TWI391543B

TWI391543B - 用於無機組合庫之複製的液體溶液陣列

Info

Publication number: TWI391543B
Application number: TW095134595A
Authority: TW
Inventors: Yi Dong; Shifan Cheng; Dejie Tao; Yi-Qun Li
Original assignee: Intematix Corp
Priority date: 2005-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2013-04-01
Also published as: US20070065947A1; EP1993691A2; US9550162B2; JP2009508800A; JP5166268B2; CN101365523B; TW200720501A; CN101365523A; WO2007035636A3; WO2007035636A2

Description

用於無機組合庫之複製的液體溶液陣列

相關申請案之交互參照

本申請案係申明美國實用新型申請號11/231,309之優先權，標題為用於無機組合庫之複製的液體溶液陣列，由Yi Dong等人提申於2005年9月19日。該份先前申請案之完整揭示在此併入本案以作為參考資料。

發明領域

本發明領域為製備液體溶液複製組合庫之方法與系統。液體溶液之主陣列可於一基板上複製。該液體溶液之陣列可於，如化學條件及/或物理條件下反應，以提供固體產物無機組成物。所得產物組成物之組合陣列可分析其希望之性質，如電、介電、磁、機械、化學、光學特性、螢光、晶核形成、超導性，及其類似特性。

發明背景

材料之組合陣列可用於如，篩選具有獨特或增進特性之組成物。在生命科學方面，組合陣列可用於探尋具有所希望結合或催化活性之分子。在材料科學方面，組合陣列已建構用於探尋具備有用的物理、催化、化學、機械或光學特性之材料。組合技術可提供有效之方法以創造與篩選可用於藥物、電學、光學、封包、機械或更多領域之材料。

陣列可用於許多領域，例如：印刷、數學、影像展示、藝術、生活科學、電學，及其類似領域。這些陣列通常包括具有一般特性之許多元件，於陣列之均勻區帶中分群，以形成有興趣的或有用的圖樣(如影像、組織或環境)。組合陣列一般包含具有於不同位置隨機或系統性結合之不同組成物之基板。大規模之組合庫可包括一於不同位置有不同材料組合之延展性陣列，提供含有各種有用的特性之可篩選族群。

化學組合陣列可用於探尋具有獨特性質之化學物質，或找尋先前已知分子之改良物。在美國專利5,463,564中，其標題為System and Method of Automatically Generating Chemical Compounds with Desired Properties，Agrafiotis等人申請，一種以電腦為基礎之反覆製程，可產生具有經定義化學性質之化學完整物。在每一次製程重覆時，導向歧化化學物質庫(directed diversity chemical library)係經機械手臂產生，依據機械手臂合成操作指示；在導向歧化化學物質庫中之化合物係經分析，以辨識出具有希望特性之化合物；結構特性資料係用於選擇化合物，於下一次重覆時合成；以及新的機械手臂合成指示係自動產生，以控制在下一次重複時，導向歧化化學物質庫之合成。Agrafiotis等人之組合有機化學，係藉由組合機械手臂，其可混合與分裂微珠基板不同之有機試劑，或可依序轉移試劑至固體支撐物陣列位置上。

生物學用之組合陣列包括基板上生物分子之隨機或系統性陣列，如於固體支撐物上之微珠或網柵。在美國專利5,424,186中，標題為Very Large Scale Immobilized Polymer Synthesis，Fodor等人提出，舉例而言，核苷酸之序列結合可延伸為於基板上成長寡核苷酸。具有不同序列之寡核苷酸陣列可使用光活化化學物質系統製備，反應係由將基板照光，透過光罩而引導。使用Agrafiotis技術，陣列之複製需要由刮除中重建，藉由重複整個合成順序而達成。

