたり1原子を超えるカチオン及びアニオン源を提供するのに十分な量で添加することができる。カチオン及びアニオン源は、繰返し毎にカプセル封入シェルあたり200原子未満のカチオン及びアニオン源、好ましくは、繰返し毎にカプセル封入あたり100原子未満のカチオン及びアニオンを提供するのに十分な量で添加することができる。好ましくは、カチオン及びアニオン源は、繰返し毎にカプセル封入あたり約50原子のカチオン及びアニオン源を提供するのに十分な量で添加することができる。これらの低濃度は、カチオン及びアニオン源を含有する溶液の逐次希釈によって達成することができる。金属イオン源は、磁性ナノ粒子を構成する単金属又は複数金属の塩、例えば、テトラクロロ白金酸アンモニウムとすることができる。代替的に、現時点であまり好ましくはないが、金属イオン源は、それに対して有機高分子源が添加される組成物中に存在することができる。   Magnetic nanoparticles are typically a single metal or multi-metal ion source for which a suspension of an encapsulating material such as an organic polymer in an aqueous medium contains or constitutes the core magnetic nanoparticles. Can be prepared by a process combined with In this step, a metal ion source is preferably added incrementally to the encapsulant source. For example, the cation and anion source can be added in an amount sufficient to provide more than one atom of cation and anion source per encapsulation shell per iteration. The cation and anion source should be added in an amount sufficient to provide less than 200 atoms of cation and anion source per encapsulation shell per repetition, preferably less than 100 atoms per encapsulation per encapsulation. Can do. Preferably, the cation and anion source can be added in an amount sufficient to provide about 50 atoms of cation and anion source per encapsulation. These low concentrations can be achieved by serial dilution of a solution containing a cation and anion source. The metal ion source can be a single metal or multi-metal salt constituting the magnetic nanoparticles, such as ammonium tetrachloroplatinate. Alternatively, although less preferred at the present time, the metal ion source can be present in a composition to which the organic polymer source is added.

有機高分子と金属イオンの混合物は、均一化を保証するために撹拌することができる。磁気ナノ粒子が元素状態の金属又は合金を含むべきである場合には、この組成物に対して還元が行われ、それによって有機高分子空洞内にナノ粒子が形成する。金属ナノ粒子をその磁気特性を低下させる可能性のある酸化から防止するために、この反応は、好ましくは不活性雰囲気のもとで行われる。還元/酸化の工程は、金属イオンの添加の間に反復でき(各サイクルで同じでもよく異なってもよい)、ナノ粒子が蓄積される。   The mixture of organic polymer and metal ions can be agitated to ensure homogeneity. If the magnetic nanoparticles are to contain an elemental metal or alloy, a reduction is performed on the composition, thereby forming nanoparticles within the organic polymer cavity. This reaction is preferably carried out under an inert atmosphere in order to prevent the metal nanoparticles from oxidation which can degrade their magnetic properties. The reduction / oxidation process can be repeated during the addition of metal ions (which can be the same or different in each cycle) and the nanoparticles accumulate.

反応混合物は、磁性ナノ粒子を形成することができる好ましい温度よりも低い温度で形成され、次に、その温度まで昇温することができる。代替的に、金属イオン源が添加されることになるカプセル封入材料源は、最低でも24℃の温度に保たれ、それに金属イオン源を添加することができる。   The reaction mixture is formed at a temperature lower than the preferred temperature at which magnetic nanoparticles can be formed, and can then be raised to that temperature. Alternatively, the encapsulant source to which the metal ion source will be added can be kept at a temperature of at least 24 ° C. and the metal ion source can be added to it.

タンパク質は、それらがその三元構造を失う前に70℃までの温度に通常は抵抗することができる。従って、カプセル封入材料がタンパク質である実施形態では、反応の温度は約70℃まで変化することができる。これらの実施形態に関しては、反応温度は、好ましくは25℃よりも高く、例えば、約35℃よりも高く保たれる。この温度は、好ましくは約60℃未満、例えば、約50未満に保たれる。   Proteins can usually resist temperatures up to 70 ° C. before they lose their ternary structure. Thus, in embodiments where the encapsulating material is a protein, the temperature of the reaction can vary up to about 70 ° C. For these embodiments, the reaction temperature is preferably kept above 25 ° C., eg, above about 35 ° C. This temperature is preferably kept below about 60 ° C., eg, below about 50.

本発明で用いるカプセル封入磁性ナノ粒子の形成中、高分子テンプレート内の磁性コアナノ粒子の形成の間は、水性媒体は、アルカリ性のpHに保たれる。pHは、好ましくは7.5から8.5までの範囲に保たれる。これは、緩衝溶液の使用によって達成することができる。適切な溶液は、使用されるカプセル封入剤によって異なることになる。   During the formation of the encapsulated magnetic nanoparticles used in the present invention, the aqueous medium is maintained at an alkaline pH during the formation of the magnetic core nanoparticles in the polymer template. The pH is preferably kept in the range of 7.5 to 8.5. This can be achieved by the use of a buffer solution. The appropriate solution will depend on the encapsulant used.

ナノ粒子の調製に続いて、ナノ粒子は、基板表面に堆積される前にキャリア流体内に入れられる。ナノ粒子が懸濁液の状態で調製される時、この懸濁液は、キャリア流体の成分又はその全体を形成することができる。代替的に、ナノ粒子は、粒子が調製された懸濁液から取り出され、キャリア流体内に再懸濁することができる。この流体の物理的特性は、用途に基づいて調節することができる。例えば、タンパク質カプセル封入ナノ粒子の場合には、周囲条件、例えば、温度、pH、及びイオン強度は、堆積の前のタンパク質への不要な損傷を避けるのに適切なレベルに保たれる。   Following preparation of the nanoparticles, the nanoparticles are placed in a carrier fluid before being deposited on the substrate surface. When the nanoparticles are prepared in suspension, the suspension can form a component of the carrier fluid or the entirety thereof. Alternatively, the nanoparticles can be removed from the suspension from which the particles were prepared and resuspended in the carrier fluid. The physical properties of the fluid can be adjusted based on the application. For example, in the case of protein-encapsulated nanoparticles, ambient conditions such as temperature, pH, and ionic strength are kept at appropriate levels to avoid unwanted damage to the protein prior to deposition.

キャリア流体の特性は、基板上への流体液滴の容易な堆積を提供するために変更することができる。例えば、キャリア流体の表面張力は、向上した展着性を与えるように変更することができる。キャリア流体は、水性又は非水性とすることができ、その物理特性を変更するために付加的な添加物を有することができる。好ましい実施形態では、キャリア流体は水である。   The characteristics of the carrier fluid can be altered to provide easy deposition of fluid droplets on the substrate. For example, the surface tension of the carrier fluid can be altered to provide improved spreadability. The carrier fluid can be aqueous or non-aqueous and can have additional additives to alter its physical properties. In a preferred embodiment, the carrier fluid is water.

本発明が、高分子材料によってカプセル封入された無機ナノ粒子のインクジェット印刷法による堆積に関する場合、無機ナノ粒子は、好ましくは半導体粒子である。   When the present invention relates to the deposition of inorganic nanoparticles encapsulated by a polymeric material by an ink jet printing method, the inorganic nanoparticles are preferably semiconductor particles.

本発明の第3の態様の高度に好ましい実施形態では、半導体ナノ粒子のフィルムを形成する方法が提供され、この粒子は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、又はZnTeのいずれかを含むことができ、それらは、アポフェリチン又はDPSによってカプセル封入される。   In a highly preferred embodiment of the third aspect of the invention, a method of forming a film of semiconductor nanoparticles is provided, the particles comprising any of CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, or ZnTe. They are encapsulated by apoferritin or DPS.

本発明の第1、第2、又は第3の態様のいずれかの一部の実施形態では、ナノ粒子が基板上に堆積した後に、コーティングを持たない無機粒子を残すようにカプセル封入シェルを除去することができる。   In some embodiments of any of the first, second, or third aspects of the invention, the encapsulating shell is removed to leave inorganic particles without a coating after the nanoparticles are deposited on the substrate. can do.

