KR20050028350A - 나노패턴 구조물 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노물질이 가진 고유의 기계적, 전기적, 화학적 성질 등을 변화시키거나 선택적으로 활용하여 센서나 소재로 이용하기 위한 나노패턴구조물에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 나노물질과 결합가능한 분자수준의 물질이 기판상에 소정의 형태로 배열되어 형성된 분자수준 물질의 배열에 적어도 한 부분이 친수성인 나노물질이 화학결합하여 형성된 패턴을 갖는 나노패턴 구조물 및 그 제조방법이 제공된다.

Description

나노패턴 구조물 및 그 제조 방법{Nano-patterned structure and their manufacturing process}

본 발명은 나노구조물, 특히 나노물질(nano material)이 기판(substrate)에 소정의 패턴으로 화학결합된 나노패턴 구조물(nano-patterned structure) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

나노패턴 구조물은 새로운 물리적 특성을 가지는 신소재나 외부의 환경에 대응하여 반응하는 센서 혹은 능동소자로서 활용이 가능한 나노미터 수준의 크기로 패터닝된 구조물을 의미한다.

나노패턴 구조물에 사용되는 나노물질은 금(Au), 알루미늄(Al) 등과 같이 많이 사용되는 입자(Particle) 형태의 나노 분자나 나노튜브(Nanotube), 나노와이어(Nanowire) 등과 같이 막대형상을 가진 나노 구조물(Nano structure), 그리고 양친매성 (Amphiphilic) 특성을 가진 유기물, 단백질, DNA와 같은 생체물질을 포함한다. 이러한 나노패턴 구조물은 전계방출디스플레이(Field Emitted Display)의 전자 빔 장치로서 사용할 수 있으며, 고강도를 지닌 복합재료, 화학 및 바이오 센서, 에너지 저장물질, 분자전자소자, 고집적회로 제조 등으로 응용될 수 있다.

나노물질들을 화학결합을 이용해 전자소자와 접목시키면 차세대 센서, 자기기록매체, 트랜지스터와 같은 장치로 개발할 수 있다. 뿐만 아니라 나노기술은 화학의 분자 개념을 기초로 발전한 분자생물학, 제약학, 소재나 재료공학, 전자공학 관련 산업 발전으로 이어질 수 있다.

나노테크가 본격적으로 시작된 것은 1980년 IBM 연구소 취리히 분소가 주사터널링 현미경(Scanning Tunneling Microscope: STM)을 발명하면서부터다. 이 STM은 단 원자나 단분자들을 다룰 때 그 모습을 지켜볼 수 있는, 이른바 분자 세계에 이르는 창문인 셈이다. STM은 단원자로 된 날카로운 핀을 시료의 표면에 정밀하게 고정시킨 다음, 시료의 표면과 핀 사이에 전자가 터널 형태로 이동, 미약한 전류가 흐르면 그 전류의 강약을 측정해 시료표면의 원자 수준의 해상도 영상을 읽어 내는 원리다.

지금까지 나노물질을 일정한 패턴으로 기판상에 고정시키는 방법으로 주로 반도체 공정을 이용해 왔다. 이러한 공정의 한 예로서 실리콘 웨이퍼(Si wafer)상에 금이나 알루미늄을 코팅하기 위해서 스퍼터링장치(Sputtering Machine), 화학증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 장치, 빔이베포레이터(Beam Evaporator)와 같은 장치들을 이용해 기판상에 원하는 물질을 올려놓게 된다. 물론 이 때, 원하는 형상을 만들기 위해서 미리 기판상에 기 처리된 포토레지스트(photoresist)의 형상에 따라 리소그래피장치(Lithography machine)를 이용하여 형상을 마스크(Mask)한 후에 나노물질을 증착하게 된다. 그리고 식각 과정(Etching process)을 통해서 원하는 형상만을 선택적으로 남기고 나머지 부분은 없애는 방법으로 나노물질이 고정된 기판을 완성하게 된다. 이러한 방법은 매우 안정된 공정과 0.1 ㎛ 정도까지의 선폭을 구현할 수 있다는 장점이 있지만, 사용할 수 있는 소재가 매우 제한적이고, 일부 공정은 고온에서 실행해야 되며, 공정 장치들의 규격상 300 mm를 넘는 크기의 기판상에서 작업하기 어려운 단점이 있다. 또한 옵티칼(optical) 방식에서의 분해능에 한계가 있으며, 이를 극복하기 위한 제반 비용이 기하급수적으로 증가하는데 큰 문제점이 있다.