在無機材料科學中，陣列係以使用不同無機材料之連續或不連續反應，於基板上製備。例如，在Combinatorial Synthesis of Novel Materials，美國專利號5,985,356，Shultz等人提出，多種不同之無機材料係施加於陣列上之多區域，在混合物反應形成無機材料組合陣列之前。Shultz等人討論到使用機械手臂，不連續地施加不同材料組合物於基板上，使用光罩引導材料施加至基板上特定區域，使用梯度改變比例施加材料於基板上，並定位陣列位置以降低交叉污染。然而，問題仍存在於如何提供具有相同比例組合之良好定義、均勻與可重複陣列於基板上。同樣地，Shultz等人所提出之陣列複製需要自刮除中完整地重建複製陣列。本發明可施加液體溶液製程以合成無機材料之組合陣列。然而，液體組合庫卻難以製備。一般已知之製備液體組合庫之方法具有穩定度、均勻度與均一性之問題，尤其是當陣列成員包含經媒合之金屬離子時。一般而言，儘可能媒合具有高價數之離子(如稀土族金屬離子，如Ti⁴ ^＋、Ta⁵ ^＋與Nb⁵ ^＋ )。雖然某些有機溶劑偶爾有用，但通常會有離子沈澱現象，形成非均勻溶液，或不穩定之溶液。甚至，即使可製造出含有這些金屬離子之溶液，包括高價稀土金屬離子，仍會存在離子物質沈澱或溶液不穩定之問題，若加入新的溶劑或試劑，或是結合或混合來自不同組合庫之溶劑。這對於水溶液而言更是如此。

因此，技術上仍需要一種穩定包含高價離子之材料液體陣列之方法，使得該陣列可儲存以用於後續製程。應考量到此中間陣列可以穩定狀態而商業化，使得另一研究者或公司可依據其性質繼續處理該陣列。

本發明人遂發展出一種可控制與維持金屬離子於溶液中穩定分佈之方法與系統，於分子層級，因而可確保均勻混合，且這些技術特別適用於加工或轉移一液體主陣列至基板或中間液體陣列上。依據這些方法，金屬前驅物與可溶性聚合物係反應，以形成不會有傳統結膠或沈澱問題之溶液。該聚合物可活化性地結合至金屬離子上，並可包覆該金屬，以預防混合物中之組成離子間之化學反應，並維持金屬均勻分佈於溶液中。換句話說，聚合物之作用為確保金屬離子均勻地分佈於溶液中，並使離子互相隔離，以防止不希望之金屬離子成分間之反應。此階段經穩定之陣列可為該主陣列或一複製陣列，且其可包含一陣列，在最終沈積於基板上以形成產物陣列前便已存在。此種經穩定之液體溶液(以陣列中個別成分存在)可穩定至多數個月，依據本發明實施例。

就上述觀點而言，目前仍需要一種系統與方法，可信賴並可重複製備無機材料之組合陣列，經由液體溶液。希望可立即製備具有均勻、良好混合與穩定液體溶液之複製陣列系統於實際基板上。本發明所提供之這些與其他特徵可由下列敘述更臻明確。

發明概要

本發明係提供製備無機材料組合庫之方法與系統。此種組合可經反應形成具有可偵測特性之產物。

製備無機材料組合陣列之方法包括，如，製備一良好混合與均勻之液體溶液，以及用於最終無機材料組合之組成物之主陣列，並轉移主陣列之複製陣列至一基板上，以提供液體溶液組合之複製陣列。該主陣列可儲存以於另一時間點使用，以製備相等之第二、第三或第四複製陣列。該複製陣列可經處理，如藉由曝光於某些化學反應步驟中，在某些物理條件下，以形成最終單一相或多相材料之陣列。反應產物組成物可經分析，以定義出有用之加工條件及/或辨識出具有希望特性之組成物。本發明方法之一優點為可立即並準確地製造一組相等之陣列，具有各種組成材料於相同基板上，用於個別測試，於不同之化學或物理條件下。

主陣列可以人工或自動技術製備。無機材料溶液之儲存液一般係以人工製備，以已知的無機材料濃度(莫耳濃度)。經穩定之聚合物可包含於內，以，如，化學性地穩定該材料或幫助維持材料於溶液中之均勻分佈。二或更多無機材料之組合可製備，經由混合二或更多儲存溶液於主陣列之位置上。主陣列可具有，如2或更多個位置，8或更多位置，32或更多位置，96或更多位置，384個位置或更多。每一主陣列位置可接收材料，其可提供無機材料組合明顯不同於(如在材料及/或材料比例)主陣列上其他位置之組合。典型主陣列可包括一或更多個多孔盤，在二或更多孔中含有不同之無機材料組合。