本発明の他の実施形態では、カプセル封入材料は、コアナノ粒子を取り囲む残留物を残すように処理することができ、例えば、高分子シェルは、基板を例えば約300℃程度の高い温度に置くことによって炭化することができる。代替的に、原位置でナノ粒子を炭化することが要求される時には、レーザ熱分解を使用することができる。有機高分子シェルは、例えば、約500℃を超える高温でナノ粒子フィルムを熱分解することによって消散させることができる。これは、例えば、熱分解容器内への水素又は窒素の導入により雰囲気の不活性度を制御して行われることが好ましい。   In other embodiments of the invention, the encapsulating material can be treated to leave a residue surrounding the core nanoparticles, for example, the polymeric shell places the substrate at a high temperature, for example, on the order of about 300 ° C. Can be carbonized. Alternatively, laser pyrolysis can be used when it is required to carbonize the nanoparticles in situ. The organic polymer shell can be dissipated, for example, by pyrolyzing the nanoparticle film at high temperatures above about 500 ° C. This is preferably performed, for example, by controlling the inertness of the atmosphere by introducing hydrogen or nitrogen into the pyrolysis vessel.

他の方法もタンパク質カプセル封入材料を除去するために使用することができ、それらには、例えば、酵素分解又はpH変性が挙げられる。特に、タンパク質は、プロテアーゼを用いて消化することができ、又は組成物のpHをタンパク質が安定である範囲の外側の値である例えば約pH4.0よりも低いか又は約9.0よりも高い値に調節することによって変性させることができる。次に、変性したタンパク質材料は、例えば、基板を洗浄するか又は基板を気体流に露出することによって除去することができる。好ましい実施形態では、タンパク質は、組成物のpHを約4.0よりも低い値に調節することによって変性される。   Other methods can also be used to remove the protein encapsulating material, including, for example, enzymatic degradation or pH denaturation. In particular, the protein can be digested with a protease or the pH of the composition is outside the range where the protein is stable, for example lower than about pH 4.0 or higher than about 9.0. It can be denatured by adjusting the value. The denatured protein material can then be removed, for example, by washing the substrate or exposing the substrate to a gas stream. In a preferred embodiment, the protein is denatured by adjusting the pH of the composition to a value lower than about 4.0.

インクジェット印刷法によるナノ粒子の平滑なフィルムの形成は、粒子の単分散度を高める粒子の液体懸濁液の前処理によって促進することができる。更に、この前処理は、不要な屑の除去によってフィルム形成を促進することができる。「単分散度」とは、個々の磁性ナノ粒子のサイズが本発明の組成物内で変化する程度が小さいことを意味している。最も大きいナノサイズ寸法との対比で測定されたこの変動は、通常約20%未満、好ましくは約10%未満、最も好ましくは約5%未満でなくてはならない。平均サイズが約50nmのように比較的大きい組成物の場合には、この変動は、上述の範囲の下端にあるのが好ましく、一方、約10nmのように比較的小さい粒子の場合には、この変動は、上述の範囲の上端とすることができる。本発明に従った粒子のサイズは、例えば、透過型電子顕微鏡法(TEM)を用いて測定することができる。コアナノ粒子が高分子又はタンパク質シェルによってカプセル封入されている本発明の態様では、コアナノ粒子のサイズの測定の前に、カプセル封入ナノ粒子の代表サンプル内のシェルを除去する必要がある場合がある。これは、当業者に公知のあらゆる方法を用いて行うことができ、例えば、熱分解という先に詳述した方法のいずれかが用いられる。   Formation of a smooth film of nanoparticles by inkjet printing can be facilitated by pretreatment of a liquid suspension of particles that increases the monodispersity of the particles. Furthermore, this pretreatment can promote film formation by removing unwanted debris. "Monodispersity" means that the degree to which the size of individual magnetic nanoparticles changes within the composition of the present invention is small. This variation, measured relative to the largest nanosize dimension, should usually be less than about 20%, preferably less than about 10%, and most preferably less than about 5%. For compositions with a relatively large average size, such as about 50 nm, this variation is preferably at the lower end of the above range, whereas for relatively small particles, such as about 10 nm, this variation The variation can be at the upper end of the above range. The size of the particles according to the invention can be measured, for example, using transmission electron microscopy (TEM). In embodiments of the invention in which the core nanoparticles are encapsulated by a polymer or protein shell, it may be necessary to remove the shell in a representative sample of the encapsulated nanoparticles prior to measuring the size of the core nanoparticles. This can be done using any method known to those skilled in the art, for example, any of the previously detailed methods of pyrolysis is used.

本発明人は、ナノ粒子を含む液体組成物を基板上に例えばインクジェット印刷法によって堆積させる前にそれに微孔性膜濾過工程を受けさせることにより、カプセル封入ナノ粒子の単分散度を高めることができることを見出した。更に、この準備工程は、多くの場合に不要な屑の除去に役立つものである。   The inventor can increase the monodispersity of the encapsulated nanoparticles by subjecting the liquid composition comprising the nanoparticles to a microporous membrane filtration step before depositing it on the substrate, for example, by ink jet printing. I found out that I can do it. Furthermore, this preparatory process is useful in removing unwanted debris in many cases.

準備濾過工程において、好ましくは水性であるが、アルコール又はアルカンのような他の溶媒も一部の実施形態では使用することができるカプセル封入ナノ粒子の組成物は、微孔性膜濾過工程で処理される。この濾過工程では、組成物は、フィルタの片側に導入されて膜を通過して濾過される。本発明で用いるナノ粒子は、好ましくは、約0.1から約20mg/mlの範囲の濃度の組成物内に存在する。実施形態においては、組成物のpHは、好ましくは約7から約8.5の範囲である。好ましくは、濾過工程の間、組成物は、正の印加圧力を受ける。例えば、印加圧力は、約1psiを超え、例えば約5psiを超える場合がある。通常、圧力は、約20psi未満、例えば約15psi未満であることになる。次に、ナノ粒子の組成物を含む濾過物は回収される。   The composition of encapsulated nanoparticles, which is preferably aqueous in the prefiltration step, but other solvents such as alcohols or alkanes can also be used in some embodiments, is processed in the microporous membrane filtration step. Is done. In this filtration step, the composition is introduced into one side of the filter and filtered through the membrane. The nanoparticles used in the present invention are preferably present in the composition at a concentration ranging from about 0.1 to about 20 mg / ml. In embodiments, the pH of the composition is preferably in the range of about 7 to about 8.5. Preferably, during the filtration step, the composition is subjected to a positive applied pressure. For example, the applied pressure may be greater than about 1 psi, such as greater than about 5 psi. Typically, the pressure will be less than about 20 psi, such as less than about 15 psi. The filtrate containing the nanoparticle composition is then recovered.

膜フィルタは、公知の構造であり、このフィルタは、膜がモノリシック、すなわち、その固体構造が連続固相を形成するように永続的に結合された構造を有するという事実によって非膜フィルタから区別される。これに対して、非膜フィルタは、機械的交絡又は他の表面力によって定着保持された繊維によって形成される。膜フィルタは、狭い孔径分布及び必要な時には非常に小さい孔を有して作製することができる。本発明で用いる微孔性膜は、約0.02から約10μmの大体の範囲、好ましくは約1μm未満、最も好ましくは約0.5μm未満の孔を有し、本発明に使用することができる孔径の具体的な例は、約0.2μmの孔及び0.1μmの孔である。本発明で用いられる粒子を分別するための微孔性フィルタは、ポリマー、金属、セラミック、ガラス、及びカーボンを含む様々な材料で作製することができる。通常、膜は、例えば、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリアクリレート、ポリビニリデン、例えばポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、セルロース、セルロースエステル、又はそれらのコポリマーのような当業技術において膜濾過に使用されることが公知のポリマー材料で形成されることになる。カプセル封入材料がタンパク質である時、膜は、好ましくは、ポリエーテルスルフォン又はポリビニリデンのようなタンパク質結合性の低い材料を含むように選択されることになる。そのような微孔性フィルタは、ミリポア・コーポレーション(マサチューセッツ州ベッドフォード)から市販されている。   Membrane filters are a known structure, which is distinguished from non-membrane filters by the fact that the membrane is monolithic, i.e. it has a structure that is permanently bonded so that its solid structure forms a continuous solid phase. The In contrast, non-membrane filters are formed by fibers that are held fixed by mechanical entanglement or other surface forces. Membrane filters can be made with a narrow pore size distribution and very small pores when needed. The microporous membrane used in the present invention has pores in the approximate range of about 0.02 to about 10 μm, preferably less than about 1 μm, and most preferably less than about 0.5 μm, and can be used in the present invention. Specific examples of pore sizes are about 0.2 μm pores and 0.1 μm pores. The microporous filter for sorting particles used in the present invention can be made of various materials including polymers, metals, ceramics, glass, and carbon. Typically, the membrane is made of, for example, polysulfone, polyethersulfone (PES), polyacrylate, polyvinylidene, such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), cellulose, cellulose ester, or copolymers thereof. It will be formed of polymer materials known to be used for membrane filtration in such art. When the encapsulating material is a protein, the membrane will preferably be selected to include a low protein binding material such as polyethersulfone or polyvinylidene. Such microporous filters are commercially available from Millipore Corporation (Bedford, Mass.).