최근에, 새로운 패터닝 방법들이 속속 등장하고 있다. 마이크로 컨택 프린팅(micro contact printing)과 같은 방법은 준비된 형상을 지닌 스탬프의 한쪽 면에 먼저 기판에 부착하고자 하는 나노물질을 잉크와 같이 묻힌 다음에 프린팅하고자 하는 기판상에 그대로 접촉에 의해 전사하는 방법이다. 이 때, 일반적으로 전사하고자 하는 기판은 잉크(Nano material 함유)가 잘 고정되도록 Au와 같은 물질로 코팅된다 [참조: L. Yan;X. M. Zhao;G. M. Whitesides. "Patterning a preformed, reactive SAM using microcontact printing." Journal of the American Chemical Society, 1998, 120 (24), 6179-6180].

이와 유사한 방법으로서 나노임프린팅(Nano Imprinting) 기술은 전사하고자 하는 형상을 만들기 위해 기판상에 먼저 필요한 나노물질을 포토레지스트와 같이 코팅해 놓고, 상기의 기판상에 형상을 만들기 위해 기 제작된 요철형상을 지닌 플레이트(plate)를 눌러서 형상을 만들거나 자외선(UV light)을 조사하여 형상을 전사하는 방법으로 패터닝하게 된다. 이러한 방법도 마스터 플레이트(Master plate)를 만들어야 하기 때문에 기존의 옵티칼 리소그래피(optical lithography)의 정밀도를 넘어서기 힘들며, 또한 가압이나 UV 가공(process)에 적합한 물질로 제한되는 등의 단점이 있다. 그리고 광범위한 크기의 기판을 다룰수록 정밀도가 떨어지게 된다 [참조: S Zankovych, etc., Nanoimprint lithography: challenges and prospects, Nanotechnology 12, 2001,91-95].

주사 터널링 현미경(STM)를 이용하여 나노미터 크기의 패턴을 구현하는 실험이 성공된 이래로 주사탐침 현미경(Scanning Probe Microscopy: SPM)을 이용한 패턴형성이 소프트 리소그래피(Soft lithography) 기술의 한 연구 분야가 되었다. 1998년에 와일더(K. Wilder) 등은 원자간력현미경(Atomic Force Microscope: AFM)을 이용하여 선폭이 30 nm정도의 패턴을 형성하는 실험을 수행하였다(참조: K. Wilder, D. Adderton, R. Bernstein, V. Elings, and C. F. Quate, "Noncontact nanolithography using the atomic force microscope," Appl. Phys. Lett., vol. 73, no. 17, 2527-2529,1998). 이는 AFM의 탐침 끝에 전압을 가하여 전자빔(Electron beam)을 발생시킴으로써 기판상의 포토레지스트에 형상을 새기는 방법이다. 이러한 방법은 아직까지 처리량(Throughput) 문제 때문에 실험실 수준에서 연구가 진행 중이다.

또한 AFM을 이용하는 패턴형성의 한 방법으로 AFM 팁 끝에 유기물 (organic materials)을 잉크로 사용하여 묻힌 다음, Au와 같은 기판상에 펜으로 글을 쓰듯이 패턴을 쓰는 방법이 개발되었다. 이런 방법은 딥펜 나노테크놀로지(dip pen nano technology)라 불리며 잉크로 사용되는 유기물질이 AFM의 팁 끝에서 확산(Diffusion)에 의해 기판상으로 흘러 내려와 기판 상의 분자와 결합하여 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다(참조: R. Piner, S. Hong, C. A. Mirkin, Improved Imaging of Soft Materials with Modified AFM tips, Langmuir 15, 5457,1999 ).