無機材料可為，如任一不含碳－氫鍵之材料。該無機材料可製備自溶於水溶液及/或有機溶劑中之金屬化合物。在許多情況下，該無機材料可為金屬化合物，在與溶液中之穩定聚合物結合。典型之無機材料為金屬、金屬離子，及/或金屬氧化物。該材料可為，如鋁、銻、鋇、鉍、硼、鎘、鈣、碳、鈰、鉻、鈷、銅、鏑、鉺、銪、釓、鍺、金、鉿、鈥、銦、銥、鐵、鑭、鉛、鋰、鎦、鎂、錳、鉬、釹、鎳、鈮、鈀、鉑、釙、鐠、錸、銠、釕、釤、鈧、硒、矽、銀、鍶、鉭、碲、鋱、鉈、銩、錫、鈦、鎢、釩、鐿、釔、鋅、與鋯，及/或其離子化形式之化合物。

該基板可為任何適用於施加複製陣列，並可與反應相容以產生產物組成物之基板。基板通常由可與反應條件相容之材料製成，且具有一適於接收組合物轉移與組成物分析之表面。典型之基板係由，如陶瓷、玻璃、石墨、矽、鋁、聚合物、碳複合物、金屬，及其類似物。基板可為任一形式，如，平面圓盤、分隔之表面，或一群微珠。

由主陣列轉移組合至複製陣列，可為陣列成員依序式或平行式轉移。該複製陣列可依位置排列，為主陣列之精確複製，或該複製可包含與主陣列排列不同之經選擇組合成員。在一實施例中，該轉移係包括依序式機械手臂轉移主陣列液體無機材料組合至該基板上。在另一實施例中，該轉移包括平行地轉移該液體無機材料組合至基板上，如使用轉移塊。

反應已乾燥之液體陣列之複製陣列，以形成產物固體無機材料陣列，可藉由將該組合暴露於化學及/或物理條件下，以促進所希望之反應。反應可藉由將材料組合暴露於某溫度、pH、光頻率、金屬蒸汽(如促進磊晶成長)、壓力、溶劑、氣體，及類似條件下一段時間而達成。溫度為一重要之反應參數，在許多實施例中。例如，反應可藉由將基板上之組合暴露於溫度450℃或更高下，以形成產物組成物。反應可包括調整反應環境壓力，如由強力真空至高壓，自約10 torr至約5,000 psi，自約100 torr至約2,000 psi，自約500 torr至約1,000 psi，或約760 torr至約100 psi。

可使用之加工參數與組成物可藉由分析產物組成物而辨識出。該分析可藉由偵測基板上產物組成物之一或多者所發出之訊號而達成。組成物之分析可以光譜技術為基礎，偵測電流、電壓、顯微鏡、螢光透視鏡、磁性測量及/或類似方式，只要適當的話。

在一實施例中，比較相同複製陣列之反應加工參數，係由主陣列轉移至二基板上，該第一複製陣列暴露於第一加工條件下，該第二複製陣列暴露於第二加工條件下。係偵測第一與第二陣列相同位置之訊號。由第一與第二陣列相對應陣列位置偵測之訊號，係經比較，以決定該第一與第二加工條件對於該無機材料組合之影響。係選擇可產生較多希望產物之加工條件，用於大規模製造產物，或可提供一比較標準，用於更多回合之加工參數篩選。

用於製備無機材料組合複製陣列，以及產物組成物之反應與篩選之系統，亦包含於本發明中。例如，一系統可包含一液體溶液之主陣列，一基板，具有一表面可接收來自液體溶液主陣列之複製陣列；以及一裝置，可轉移主陣列之至少一液體溶液至該基板表面上。

該無機材料液體溶液實質上可為如上所述，用於製備複製陣列之方法中。該液體溶液可包括一無機溶液或經聚合物穩定之溶液。該聚合物可為，如，聚陰離子性聚合物、聚陽離子聚合物、混和離子聚合物、胜肽、聚乙烯亞胺(PEI)、肝素、羧化聚乙烯亞胺(PEIC)、聚乙烯氧化物、聚電解質、聚丙烯酸酯、過氟磺酸酯、過氟羧酸酯、丙烯醯胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、多核苷酸、蛋白質、聚碳酸酯、二乙氨乙基葡聚糖、葡聚醣硫酸鹽、聚麩胺酸、聚磷酸鹽、聚硼酸鹽、胺三醋酸鹽(NTA)、乙二胺四乙酸鹽(EDTA)基團、聚組織胺、DMPS、DMSA、DMSO、聯吡啶、乙二醇雙2－胺乙基四醋酸(EGTA)、羥乙基乙二醇二胺三醋酸(HEDTA)、羥乙基澱粉(HES)、葡聚醣、糊精、菊糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)與聚苯乙烯，及/或其類似物。