膜フィルタは、膜ディスクとすることができるが、他の形態の膜もまた本発明において使用することができる。   The membrane filter can be a membrane disk, but other forms of membranes can also be used in the present invention.

重要なことに、本発明人は、安定なナノ粒子組成物の製造を達成するために、フィルタ孔径がナノ粒子材料の粒径よりも数桁大きい可能性があることを見出した。例えば、本発明で用いる粒子がフェリチンによってカプセル封入される時、この粒子は、約12nmの直径を有する。本発明人は、凝集に対して耐性のあるフェリチン−カプセル封入ナノ粒子の安定な調製を0.2μm及び0.1μmフィルタを用いて達成することができることを見出した。   Importantly, the inventors have found that the filter pore size can be several orders of magnitude larger than the particle size of the nanoparticulate material in order to achieve the production of a stable nanoparticle composition. For example, when the particles used in the present invention are encapsulated by ferritin, the particles have a diameter of about 12 nm. The inventors have found that stable preparation of ferritin-encapsulated nanoparticles that are resistant to aggregation can be achieved using 0.2 μm and 0.1 μm filters.

通常、本発明で用いるナノ粒子は、典型的に少なくとも約1nmで約100nm以下、好ましくは約50nm以下、より好ましくは約20nm以下であるナノサイズ範囲内にそれらの寸法の全てを有することになる。好ましくは、本発明の磁性又は半導体ナノ粒子は、実質的に球状であり、約1〜100nmの範囲の直径を有する。しかし、本発明は、ナノサイズ範囲内ではない1つの寸法を有する磁性粒子にも拡張される。   Typically, the nanoparticles used in the present invention will have all of their dimensions within a nanosize range that is typically at least about 1 nm and not more than about 100 nm, preferably not more than about 50 nm, more preferably not more than about 20 nm. . Preferably, the magnetic or semiconductor nanoparticles of the present invention are substantially spherical and have a diameter in the range of about 1-100 nm. However, the present invention extends to magnetic particles having a single dimension that is not within the nanosize range.

本発明が磁性ナノ粒子を伴う時、前処理精製工程は、カプセル封入磁性ナノ粒子の磁気分別工程を含む。この工程は、組成物内の粒子がそれらの磁気特性に従って空間的に分離されるように、磁性ナノ粒子を含む液体組成物を組成物に磁界を加えながら重力下の又は正圧の印加による遅延媒体を通過させる工程を含む。磁性ナノ粒子の磁気特性は、カプセル封入されてもされなくてもコア磁性ナノ粒子のサイズによって判断されることになるので、本方法は、内部のコア粒子が高度の単分散度を有する組成物を取得するための手段もまた提供する。   When the present invention involves magnetic nanoparticles, the pretreatment purification step includes a magnetic fractionation step of the encapsulated magnetic nanoparticles. This step is delayed under gravity or by application of positive pressure while applying a magnetic field to the composition so that the particles in the composition are spatially separated according to their magnetic properties. Passing the medium through. Since the magnetic properties of magnetic nanoparticles will be determined by the size of the core magnetic nanoparticles, whether encapsulated or not, this method is a composition in which the inner core particles have a high degree of monodispersity. Means are also provided for obtaining.

遅延媒体は、鋼、例えばタイプ「IV 20L」又は別の適切な軟磁性材料を粉末、ビーズ、又は他の当業技術で公知の形態で含むことができる。遅延媒体は、磁性ナノ粒子組成物の構造を損傷し又は変化させるようには組成物と化学的に反応しないが、分別装置を通じて磁性ナノ粒子が通過する間に磁性粒子が何らかの吸引相互作用の形態を有するようにすることができる材料を含むことが好ましい。   The retardation medium may comprise steel, eg, type “IV 20L” or another suitable soft magnetic material in powder, beads, or other form known in the art. The retarding medium does not chemically react with the composition to damage or change the structure of the magnetic nanoparticle composition, but the magnetic particles are in some form of attraction interaction while the magnetic nanoparticles pass through the fractionation device. It is preferred to include materials that can be made to have.

磁気ワイヤ、磁性粉末クロマトグラフィ、及びフィールドフロー分別技術という多くの手段を磁気分別のために利用することができることを当業者は認めるであろう。本発明の好ましい実施形態では、組成物は、磁性粉末を含む円柱を約0.2〜10ミリリットル/分の範囲の流量で通過する。磁気分別は、ナノ粒子が懸濁している流体媒体を交換することを可能にする利点もまた提供する。   Those skilled in the art will appreciate that many means can be utilized for magnetic fractionation, magnetic wire, magnetic powder chromatography, and field flow fractionation techniques. In a preferred embodiment of the invention, the composition passes through a cylinder containing magnetic powder at a flow rate in the range of about 0.2 to 10 milliliters / minute. Magnetic fractionation also provides the advantage of allowing the fluid medium in which the nanoparticles are suspended to be exchanged.

粒子が磁性粒子である場合には、前処理の工程は、濾過工程又は磁気分別工程のいずれか又はいずれかの順序でその両工程を含むことができる。   If the particles are magnetic particles, the pretreatment step can include both steps in either or any order of the filtration step or the magnetic fractionation step.

ここで、本発明を以下の非限定的な実施例を参照して説明する。   The invention will now be described with reference to the following non-limiting examples.

実施例Example

アポフェリチンは、WO98/22942に説明するように生成された。   Apoferritin was produced as described in WO 98/22942.

実施例1:アポフェリチン内のコバルト/白金ナノ粒子の合成   Example 1: Synthesis of cobalt / platinum nanoparticles in apoferritin

アポフェリチンを、pH7.5〜8.5に緩衝された0.05Mの4−(2−ヒドロキシルエチル)−1−ピペラジンエタン−スルフォン酸(HEPES)緩衝液又はpH7.5〜8.5に緩衝された0.25MのAMPSOのいずれかに分散した。次に、0.1M酢酸コバルト(II)溶液及び0.1Mテトラクロロ白金酸(II)アンモニウム溶液のアリコートを添加し、混合物を、35℃〜50℃の温度で撹拌した。引続き、水素化ホウ素ナトリウムを用いた還元を行った。数回の金属塩添加及び引続く還元を行い、コアがCo/Ni結晶によって実質的に占められたアポフェリチンが得られた(Mayes、E、2002年.「J.Magn.Soc.Japan.」、26、(8)、932−935、Warne、B他、2000年、「磁気学に関連するIEE紀要」、36、3009−3011)。   Buffer apoferritin to 0.05 M 4- (2-hydroxylethyl) -1-piperazineethane-sulfonic acid (HEPES) buffer buffered to pH 7.5 to 8.5 or pH 7.5 to 8.5 Dispersed in any of the 0.25 M AMPSO prepared. Next, aliquots of 0.1 M cobalt (II) acetate solution and 0.1 M ammonium tetrachloroplatinate (II) solution were added and the mixture was stirred at a temperature between 35 ° C and 50 ° C. Subsequently, reduction using sodium borohydride was performed. Several additions of metal salt and subsequent reduction resulted in apoferritin whose core was substantially occupied by Co / Ni crystals (Mayes, E, 2002. “J. Magn. Soc. Japan.”). 26, (8), 932-935, Warne, B et al., 2000, "IEE Bulletin Related to Magnetics", 36, 3009-3011).