또한 최근 들어 CVD기법과 기존의 반도체 공정을 이용하여 카본나노튜브(Carbon nanotube: CNT)와 같은 나노물질을 기판상에서 성장시켜서 패터닝하는 방법이 개발되기도 하였다. 이 방법은 먼저 기판상에 CNT가 자랄 수 있도록 촉매(Catalyst)를 도포한다. 이 때 반도체 공정을 이용하여 촉매를 원하는 패턴으로 도포할 수 있다. 이렇게 촉매가 도포된 기판을 탄화수소(hydrocarbon) 가스가 흐르는 로(Furnace) 속에 넣어 촉매와 카본가스가 반응하여 CNT가 성장하게 된다. 최근에 개발된 기술들을 이용하면 촉매의 크기나 양을 조절하여 일정한 직경을 가지고 CNT가 자랄 수 있도록 하였다. 이러한 방법을 이용하여 전계방출 구조물(Field-Emitted Device: FED)에 적용할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 마찬가지로 고온의 환경에서 작업을 수행해야 되는 단점이 있으며, 촉매를 도포하는 정도에 따라 패터닝 정밀도가 결정된다는 단점이 있다. 또한 CNT의 성장 시에 성장된 CNT의 특성을 금속 또는 반도체 등으로의 조절이 용이하지 않고 물리화학적 특성을 조절할 수 없기 때문에 원하는 기계적, 전기적, 화학적 물성치를 동시에 만족하는 구조물로 제작하는 것이 매우 어려운 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 제반문제점을 감안하여, 일반 반도체 공정으로 제작할 수 있는 나노패턴 구조물 보다 더 큰 사이즈의 나노패턴 구조물을 용이하게 제작할 수 있으며, 다양한 나노물질을 소재의 제한을 받지 않고 제작할 수 있고, 또한 나노크기의 정밀한 패턴을 만들 수 있으며, 기존의 패턴형성방법에 비해 대량으로 생산이 가능하며 동시에 매우 낮은 코스트로 제조할 수 있는 새로운 나노패턴 구조물 및 그 제조방법을 제공하는 데에 기술적 과제가 있다.

상기한 과제를 해결한 본 발명에 의하면, 나노물질과 결합가능한 분자수준의 물질이 기판상에 소정의 형태로 배열되어 형성된 분자수준 물질의 배열에 적어도 한 부분이 친수성인 나노물질이 화학결합하여 형성된 패턴(이하, '나노패턴'이라 합니다.)을 갖는 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물이 제공된다.

본 발명의 일 구현에 의하면, 상기 나노 물질의 적어도 다른 한 부분이 비친수성인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현에 의하면, 상기 나노물질이 친수성 부분과 비친수성 부분을 가지며, 이들 중의 어느 한 부분만이 제2의 나노물질과 화학결합된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구현에 의하면, 상기 나노물질이 친수성 부분과 비친수성 부분을 가지며, 이들 중의 어느 한 부분만이 일면이 친수성이고 타면이 비친수성인 제2 기판의 어느 한 면에 결합되고, 상기 제2 기판의 타면에 제2 나노 물질이 결합된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기한 분자수준물질의 배열이 기판상에 형성된 공동을 갖는 분자들로 이루어진 단분자막의 공동을 통해 기판과 결합할 수 있는 작용기를 가진 분자수준 물질이 기판에 결합하여 형성된 배열인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기한 분자수준물질의 배열이 서로 다른 크기를 갖는 분자들로 단분자막(monolayer)을 기판상에 배치한 후 두 분자 중 한 종류의 분자를 소거하여 형성된 공극을 통해 기판과 결합할 수 있는 작용기를 가진 분자수준 물질이 기판에 결합하여 형성된 배열인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기한 분자수준물질의 배열이 템플레이트, 마이크로 컨택 프린팅, 나노임프린팅, 딥펜 기법 또는 반도체 리소그래피(Lithography) 방법으로 형성된 것임을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 나노물질이 입자형태의 나노분자, 나노구조물, 양친매성 유기물, 단백질 또는 DNA인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 나노물질이 적어도 다른 한 부분이 소수성이고, 적어도 또 다른 한 부분에 DNA가 부착된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기한 나노패턴구조물을 제조하기에 바람직한 방법의 하나로서, (a) 기판상에 분자수준의 물질을 소정의 형태로 배열하여 분자수준물질의 배열을 형성하는 단계, (b) 적어도 한 부분이 친수성인 나노물질로 되는 단분자막을 상기한 분자수준물질의 배열상에 배치하여 나노물질을 분자수준물질의 배열에 화학적으로 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따르는 나노패턴 구조물은 기판상에 CNT, 금속 나노입자, 유기/무기분자, 단백질과 같은 생체물질 등의 나노물질을 사용한 나노미터 수준의 패턴 형태 구조물이다. 본 발명에서는 위에 열거한 다양한 나노물질을 기판 상의 특정 부위에 선택적으로 배열시키기 위하여 나노물질과 기판 간의 특정한 상호 작용, 예를 들면 배위 결합을 포함한 공유결합, 정전기적 인력에 의한 이온성 결합, 생체물질 간의 인식반응과 같은 수소결합이 발생되도록 나노물질과 기판 표면 사이에 나노물질과 화학결합가능한 분자수준 물질로 이루어진 소정 형태의 배열이 도입된다.