該轉移裝置可為任何適當之裝置，如，多滴定管、機械手臂轉移裝置，或間接印刷技術、幫浦驅動導管、依序轉移裝置、平行轉移裝置等。在一實施例中，該轉移裝置為一轉移塊，具有一轉移探針陣列，對準該主陣列之液體溶液位置。該探針可為短針(pin)或毛細管。

該系統可包含，如，加熱裝置，以乾燥材料組合物，蒸發組合物中之聚合物，及/或提供較佳之反應溫度。加熱裝置可為，如，加熱板、乾燥機、烘箱、烤爐、加熱燈、雷射、電阻加熱器等，提供基板或陣列位置所需之熱量。在許多實施例中，該加熱裝置為一可提供反應溫度及/或壓力之烘箱，以轉化材料組合物為產物組成物。

本發明系統可包含一或更多偵測器，以偵測由來自基板表面之訊號。偵測器可為，如歐姆儀、螢光透視鏡、電壓計、安培計、光度計、電荷耦合器、磁性方位計、酵素、顯微鏡，及類似裝置。偵測器可用於分析或篩選有用性質之組合陣列產物組成物。

本發明實施例係相關於一種製備液體溶液複製陣列之方法，其包括製備一液體溶液主陣列，每一液體溶液在該主陣列中皆具有一獨特之位置；以及轉移該主陣列之複製陣列至第一基板上。該轉移可為依序式(即陣列之每一成員依序轉移)，或平行式(該成員同時轉移)。在平行轉移中，該主陣列可與一轉移塊接觸，之後該轉移塊再與該基板接觸。

此可產生液體溶液之第一複製陣列。之後，該液體溶液陣列之複製陣列可轉化為固體無機材料之產物陣列。該轉化可以乾燥、化學反應或加熱該基板至大於約20℃之溫度而進行。產物陣列中之無機材料可為氧化或離子形式。

依據本發明實施例，主陣列之液體溶液係結合至少二金屬元素、金屬化合物、含金屬化合物，或無機化合物，及其各種組合，在主陣列之每一位置上。該主陣列具有至少八個液體溶液於陣列中，因此具有八個位置。在本發明之一實施例中，主陣列之每一液體溶液係包含於多孔盤中之每一孔。

依據本發明之一實施例，印製複製陣列之基板可包含各種材料，包括陶瓷、玻璃、矽、石英、石墨、碳複合物、聚合物、塑膠、複合物、半導體化合物、金屬，以及金屬化合物。此外，液體溶液之主陣列具有至少一經穩定形式之液體溶液於陣列中。在某些實施例中，該經穩定之液體溶液可經聚合物穩定，但其他穩定液體溶液之方法亦可考慮。當使用聚合物穩定液體溶液時，液體溶液中至少一成分係與該聚合物結合。

本實施例之一優點包括可製備二複製陣列，或二產物陣列，並比較該二者間之差異，即使該二陣列加工時僅有些微不同。由於每一陣列皆可包含大量位置，此允許可平行式地進行大量實驗。例如，本實施例包括製備液體溶液複製陣列之方法，首先製備一液體溶液之主陣列，每一液體溶液在主陣列中具有一獨特之位置；轉移該主陣列上每一液體溶液之至少一部份至第一基板上，以形成液體溶液之第一複製陣列；轉移該主陣列上每一液體溶液之至少一部份至第二基板上，以形成液體溶液之第二複製陣列；使用第一製程轉化該液體溶液之第一複製陣列為固體無機材料之第一產物陣列；使用第二製程轉化該液體溶液之第二複製陣列為固體無機材料之第二產物陣列；以及偵測來自該第一產物陣列之至少一位置之訊號，並比較該訊號與偵測自該第二產物陣列相對應位置之訊號。該第一與第二加工參數可為溫度、時間、輻射暴露、化學反應、溶劑暴露或氣體暴露。

本發明實施例包括製備液體溶液複製陣列之系統。此系統可包含液體溶液之主陣列，每一液體溶液在主陣列中皆具有一獨特之位置；一具有一表面可接收來自液體溶液主陣列之複製陣列之基板；一轉移裝置，可轉移主陣列之至少一液體溶液至該基板表面上，以製備該複製陣列。該轉移系統可包含一轉移塊，具有一轉移探針陣列，對準該主陣列之液體溶液位置。該轉移探針包含短針(pin)或毛細管。