実施例2:アポフェリチン内の鉄−白金ナノ粒子の合成   Example 2: Synthesis of iron-platinum nanoparticles in apoferritin

アポフェリチンを、50mMの3−(〔1,1−ジメチル−2−ヒドロキシル〕アミノ)−2−ヒドロキシプロパンスルフォン酸(AMPSO)溶液内に分散してpH8.5〜8.9に緩衝し、この懸濁液の温度を40℃〜70℃に維持した。硫酸鉄(II)アンモニウム(25mM)及びテトラクロロ白金酸(II)アンモニウム(25mM)の脱気溶液からのアリコートを、アポフェリチン懸濁液に増分的に添加した。添加された鉄(II)及び白金(II)のアリコートは、アポフェリチン分子当り100原子に相当した。鉄(II)の各添加に引続き、鉄(II)の2/3に相当するトリメチルアミン−N−オキシド(25mM)の化学量論的アリコートを添加した。白金(II)の各添加の後、適切な還元剤、例えば、水素化ホウ素ナトリウム又はヒドラジンを、化学量論的な量で添加した。反応懸濁液への鉄(II)の添加に引続いて直ちに行われた鉄(II)酸化剤の添加を除いて、アリコート添加の増分の間隔は、約15分であった。添加は、アポフェリチンコアが実質的にマグネタイト/白金(0)コアによって占められる時まで行われた。次に、懸濁液を、水に対して透析し、濃縮前に又は調製のままでの使用の前に2μmフィルタを通過して濾過した。   Apoferritin is dispersed in 50 mM 3-([1,1-dimethyl-2-hydroxyl] amino) -2-hydroxypropane sulfonic acid (AMPSO) solution and buffered to pH 8.5-8.9. The temperature of the suspension was maintained between 40 ° C and 70 ° C. Aliquots from degassed solutions of ammonium iron (II) sulfate (25 mM) and tetrachloroplatinate (II) ammonium (25 mM) were added incrementally to the apoferritin suspension. Aliquots of added iron (II) and platinum (II) corresponded to 100 atoms per apoferritin molecule. Following each addition of iron (II), a stoichiometric aliquot of trimethylamine-N-oxide (25 mM) corresponding to 2/3 of iron (II) was added. After each addition of platinum (II), a suitable reducing agent, such as sodium borohydride or hydrazine, was added in stoichiometric amounts. Except for the addition of iron (II) oxidant, which was immediately followed by the addition of iron (II) to the reaction suspension, the interval between increments of aliquot addition was about 15 minutes. The addition was done until the apoferritin core was substantially occupied by the magnetite / platinum (0) core. The suspension was then dialyzed against water and filtered through a 2 μm filter prior to concentration or use as prepared.

実施例3:ガラス基板上へのフェリチンのインクジェット印刷   Example 3: Inkjet printing of ferritin on a glass substrate

ガラス基板を、オリバー・デザイン製(SN252)多重カセットディスク洗浄システムを用いて洗浄した。   The glass substrate was cleaned using an Oliver Design (SN252) multiple cassette disk cleaning system.

エプソン製インクジェットプリンタ(フォト1290)を以下の手順で使用した。約2〜10mg/mlのタンパク質濃度を有するフェリチンの水性懸濁液がシリンジを用いて−5cmの静的ヘッド(static head)(約0.075psi)を有するプリンタのヘッドに導入した。   An Epson inkjet printer (Photo 1290) was used in the following procedure. An aqueous suspension of ferritin having a protein concentration of about 2-10 mg / ml was introduced using a syringe into the head of a printer having a -5 cm static head (about 0.075 psi).

ディスクをディスク保持カセットに装着し、インクジェットヘッドの下の静止位置に配置した。フェリチンの懸濁液が10〜100センチメートル/秒の範囲の様々なヘッド速度でガラスディスク上に堆積した。   The disk was mounted on a disk holding cassette and placed at a stationary position under the inkjet head. Ferritin suspensions were deposited on glass disks at various head speeds ranging from 10 to 100 centimeters / second.

いくつかの場合には、ディスクには、同じフェリチン材料を用いるインクジェット印刷の別のラウンドが行われた。   In some cases, the disks were subjected to another round of inkjet printing using the same ferritin material.

フェリチンの堆積の後にディスクが取外され、「原子間力顕微鏡」によって解析した。この付加工程は、100nm〜12nmの範囲の厚みを有するフィルタをもたらすことが見出され、後者は、フェリチン単層に特徴的なものである。AFM顕微鏡写真のサンプルは、図5に示されている。   The disc was removed after ferritin deposition and analyzed by "atomic force microscope". This additional step has been found to result in a filter having a thickness in the range of 100 nm to 12 nm, the latter being characteristic of a ferritin monolayer. A sample AFM micrograph is shown in FIG.

実施例4:ガラス基板上へのアポフェリチンカプセル封入コバルト−白金のインクジェット印刷   Example 4: Inkjet printing of apoferritin-encapsulated cobalt-platinum on a glass substrate

ガラス基板を、オリバー・デザイン製(SN252)多重カセットディスク洗浄システムを用いて洗浄された。   Glass substrates were cleaned using an Oliver Design (SN252) multiple cassette disc cleaning system.

エプソン製インクジェットプリンタ(フォト1290)を以下の手順で使用した。約2〜10mg/mlのタンパク質濃度を有する実施例1によるアポフェリチンカプセル封入コバルト/白金合金の水性懸濁液(これは、0.2%までのヒドラジンを含むことができる)を、シリンジを用いて−5cmの静的ヘッド(約0.075psi)を有するプリンタのヘッドに導入した。   An Epson inkjet printer (Photo 1290) was used in the following procedure. Aqueous suspension of apoferritin-encapsulated cobalt / platinum alloy according to Example 1 having a protein concentration of about 2-10 mg / ml (which can contain up to 0.2% hydrazine) using a syringe Introduced into the head of a printer with a -5 cm static head (about 0.075 psi).

ディスクを、ディスク保持カセット内に装填し、インクジェットヘッドの下に静止状態で配置された。アポフェリチンカプセル封入金属合金の組成物は、10〜100センチメートル/秒の範囲の様々なヘッド速度でガラスディスク上に堆積した。   The disc was loaded into a disc holding cassette and placed stationary under the inkjet head. Apoferritin-encapsulated metal alloy compositions were deposited on glass disks at various head speeds ranging from 10 to 100 centimeters / second.

いくつかの場合には、ディスクには、同じアポフェリチンカプセル封入コバルト−白金材料を用いるインクジェット印刷の別のラウンドが行われた。   In some cases, the disks were subjected to another round of inkjet printing using the same apoferritin-encapsulated cobalt-platinum material.

実施例5:UV光で前処理されたガラス基板上へのフェリチンのインクジェット印刷   Example 5: Inkjet printing of ferritin on glass substrate pretreated with UV light

ガラス基板を、オリバー・デザイン製(SN252)多重カセットディスク洗浄システムを用いて洗浄された。   Glass substrates were cleaned using an Oliver Design (SN252) multiple cassette disc cleaning system.

基板を、インクジェット印刷よりも前に窒素雰囲気の下でUV光源(波長172nm)(ウシオ製)に露出した。具体的には、基板を、UVフィラメントを入れた石英ガラスから約2mmに配置し、約20〜40秒に亘ってUV光に露出した。   The substrate was exposed to a UV light source (wavelength 172 nm) (USHIO) under a nitrogen atmosphere prior to inkjet printing. Specifically, the substrate was placed about 2 mm from quartz glass containing a UV filament and exposed to UV light for about 20 to 40 seconds.