본 발명의 바람직한 일 구현에 의하면, 기판상에 형성된 분자수준물질의 배열에 나노물질을 화학결합시키는 데에 나노물질로 되는 단분자막(monolayer)을 이용한다. 나노물질로 단분자막을 제조하기 위해서는 나노물질의 적어도 한 부분이 친수성인 것이 바람직하다. 이러한 특성을 가진 분자수준물질은 물과 공기의 계면에서 일정한 배향을 가진 단분자막으로 제작될 수 있고 물질간의 상호 작용을 조절하여 나노미터 크기의 도메인 구조물로도 제작이 가능하다. 이렇게 제조된 나노구조물을 고체 기판상의 분자수준물질의 배열에 전이하여 나노물질과 기판간의 위에 열거한 특정 상호작용을 유발시켜 기판상에 견고한 나노 구조물로 제작이 가능하다.

나노물질로 되는 단분자막을 제작하는 데에는 랭뮤어-블로제트( Langmuir-Blodgett: LB) 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시되는 바와 같이 휘발성 용매에 적어도 한 부분이 친수성인 나노물질(1)을 녹여 LB 트로프(Langmuir-Blodgett trough: 2)에 담긴 수면 위에 도포하고, 용매가 기화된 후 배리어(barrier: 3)를 밀어서 수면의 면적을 점진적으로 감소시키면 나노물질이 계면상에 일정한 배향으로 정렬된 LB막을 얻을 수 있다. 도1에서 참조부호 4는 일렉트로 발란스(electro balance)를, 5는 wihelmv plate를 나타낸 것이다. 일정한 배향을 가지는 LB막을 보다 효과적으로 얻기 위해서는 막형성조건을 나노물질에 따라 적절하게 수립하거나, 나노물질에 친수성 부분과 비친수성 부분을 부여, 즉 양친매성 특성을 부여하는 것이 바람직하다.

도 3에 예시되는 바와 같이, 나노물질 단분자막(6)을 기판상에 형성된 분자수준물질의 배열(7) 위에 배치하면 막을 구성하는 나노물질들 중에서 상기 배열에 직접 접촉하는 나노물질들 만이 화학결합하고, 나머지 나노물질들은 화학결합을 못하게 되며, 화학결합하지 않은 나노물질들을 제거하면 분자수준물질의 배열에 나노물질이 결합되어 나노패턴이 형성된 구조물을 얻을 수 있게 된다.

LB막은 상온과 같은 상대적으로 낮은 온도에서 제작이 가능하고, 300mm사이즈 보다 더 넓은 영역의 크기도 동시에 패터닝이 가능하며 동일한 조건에서 대량으로 나노구조물을 제작할 수 있는 장점이 있다. 또한 기존의 다른 공정 방법들과는 달리 제작하고자 하는 나노패턴을 구성하는 소재에 대한 제한이 매우 적어 유기분자, 생화학적 물질, 금속 나노입자 등 다양한 소재를 활용할 수 있다는 장점이 있어서 바이오일렉트로닉스(Bio-Electronics), 몰레큘라일렉트로닉스(Molecular Electronics) 등을 포함한 광범위한 분야에 필요한 장치나 패턴을 만드는데 적용이 가능하다.

기판상에 나노물질과 결합가능한 분자수준물질의 배열을 형성시키는 데에는 다양한 방법을 이용할 수 있다.

예를 들어, 자기조립기법을 이용하여 일정 크기의 공동(cavity)을 가지고 있는 분자(예: calix[n]arene, cyclodextrine 등)들이 용해된 용액에 기판을 침지하였다가 빼내면 기판위에 분자들이 스스로 달라붙어(self-assemble) 일정 크기의 공동을 갖는 균일한 단분자막을 형성할 수도 있고, 또는 공동을 가지고 있는 분자들로 LB막을 제작한 후 이를 기판상에 배치하여 일정 크기의 공동을 갖는 균일한 단분자막을 형성하여 일정 크기의 공동을 갖는 템플릿을 제작할 수 있다. 도 2에 예시되는 바와 같이 공동을 갖는 템플릿(8)을 이용하면 공동을 통해 기판과 결합할 수 있는 작용기를 가진 분자수준 물질(9)로 기판상에 배열을 형성시킬 수 있게 된다. 이때, 공동의 크기를 조절하면 배열되는 분자수준물질들의 간격을 조절할 수 있다.

또한, 서로 다른 크기를 갖는 분자들로 단분자막을 기판상에 배치한 후 두 분자 중 한 종류의 분자를 소거하면 일정크기의 공극(void space)을 갖는 템플릿을 제작할 수 있다. 이러한 템플릿을 이용하면 공극을 통해 기판과 결합할 수 있는 작용기를 가진 분자수준 물질로 기판상에 배열을 형성시킬 수 있게 된다. 이때, 단분자막은 자기조립기법이나 LB법 등을 이용하여 형성시킬 수 있으며, 또한 공극의 형성을 보다 용이하게 하기 위해서는 서로 다른 크기를 갖는 두 종류의 분자들이 기판에 대한 결합력 차이가 큰 것을 선택하는 것이 바람직하다.

이러한 탬플릿 제조 방법은 기존 반도체공정의 광학방법이 아닌 고체기판과의 화학적 결합을 이용한 분자 스스로 정렬되는 방법을 이용하기 때문에 정밀하고 균일한 템플릿을 기판의 크기에 제한 없이 제작할 수 있다는 장점이 있다.

이와 같은 방법으로 제작된 템플릿은 수 나노미터 크기를 가지는 균일한 나노구조물을 재현성있게 제작할 수 있는 도구가 된다.

또한, 공지의 템플릿, 마이크로 컨택 프린팅(Micro contact printing), 나노임프린팅(Nano Imprinting), 딥펜 기법, 반도체 리소그래피(Lithography) 방법 등을 이용하여 특정한 형상이나 구조를 가지는 분자수준물질의 배열을 형성시킬 수도 있다.

나노물질이 가지는 친수성 또는 비친수성은 나노물질을 매우 정밀하게 정렬할 수 있는 역할 뿐만 아니라 필요에 따라서는 기판상에 정렬하는데도 쓰일 수 있는 역할을 하기도 한다.

예를 들면, 도 4에 예시한 바와 같이, 나노물질의 한쪽 끝에 친수성 물질(1a)을 부착하고 다른 한쪽 끝에는 비친수성 물질(1b)을 부착한 후 기판상(P)의 분자수준물질의 배열(7)에 나노물질의 친수성 부분이 부착되도록 하면 반대쪽은 비친수성인 나노물질이 부착되어 있으므로 동일한 막전이과정을 통해 제1층 나노물질의 비친수성인 부분에 제2층의 나노물질의 비친수성 분자가 부착되도록 하여 전이 시키는 것이 가능하다. 물론 그 역도 가능하다. 이와 같은 방법으로 연속적으로 적층하여 다양한 두께와 특성을 가진 나노패턴구조물의 제작이 가능하다.