エプソン製インクジェットプリンタ(フォト1290)を以下の手順で使用した。約2〜10mg/mlのタンパク質濃度を有するフェリチンの水性懸濁液(これは、0.2%までのヒドラジンを含むことができる)を、シリンジを用いて−5cmの静的ヘッド(約0.075psi)を有するプリンタのヘッドに導入した。   An Epson inkjet printer (Photo 1290) was used in the following procedure. An aqueous suspension of ferritin having a protein concentration of about 2-10 mg / ml (which can contain up to 0.2% hydrazine) is transferred to a -5 cm static head (about 0. 075 psi) was introduced into the printer head.

ディスクを、ディスク保持カセット内に装填し、インクジェットヘッドの下に静止状態で配置した。フェリチンの組成物は、10〜100センチメートル/秒の範囲の様々なヘッド速度でガラスディスク上に堆積した。   The disc was loaded into a disc holding cassette and placed stationary under the inkjet head. Ferritin compositions were deposited on glass disks at various head speeds ranging from 10 to 100 centimeters / second.

いくつかの場合には、ディスクには、フェリチンの同じバッチを用いるインクジェット印刷の別のラウンドが行われた。   In some cases, the disks were subjected to another round of inkjet printing using the same batch of ferritin.

非放射及びUV放射サンプルのAFM顕微鏡写真は、図6に示されている。   AFM micrographs of non-radiation and UV radiation samples are shown in FIG.

実施例6:UV光で前処理されたガラス基板上へのアポフェリチンカプセル封入鉄−白金のインクジェット印刷   Example 6: Inkjet printing of apoferritin-encapsulated iron-platinum on a glass substrate pretreated with UV light

ガラス基板を、オリバー・デザイン製(SN252)多重カセットディスク洗浄システムを用いて洗浄した。   The glass substrate was cleaned using an Oliver Design (SN252) multiple cassette disk cleaning system.

基板を、インクジェット印刷よりも前に窒素雰囲気の下でUV光源(波長172nm)(ウシオ製)に露出した。具体的には、基板を、UVフィラメントを入れた石英ガラスから約2mmに配置し、約20〜40秒に亘ってUV光に露出した。   The substrate was exposed to a UV light source (wavelength 172 nm) (USHIO) under a nitrogen atmosphere prior to inkjet printing. Specifically, the substrate was placed about 2 mm from quartz glass containing a UV filament and exposed to UV light for about 20 to 40 seconds.

エプソン製インクジェットプリンタ(フォト1290)を以下の手順で使用した。約2〜10mg/mlのタンパク質濃度を有する実施例2によるアポフェリチンカプセル封入鉄/白金合金の水性懸濁液(これは、0.2%までのヒドラジンを含むことができる)をシリンジを用いて−5cmの静的ヘッド(約0.075psi)を有するプリンタのヘッドに導入した。   An Epson inkjet printer (Photo 1290) was used in the following procedure. An aqueous suspension of apoferritin-encapsulated iron / platinum alloy according to Example 2 having a protein concentration of about 2-10 mg / ml (which can contain up to 0.2% hydrazine) using a syringe Introduced into the head of a printer with a -5 cm static head (about 0.075 psi).

ディスクを、ディスク保持カセット内に装填し、インクジェットヘッドの下に静止状態で配置した。アポフェリチンカプセル封入金属合金の組成物は、10〜100センチメートル/秒の範囲の様々なヘッド速度でガラスディスク上に堆積した。   The disc was loaded into a disc holding cassette and placed stationary under the inkjet head. Apoferritin-encapsulated metal alloy compositions were deposited on glass disks at various head speeds ranging from 10 to 100 centimeters / second.

いくつかの場合には、ディスクには、同じアポフェリチン−カプセル封入コバルト−白金材料を用いるインクジェット印刷の別のラウンドが行われた。   In some cases, the disks were subjected to another round of ink jet printing using the same apoferritin-encapsulated cobalt-platinum material.

実施例7:UV光で前処理されたガラス基板上へのアポフェリチンカプセル封入コバルト−白金のインクジェット印刷   Example 7: Inkjet printing of apoferritin-encapsulated cobalt-platinum on a glass substrate pretreated with UV light

ガラス基板を、オリバー・デザイン製(SN252)多重カセットディスク洗浄システムを用いて洗浄した。   The glass substrate was cleaned using an Oliver Design (SN252) multiple cassette disk cleaning system.

基板を、インクジェット印刷よりも前に窒素雰囲気の下でUV光源(波長172nm)(ウシオ製)に露出した。具体的には、基板は、UVフィラメントを入れた石英ガラスから約2mmに配置し、約20〜40秒に亘ってUV光に露出した。   The substrate was exposed to a UV light source (wavelength 172 nm) (USHIO) under a nitrogen atmosphere prior to inkjet printing. Specifically, the substrate was placed about 2 mm from quartz glass containing a UV filament and exposed to UV light for about 20 to 40 seconds.

エプソン製インクジェットプリンタ(フォト1290)を以下の手順で使用した。約2〜10mg/mlのタンパク質濃度を有する実施例1によるアポフェリチンカプセル封入コバルト/白金合金の水性懸濁液(これは、0.2%までのヒドラジンを含むことができる)を、シリンジを用いて−5cmの静的ヘッド(約0.075psi)を有するプリンタのヘッドに導入した。   An Epson inkjet printer (Photo 1290) was used in the following procedure. Aqueous suspension of apoferritin-encapsulated cobalt / platinum alloy according to Example 1 having a protein concentration of about 2-10 mg / ml (which can contain up to 0.2% hydrazine) using a syringe Introduced into the head of a printer with a -5 cm static head (about 0.075 psi).

ディスクを、ディスク保持カセット内に装填し、インクジェットヘッドの下に静止状態で配置した。アポフェリチンカプセル封入金属合金の組成物は、10〜100センチメートル/秒の範囲の様々なヘッド速度でガラスディスク上に堆積した。   The disc was loaded into a disc holding cassette and placed stationary under the inkjet head. Apoferritin-encapsulated metal alloy compositions were deposited on glass disks at various head speeds ranging from 10 to 100 centimeters / second.

いくつかの場合には、ディスクには、同じアポフェリチンカプセル封入コバルト−白金材料を用いるインクジェット印刷の別のラウンドが行われた。   In some cases, the disks were subjected to another round of inkjet printing using the same apoferritin-encapsulated cobalt-platinum material.

基板が垂直位置に配置されたインクジェット印刷装置の図である。It is a figure of the inkjet printing apparatus with which the board | substrate was arrange | positioned in the vertical position. 第1の基板非係合位置及び第2の基板係合位置にある基板位置決め装置の図である。It is a figure of the board | substrate positioning apparatus in a 1st board | substrate non-engagement position and a 2nd board | substrate engagement position. スピンドルが後退位置にあるインクジェット印刷装置の図である。It is a figure of the inkjet printing apparatus with a spindle in a retracted position. 基板が水平位置に配置されたインクジェット印刷装置の図である。It is a figure of the inkjet printing apparatus with which the board | substrate has been arrange | positioned in the horizontal position. ガラス基板上に堆積したフェリチンのタップモードAFM画像を示す図である。It is a figure which shows the tap mode AFM image of ferritin deposited on the glass substrate. (a)非放射ガラス基板及び(b)UV光で放射したガラス基板上に堆積したフェリチンのタップモードAFM画像を示す図である。It is a figure which shows the tap mode AFM image of ferritin deposited on (a) non-radiation glass substrate and (b) glass substrate radiated | emitted with UV light.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 インクジェットヘッド
3 スピンドル
1 Substrate 2 Inkjet head 3 Spindle

Claims (86)