또한, 도 5에 예시한 바와 같이 나노물질의 친수성 부분을 기판(P1)상의 분자수준물질의 배열에 부착시킨 다음, 비친수성분을 일면이 친수성이고 타면이 비친수성인 제2 기판(P2)의 비친수성면에 부착시키고, 제2기판의 친수성면에 제2 나노물질의 친수성 부분을 부착시키는 것도 가능하며, 그 역도 가능하다. 이러한 방법을 이용하면 다양한 구조와 특성을 갖는 나노패턴구조물의 제작이 가능하다.

본 발명의 방법을 사용하면 카본나노튜브(CNT), 금속 나노입자, 유기/무기분자, 생체물질 등의 다양한 나노물질로 이루어진 나노미터 크기의 나노패턴이 형성된 구조물을 제조할 수 있다. 도 6은 기판상에 형성된 아민말단을 가지는 커플링제로 이루어진 분자수준물질의 배열에 카르복실기 말단을 가지는 싱글 스트랜드 DNA를 결합시켜 나노패턴구조물을 제작하는 과정을 예시한 것이고, 도 7은 기판상에 마이크로컨택 프린팅기법으로 형성시킨 분자수준물질의 배열에 카본나노튜브(CNT)를 결합시켜 나노패턴구조물을 제작하는 과정을 예시한 것이다.

즉, 다양한 물질로 이루어진 나노패턴 구조를 금, 은 등의 금속 기판, 실리콘, 질화 실리콘 등의 웨이퍼, 유리, 고분자 표면 등의 다양한 기판 상에 대면적으로 형성시킴으로써, 구성물질과 고체 기판 면적의 제한이 없이 다양한 기능과 특성을 가진 나노 패턴 구조물을 제작할 수 있다.

또한, 본 방법을 이용하면 FED(field emitted device)를 위한 패턴을 형성하거나, 복합재료(Composite material)로서 기존의 소재에 나노물질을 코팅하여 기계적 강도를 바꾸거나 화학적, 물리적 성질을 변조하거나 개선하는 것이 가능하다. 특히 본 발명은 정제된 나노물질을 사용하게 되므로 기존의 성장방법과 달리 물성을 조절하기 쉬운 특징을 가지며, LB방법을 이용하게 되면 패턴 할 면적대비 정확한 분자의 개수를 조절할 수 있어서 매우 고른 밀도(density)를 가진 패턴을 대면적에 대량으로 형성시키는 것이 가능하다.

또한 나노일렉트로닉스(nano electronics)를 구성하는 단자나 화학적, 생물학적 외부 환경에 반응할 수 있는 센서 및 수소와 같은 에너지를 저장하는 저장매체로서도 사용될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 일반 반도체 공정으로 제작할 수 있는 나노패턴 구조물 보다 더 큰 사이즈의 나노패턴 구조물을 용이하게 제작할 수 있고, 다양한 나노물질을 소재의 제한을 받지 않고 제작할 수 있으며, 또한 나노크기의 정밀한 패턴을 만들 수 있으며, 기존의 패턴형성방법에 비해 대량으로 생산이 가능하며 동시에 매우 낮은 코스트로 제조할 수 있게 되며, 상온에서 작업을 할 수 있어서 다양한 기판을 활용할 수 있게 된다.