磁化可能ナノ粒子のフィルムを有する磁気記録装置を形成する方法であって、
キャリア流体内に磁化可能ナノ粒子の液を調製する工程と、
前記流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、該堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として磁化可能ナノ粒子のフィルムを形成する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
A method of forming a magnetic recording device having a film of magnetizable nanoparticles, comprising:
Preparing a liquid of magnetizable nanoparticles in a carrier fluid;
Depositing the fluid suspension as droplets having a volume of less than about 1 nl on a substrate surface to form a film of magnetizable nanoparticles as a dry residue of the deposited fluid suspension;
A method comprising the steps of:
前記流体懸濁液が、インクジェット印刷法を用いて前記基板上に堆積される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the fluid suspension is deposited on the substrate using an inkjet printing method. 前記磁性ナノ粒子が、少なくとも部分的に高分子シェル内に形成されている、請求項1又は請求項2に記載の方法。   3. A method according to claim 1 or claim 2, wherein the magnetic nanoparticles are formed at least partially within a polymeric shell. 前記高分子シェルが、タンパク質である、請求項3に記載の方法。   The method of claim 3, wherein the polymer shell is a protein. 前記タンパク質が、アポフェリチン又はDPSである、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the protein is apoferritin or DPS. 前記高分子シェルが、続いて前記ナノ粒子フィルムを300℃を超える高温に曝すことにより、炭化される、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の方法。   6. The method of any one of claims 3-5, wherein the polymeric shell is carbonized by subsequently exposing the nanoparticle film to a high temperature in excess of 300 <0> C. 前記高分子シェルが、続いて前記ナノ粒子フィルムを500℃よりも高い温度で熱分解することにより、消散される、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の方法。   6. The method of any one of claims 3-5, wherein the polymeric shell is subsequently dissipated by pyrolyzing the nanoparticle film at a temperature greater than 500C. 前記基板の平均表面粗度Raが、約1nm未満である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の方法。 The average surface roughness R a of the substrate is less than about 1 nm, the method according to any one of claims 1 to 7. 前記基板の平均表面粗度Raが、約5nmから約20nmの範囲である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の方法。 The average surface roughness R a of the substrate ranges from about 5nm to about 20 nm, the method according to any one of claims 1 to 7. 前記基板が、付加されたナノ粒子の懸濁液の分散を促進するように処理される、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の方法。   10. A method according to any one of claims 1 to 9, wherein the substrate is treated to promote dispersion of a suspension of added nanoparticles. 前記処理が、化学的処理、機械的処理、又は放射処理を含む、請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, wherein the treatment comprises a chemical treatment, a mechanical treatment, or a radiation treatment. 前記放射処理が、前記基板のUV光への露出を含む、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the radiation treatment comprises exposure of the substrate to UV light. 前記フィルムが、前記基板上への前記ナノ粒子の堆積に続いて処理される、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の方法。   13. A method according to any one of claims 1 to 12, wherein the film is processed following deposition of the nanoparticles on the substrate. 前記フィルムが、前記基板上への前記ナノ粒子の堆積の後に焼き鈍しされる、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, wherein the film is annealed after deposition of the nanoparticles on the substrate. 前記フィルムの厚みが、実質的に該フィルムを通して2粒径(あらゆるカプセル封入シェルを含む)よりも大きくない、請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の方法。   15. A method according to any one of the preceding claims, wherein the thickness of the film is not substantially greater than two particle sizes (including any encapsulated shell) through the film. 前記フィルム表面内の不連続が、高さが約13nm未満である、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の方法。   16. The method of any one of claims 1 to 15, wherein the discontinuities in the film surface are less than about 13 nm in height. 磁性ナノ粒子が、20nm以下の直径(又は、非球状粒子の場合は最大径)を有する、請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 16, wherein the magnetic nanoparticles have a diameter of 20 nm or less (or a maximum diameter in the case of non-spherical particles). 前記磁性ナノ粒子が、コバルトと白金との合金を含む、請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the magnetic nanoparticles comprise an alloy of cobalt and platinum. 前記磁性ナノ粒子が、カプセル封入される、請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の方法。   19. A method according to any one of claims 1 to 18, wherein the magnetic nanoparticles are encapsulated. 前記カプセル封入材料が、タンパク質である、請求項19に記載の方法。   The method of claim 19, wherein the encapsulating material is a protein. 前記タンパク質が、アポフェリチン又はDPSである、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the protein is apoferritin or DPS. カプセル封入ナノ粒子の組成物が、前記基板上への堆積の前に微孔性膜濾過工程を受ける、請求項19から請求項21のいずれか1項に記載の方法。   22. A method according to any one of claims 19 to 21 wherein the composition of encapsulated nanoparticles undergoes a microporous membrane filtration step prior to deposition on the substrate. 前記膜フィルタの孔径が、0.02〜10μmの範囲である、請求項22に記載の方法。   The method according to claim 22, wherein the pore diameter of the membrane filter is in the range of 0.02 to 10 μm. 前記膜が、ポリエーテルスルフォン又はポリビニリデンを含む、請求項22又は請求項23に記載の方法。   24. A method according to claim 22 or claim 23, wherein the membrane comprises polyethersulfone or polyvinylidene. 前記磁性ナノ粒子が、前記基板上への堆積の前に磁気分別工程を受ける、請求項1から請求項24のいずれか1項に記載の方法。   25. A method according to any one of claims 1 to 24, wherein the magnetic nanoparticles undergo a magnetic fractionation step prior to deposition on the substrate. 磁化可能フィルムを形成する方法であって、
キャリア流体内に各々が少なくとも部分的にタンパク質シェル内に形成された磁化可能ナノ粒子の懸濁液を調製する工程と、
前記流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、該堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として該基板上に磁化可能フィルムを取得する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
A method of forming a magnetizable film comprising:
Preparing a suspension of magnetizable nanoparticles each formed at least partially within a protein shell within a carrier fluid;
Depositing the fluid suspension on a substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl, obtaining a magnetizable film on the substrate as a dry residue of the deposited fluid suspension;
A method comprising the steps of:
前記流体懸濁液が、インクジェット印刷法を用いて前記基板上に堆積される、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the fluid suspension is deposited on the substrate using an ink jet printing method. 前記タンパク質シェルが、続いて前記ナノ粒子フィルムを300℃を超える高温に曝すことにより、炭化される、請求項26又は請求項27に記載の方法。   28. The method of claim 26 or claim 27, wherein the protein shell is carbonized by subsequently exposing the nanoparticle film to a high temperature in excess of 300 <0> C. 前記タンパク質シェルが、続いて前記ナノ粒子フィルムを500℃よりも高い温度で熱分解することにより、消散される、請求項26又は請求項27に記載の方法。   28. A method according to claim 26 or claim 27, wherein the protein shell is dissipated by subsequently pyrolyzing the nanoparticle film at a temperature greater than 500 <0> C. 前記基板の平均表面粗度Raが、約1nm未満である、請求項26から請求項29のいずれか1項に記載の方法。 The average surface roughness R a of the substrate is less than about 1 nm, the method according to any one of claims 29 claim 26. 前記基板の平均表面粗度Raが、約5nmから約20nmの範囲である、請求項26から請求項29のいずれか1項に記載の方法。 The average surface roughness R a of the substrate ranges from about 5nm to about 20 nm, the method according to any one of claims 29 claim 26. 前記基板が、前記付加されたナノ粒子の懸濁液の分散を促進するように処理される、請求項26から請求項31のいずれか1項に記載の方法。   32. A method according to any one of claims 26 to 31, wherein the substrate is treated to facilitate dispersion of the suspension of added nanoparticles. 前記処理が、化学的処理、機械的処理、又は放射処理を含む、請求項32に記載の方法。   35. The method of claim 32, wherein the treatment comprises a chemical treatment, a mechanical treatment, or a radiation treatment. 前記放射処理が、前記基板のUV光への露出を含む、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the radiation treatment comprises exposure of the substrate to UV light. 前記フィルムが、前記基板上への前記ナノ粒子の堆積に続いて処理される、請求項26から請求項34のいずれか1項に記載の方法。   35. A method according to any one of claims 26 to 34, wherein the film is processed following deposition of the nanoparticles on the substrate. 前記フィルムが、前記基板上への前記ナノ粒子の堆積の後に焼き鈍しされる、請求項35に記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the film is annealed after deposition of the nanoparticles on the substrate. 前記フィルムの厚みが、実質的に前記フィルムを通して構成粒子(あらゆるカプセル封入シェルを含む)の約3直径を超えて変動しない、請求項26から請求項36のいずれか1項に記載の方法。   37. A method according to any one of claims 26 to 36, wherein the thickness of the film does not vary substantially more than about 3 diameters of the constituent particles (including any encapsulated shell) through the film. 前記フィルムの平均表面粗度Raが、約3粒径(あらゆるカプセル封入シェルを含む)よりも大きくない、請求項26から請求項37のいずれか1項に記載の方法。 The average surface roughness R a of the film is not greater than about 3 diameter (including any encapsulating shells), The method according to any one of claims 37 to claim 26. カプセル封入ナノ粒子の組成物が、前記基板上への堆積の前に微孔性膜濾過工程を受ける、請求項26から請求項38のいずれか1項に記載の方法。   39. A method according to any one of claims 26 to 38, wherein the composition of encapsulated nanoparticles undergoes a microporous membrane filtration step prior to deposition on the substrate. 磁性ナノ粒子が、20nm以下の直径(又は、非球状粒子の場合は最大径)を有する、請求項26から請求項39のいずれか1項に記載の方法。   40. A method according to any one of claims 26 to 39, wherein the magnetic nanoparticles have a diameter of 20 nm or less (or a maximum diameter in the case of non-spherical particles). 磁性ナノ粒子が、コバルトと白金との合金を含む、請求項26から請求項40のいずれか1項に記載の方法。   41. A method according to any one of claims 26 to 40, wherein the magnetic nanoparticles comprise an alloy of cobalt and platinum. カプセル封入材料が、タンパク質である、請求項26から請求項41のいずれか1項に記載の方法。   42. A method according to any one of claims 26 to 41, wherein the encapsulating material is a protein. 前記タンパク質が、アポフェリチン又はDPSである、請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the protein is apoferritin or DPS. カプセル封入ナノ粒子の組成物が、前記基板上への堆積の前に微孔性膜濾過工程を受ける、請求項26から請求項43のいずれか1項に記載の方法。   44. The method of any one of claims 26 to 43, wherein the composition of encapsulated nanoparticles undergoes a microporous membrane filtration step prior to deposition on the substrate. 膜フィルタの孔径が、0.02〜10μmの範囲である、請求項44に記載の方法。   45. The method of claim 44, wherein the membrane filter has a pore size in the range of 0.02 to 10 [mu] m. 膜が、ポリエーテルスルフォン又はポリビニリデンを含む、請求項44又は請求項45に記載の方法。   46. A method according to claim 44 or claim 45, wherein the membrane comprises polyethersulfone or polyvinylidene. 磁性ナノ粒子が、前記基板上への堆積の前に磁気分別工程を受ける、請求項26から請求項46のいずれか1項に記載の方法。   47. A method according to any one of claims 26 to 46, wherein the magnetic nanoparticles undergo a magnetic fractionation step prior to deposition on the substrate. 基板上に無機ナノ粒子のフィルムを形成する方法であって、
キャリア流体内に各々が少なくとも部分的にタンパク質シェル内に形成された無機ナノ粒子の懸濁液を調製する工程と、
前記流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、該堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として該基板上にフィルムを取得する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
A method of forming a film of inorganic nanoparticles on a substrate,
Preparing a suspension of inorganic nanoparticles each formed at least partially within a protein shell within a carrier fluid;
Depositing the fluid suspension on a substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl and obtaining a film on the substrate as a dry residue of the deposited fluid suspension;
A method comprising the steps of:
前記流体懸濁液が、インクジェット印刷法を用いて前記基板上に堆積される、請求項48に記載の方法。   49. The method of claim 48, wherein the fluid suspension is deposited on the substrate using an ink jet printing method. 前記タンパク質シェルが、続いて前記基板を300℃を超える高温に曝すことにより、炭化される、請求項48又は請求項49に記載の方法。   50. The method of claim 48 or claim 49, wherein the protein shell is carbonized by subsequently exposing the substrate to a high temperature in excess of 300 <0> C. 前記高分子シェルが、続いて前記ナノ粒子フィルムを約500℃よりも高い温度で熱分解することにより、消散される、請求項48又は請求項49に記載の方法。   50. The method of claim 48 or claim 49, wherein the polymeric shell is dissipated by subsequently pyrolyzing the nanoparticle film at a temperature greater than about 500 <0> C. 前記基板の平均表面粗度Raが、約1nm未満である、請求項48から請求項51のいずれか1項に記載の方法。 The average surface roughness R a of the substrate is less than about 1 nm, the method according to any one of claims 51 claim 48. 前記基板の平均表面粗度Raが、約5nmから約20nmの範囲である、請求項48から請求項51のいずれか1項に記載の方法。 The average surface roughness R a of the substrate ranges from about 5nm to about 20 nm, the method according to any one of claims 51 claim 48. 前記基板が、付加されたナノ粒子の懸濁液の分散を促進するように処理される、請求項48から請求項53のいずれか1項に記載の方法。   54. A method according to any one of claims 48 to 53, wherein the substrate is treated to promote dispersion of a suspension of added nanoparticles. 前記処理が、化学的処理、機械的処理、又は放射処理を含む、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein the treatment comprises a chemical treatment, a mechanical treatment, or a radiation treatment. 前記放射処理が、前記基板のUV光への露出を含む、請求項55に記載の方法。   56. The method of claim 55, wherein the radiation treatment includes exposure of the substrate to UV light. 前記フィルムが、前記基板上への前記ナノ粒子の堆積に続いて処理される、請求項48から請求項56のいずれか1項に記載の方法。   57. A method according to any one of claims 48 to 56, wherein the film is processed following deposition of the nanoparticles on the substrate. 前記フィルムが、前記基板上への前記ナノ粒子の堆積の後に焼き鈍しされる、請求項57に記載の方法。   58. The method of claim 57, wherein the film is annealed after deposition of the nanoparticles on the substrate. 前記フィルムの厚みが、構成粒子(あらゆるカプセル封入シェルを含む)の約3直径を超えるほど深くは変動しない、請求項48から請求項58のいずれか1項に記載の方法。   59. A method according to any one of claims 48 to 58, wherein the thickness of the film does not vary so deeply that it exceeds about 3 diameters of the constituent particles (including any encapsulated shell). 前記フィルムの平均表面粗度Raが、約3粒径(あらゆるカプセル封入シェルを含む)よりも大きくない、請求項48から請求項59のいずれか1項に記載の方法。 The average surface roughness R a of the film is not greater than about 3 diameter (including any encapsulating shells), The method according to any one of claims 59 claim 48. 前記無機ナノ粒子が、磁性材料又は半導体材料を含む、請求項48から請求項60のいずれか1項に記載の方法。   61. A method according to any one of claims 48 to 60, wherein the inorganic nanoparticles comprise a magnetic material or a semiconductor material. 前記無機ナノ粒子が、半導体材料を含む、請求項61に記載の方法。   64. The method of claim 61, wherein the inorganic nanoparticles comprise a semiconductor material. 前記無機ナノ粒子が、アポフェリチン又はDPSによってカプセル封入されたCdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、又はZnTeを含む半導体ナノ粒子である、請求項62に記載の方法。   64. The method of claim 62, wherein the inorganic nanoparticles are semiconductor nanoparticles comprising CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, or ZnTe encapsulated by apoferritin or DPS. カプセル封入ナノ粒子の組成物が、前記基板上への堆積の前に微孔性膜濾過工程を受ける、請求項48から請求項63のいずれか1項に記載の方法。   64. A method according to any one of claims 48 to 63, wherein the composition of encapsulated nanoparticles undergoes a microporous membrane filtration step prior to deposition on the substrate. 磁性ナノ粒子が、20nm以下の直径(又は、非球状粒子の場合は最大径)を有する、請求項48から請求項64のいずれか1項に記載の方法。   65. A method according to any one of claims 48 to 64, wherein the magnetic nanoparticles have a diameter of 20 nm or less (or a maximum diameter in the case of non-spherical particles). 前記タンパク質シェルが、アポフェリチン又はDPSを含む、請求項48から請求項65のいずれか1項に記載の方法。   66. A method according to any one of claims 48 to 65, wherein the protein shell comprises apoferritin or DPS. カプセル封入ナノ粒子の組成物が、前記基板上への堆積の前に微孔性膜濾過工程を受ける、請求項48から請求項66のいずれか1項に記載の方法。   67. A method according to any one of claims 48 to 66, wherein the composition of encapsulated nanoparticles undergoes a microporous membrane filtration step prior to deposition on the substrate. 前記膜フィルタの孔径が、0.02〜10μmの範囲である、請求項67に記載の方法。   68. The method of claim 67, wherein the pore size of the membrane filter is in the range of 0.02 to 10 [mu] m. 前記膜が、ポリエーテルスルフォン又はポリビニリデンを含む、請求項67又は請求項68に記載の方法。   69. The method of claim 67 or claim 68, wherein the membrane comprises polyethersulfone or polyvinylidene. タンパク質薄フィルムを基板の表面上に形成する方法であって、