도 1은 랭뮤어-블로제트 방법을 이용하여 친수성기를 갖는 나노물질의 단분자막을 제작하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 2는 공동을 가진 분자들을 이용하여 기판상에 분자수준물질의 배열을 형성시키는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 3는 기판상에 형성된 분자수준물질의 배열 위에 나노물질 단분자막을 배치하여 나노패턴구조물을 제작하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 4는 나노물질이 여러 층으로 적층된 나노패턴구조물을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 5은 나노물질과 기판이 여러 층으로 적층된 나노패턴구조물을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 6은 기판상에 형성된 아민말단을 가지는 커플링제로 이루어진 분자수준물질의 배열에 카르복실기 말단을 가지는 싱글 스트랜드 DNA를 결합시켜 나노패턴구조물을 제작하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 7은 기판상에 마이크로컨택 프린팅기법으로 형성시킨 분자수준물질의 배열에 카본나노튜브를 결합시켜 나노패턴구조물을 제작하는 과정을 설명하기 위한 도면.

Claims (13)

1. 나노물질과 결합가능한 분자수준의 물질이 기판상에 소정의 형태로 배열되어 형성된 분자수준 물질의 배열에 적어도 한 부분이 친수성인 나노물질이 화학결합하여 형성된 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 물질의 적어도 다른 한 부분이 비친수성인 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 나노물질이 친수성 부분과 비친수성 부분을 가지며, 이들 중의 어느 한 부분만이 제2의 나노물질과 화학결합된 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 나노물질이 친수성 부분과 비친수성 부분을 가지며, 이들 중의 어느 한 부분만이 일면이 친수성이고 타면이 비친수성인 제2 기판의 어느 한 면에 결합되고, 상기 제2 기판의 타면에 제2 나노 물질이 결합된 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
5. 제 1 항에 있어서, 상기한 분자수준물질의 배열이 기판상에 형성된 공동을 갖는 분자들로 이루어진 단분자막의 공동을 통해 기판과 결합할 수 있는 작용기를 가진 분자수준 물질이 기판에 결합하여 형성된 배열인 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
6. 제 1 항에 있어서, 상기한 분자수준물질의 배열이 서로 다른 크기를 갖는 분자들로 단분자막을 기판상에 배치한 후 두 분자 중 한 종류의 분자를 소거하여 형성된 공극을 통해 기판과 결합할 수 있는 작용기를 가진 분자수준 물질이 기판에 결합하여 형성된 배열인 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
7. 제 1 항에 있어서, 상기한 분자수준물질의 배열이 템플레이트, 마이크로 컨택 프린팅, 나노임프린팅, 딥펜 기법 또는 반도체 리소그래피(Lithography) 방법으로 형성된 것임을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 나노물질이 입자형태의 나노분자, 나노구조물, 양친매성 유기물, 단백질 또는 DNA인 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 나노물질이 적어도 다른 한 부분이 소수성이고, 적어도 또 다른 한 부분에 DNA가 부착된 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물.
10. 나노패턴구조물의 제조에 있어서, (a) 기판상에 분자수준의 물질을 소정의 형태로 배열하여 분자수준물질의 배열을 형성하는 단계, (b) 적어도 한 부분이 친수성인 나노물질로 되는 단분자막을 상기한 분자수준물질의 배열상에 배치하여 나노물질을 분자수준물질의 배열에 화학적으로 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물의 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서, 기판상에 공동을 갖는 분자들로 이루어진 단분자막의 형성시키고, 상기 공동을 통해 기판과 결합할 수 있는 작용기를 가진 분자수준 물질을 기판에 결합시켜 분자수준물질의 배열을 형성시키는 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물의 제조방법.
12. 제 10 항에 있어서, 기판상에 서로 다른 크기를 갖는 분자들로 이루어진 단분자막을 형성시키고, 상기 막으로부터 한 종류의 분자를 소거하여 공극을 형성시킨 후 공극을 통해 기판과 결합할 수 있는 작용기를 가진 분자수준 물질을 기판에 결합시켜 분자수준물질의 배열을 형성시키는 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물의 제조방법.
13. 제 10 항에 있어서, 템플레이트, 마이크로 컨택 프린팅, 나노임프린팅 또는 딥펜 기법, 반도체 리소그래피(Lithography) 방법으로 기판상에 분자수준물질의 배열을 형성시키는 것을 특징으로 하는 나노패턴 구조물의 제조방법.