実質的に薄フィルムを通して構成タンパク質粒子の直径の10倍未満の厚みを有し、
キャリア流体内に膜濾過工程を受けたタンパク質粒子の懸濁液を調製する工程と、
流体懸濁液を約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積させ、堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として基板上に前記フィルムを取得する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
A method of forming a protein thin film on a surface of a substrate,
Having a thickness of less than 10 times the diameter of the constituent protein particles through a substantially thin film;
Preparing a suspension of protein particles that have undergone a membrane filtration step in a carrier fluid;
Depositing a fluid suspension on the substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl and obtaining the film on the substrate as a dry residue of the deposited fluid suspension;
A method comprising the steps of:
前記流体懸濁液が、インクジェット印刷法を用いて前記基板上に堆積される、請求項70に記載の方法。   71. The method of claim 70, wherein the fluid suspension is deposited on the substrate using an ink jet printing method. 前記基板の表面粗度Raが、約1nm未満である、請求項70又は請求項71のいずれか1項に記載の方法。 Surface roughness R a of the substrate is less than about 1 nm, the method according to any one of claims 70 or claim 71. 前記基板の表面粗度Raが、約5nmから約20nmの範囲である、請求項70又は請求項71に記載の方法。 Surface roughness R a of the substrate ranges from about 5nm to about 20 nm, The method of claim 70 or claim 71. 前記基板が、前記付加されたタンパク質粒子の懸濁液の分散を促進するように処理される、請求項70から請求項73のいずれか1項に記載の方法。   74. The method of any one of claims 70 to 73, wherein the substrate is treated to promote dispersion of the suspension of added protein particles. 前記処理が、化学的処理、機械的処理、又は放射処理を含む、請求項74に記載の方法。   75. The method of claim 74, wherein the treatment comprises a chemical treatment, a mechanical treatment, or a radiation treatment. 前記放射処理が、前記基板のUV光への露出を含む、請求項75に記載の方法。   76. The method of claim 75, wherein the radiation treatment includes exposure of the substrate to UV light. 前記フィルムが、前記基板上への前記タンパク質粒子の堆積に続いて処理される、請求項70から請求項76のいずれか1項に記載の方法。   77. A method according to any one of claims 70 to 76, wherein the film is processed following deposition of the protein particles on the substrate. 前記フィルムが、前記タンパク質粒子の堆積の後に焼き鈍しされる、請求項70から請求項77のいずれか1項に記載の方法。   78. A method according to any one of claims 70 to 77, wherein the film is annealed after the deposition of the protein particles. 前記フィルムの厚みが、実質的に該フィルムを通して構成タンパク質粒子の3直径を超えるほど深くは変動しない、請求項70から請求項78のいずれか1項に記載の方法。   79. A method according to any one of claims 70 to 78, wherein the thickness of the film does not vary so deeply that it exceeds the three diameters of the constituent protein particles throughout the film. 前記フィルムの表面粗度Raが、約3粒径よりも大きくない、請求項70から請求項79のいずれか1項に記載の方法。 The surface roughness R a of the film is not greater than about 3 particle size, method of any one of claims 79 claim 70. 前記タンパク質が、アポフェリチン又はDPSである、請求項70から請求項80のいずれか1項に記載の方法。   81. The method of any one of claims 70 to 80, wherein the protein is apoferritin or DPS. タンパク質ナノ粒子の組成物が、前記基板上への堆積の前に微孔性膜濾過工程を受ける、請求項70から請求項81のいずれか1項に記載の方法。   82. A method according to any one of claims 70 to 81, wherein the composition of protein nanoparticles undergoes a microporous membrane filtration step prior to deposition on the substrate. 前記膜フィルタの孔径が、0.02〜10μmの範囲である、請求項82に記載の方法。   83. The method of claim 82, wherein the membrane filter has a pore size in the range of 0.02 to 10 [mu] m. 前記膜が、ポリエーテルスルフォン又はポリビニリデンを含む、請求項82又は請求項83に記載の方法。   84. The method of claim 82 or 83, wherein the membrane comprises polyethersulfone or polyvinylidene. 磁化可能ナノ粒子のフィルムを有する磁気記録装置であって、
磁化可能ナノ粒子が、キャリア流体内に懸濁液として調製され、約1nl未満の容積を有する液滴として基板表面上に堆積して、該堆積した流体懸濁液の乾燥残留物として磁化可能ナノ粒子のフィルムを形成している、
ことを特徴とする装置。
A magnetic recording device having a film of magnetizable nanoparticles,
Magnetizable nanoparticles are prepared as a suspension in a carrier fluid and deposited on the substrate surface as droplets having a volume of less than about 1 nl, and the magnetizable nanoparticles as a dry residue of the deposited fluid suspension Forming a film of particles,
A device characterized by that.
前記ナノ粒子が、インクジェット印刷法により前記基板上に堆積される、請求項85に記載の磁気記録装置。   86. The magnetic recording device of claim 85, wherein the nanoparticles are deposited on the substrate by an ink jet printing method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017170610A (en) * 2016-03-17 2017-09-28 味の素株式会社 Composite nanoparticle and production method of the same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006029572A1 (en) * 2006-06-22 2007-12-27 Siemens Ag Method for producing a component with a nanostructured coating and method for producing a granulate or a polymer film, suitable for the method for coating
WO2017081848A1 (en) * 2015-11-12 2017-05-18 ソニー株式会社 Method for sorting magnetic powder for magnetic recording, device for sorting magnetic powder for magnetic recording, and method for manufacturing magnetic recording medium
CN106039567A (en) * 2016-06-20 2016-10-26 五邑大学 Metal nano wire transparent conductive thin film, physiotherapy instrument using metal nano wire transparent conductive thin film and working method thereof
CN108807603B (en) * 2017-06-26 2019-10-11 苏州科技大学 Device for THz wave detection
CN111347461B (en) * 2018-12-20 2022-03-25 湖南早晨纳米机器人有限公司 Nano robot manufacturing process
CN112706170A (en) * 2019-10-25 2021-04-27 湖南早晨纳米机器人有限公司 Shell type nano robot and preparation method thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4333961A (en) * 1981-04-30 1982-06-08 International Business Machines Corporation Preparation of thin, aligned magnetic coatings
US5985356A (en) * 1994-10-18 1999-11-16 The Regents Of The University Of California Combinatorial synthesis of novel materials
AU4698096A (en) * 1995-01-18 1996-08-07 First Medical, Inc. Method for immobilizing haptens on a test article
GB2319253A (en) * 1996-11-16 1998-05-20 Eric Leigh Mayes Composition, for use in a device, comprising a magnetic layer of domain-separated magnetic particles
US6451220B1 (en) * 1997-01-21 2002-09-17 Xerox Corporation High density magnetic recording compositions and processes thereof
US6254662B1 (en) * 1999-07-26 2001-07-03 International Business Machines Corporation Chemical synthesis of monodisperse and magnetic alloy nanocrystal containing thin films
US6361161B1 (en) * 2000-03-01 2002-03-26 Eastman Kodak Company Nanoparticles for printing images
US20030048341A1 (en) * 2000-09-25 2003-03-13 Mutz Mitchell W. High-throughput biomolecular crystallization and biomolecular crystal screening

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017170610A (en) * 2016-03-17 2017-09-28 味の素株式会社 Composite nanoparticle and production method of the same

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