定義

除非於此或說明書下述另有指出，所有於此使用之技術與科學術語皆為此技術領域者一般所認知的。

在詳細描述本發明之前，應瞭解本發明並非限制於特定裝置或生物系統，當然，其可變化。亦應瞭解到於此使用之技術，其目的僅為描述特定實施例，並非用於限制本發明。如同本說明書與申請專利範圍中所使用之“一”、“一種”及“該”皆包括複數對象，除非內容有另外清楚指出。因此，例如“一材料”可包括二或多種材料之組合；“組成”可包括二或多種組成或類似物。

雖然許多類似、修飾或等同於此述之方法或材料皆可使用，而不需進行特別實驗，較佳之材料與方法亦於此描述。在描述與申明本發明時，下列技術會依據下列定義所使用。

於此所使用之術語“組合陣列”，係指於基板上不同位置收集二或更多不同的產物組成物，其中產物組成物由二或更多不同材料之組合產生。

於此所使用之術語“產物組成物”，係指二或更多不同無機材料之反應產物。不同的產物組成物，來自於不同無機材料組合之反應產物，或相同無機材料以不同比例結合之反應產物。

於此所使用之術語“反應”，係指任何的化學或物理反應，可將二或更多不同材料之組合轉換成產物組成物。物理反應可包括，例如，共結晶、融合、合金、汞齊、熔融在一起、燒結及其類似作用。化學反應可包括，為熟習此技術領域者所知，例如二或更多元素及/或分子間形成分子鍵結。

於此所使用之術語“基板”，係指具備剛性或半剛性表面之材料，其上可加入無機材料液體溶液或懸浮液。

於此所使用之術語“無機材料”，係指不含烴鍵(C－H)之元素或分子。一般而言，無機材料係礦物或金屬。“無機材料組合”係指二或更多不同無機材料之混和或固體溶液。

於此所使用之術語“金屬”，係指金屬鹽類；金屬氧化物；金屬離子；由金屬構成之分子、結晶或合金；或以元素形式存在之金屬。

於此所使用之術語“主陣列”，係指二或更多不同液體溶液之陣列，其中一或更多複製陣列可被轉移。

於此所使用之術語“複製陣列”，係指液體溶液主陣列複製物由主陣列轉移至基板。複製陣列可具備液體溶液以相同空間順序排列成主陣列，或者以不同空間順序例如"鏡相影像"排列或形成較高密度之微陣列。

於此所使用之術語“蒸發”，係指以蒸氣或氣體形式移出某些成分。

於此所使用之術語“融合”，係指二或更多不同材料之組合，由加熱產生。例如，熔融一金屬，形成一合金，或加熱並冷卻形成二或更多無機材料之晶體。

於此所使用之術語“燒結”，係指二或更多不同材料轉化為一固體，藉由加熱至小於至少一材料之熔點之溫度。

圖式簡單說明

第1圖為流程圖，示範製備液體溶液複製陣列，以及反應與分析無機產物組成物組合陣列之系統。

第2圖為流程圖與影像，顯示製備複製陣列之加工步驟，藉由自主陣列平行轉移液體溶液至基板上之複製陣列。

第3圖顯示螢光產物組成物之發光陣列影像，以及偵測技術之流程圖。

第4圖顯示複製陣列之影像，在不同條件下加工，以提供具有不同特性之產物組成物之組合陣列。

第5圖顯示製備自複製陣列之產物組成物陣列。

較佳實施例之詳細說明

本發明係相關於製備液體溶液複製陣列，以及無機材料產物組成物之組合陣列之系統與方法。液體溶液主陣列可製備於多孔盤中。該主陣列可轉移至基板表面，依序及/或平行地，以提供主陣列之複製陣列。材料組合可經反應形成組合產物組成物。該組成物可經分析鑑定其性質。

印製複製液體溶液組合陣列之方法

製備無機材料產物組成物陣列之方法，一般可包括製備一液體溶液之主陣列，轉移主陣列組合之樣品至基板上之一位置，以提供材料組合之複製陣列，以及反應該組合以形成組合產物無機組成物之陣列。該反應可包括組合中各材料之化學及/或物理反應。由陣列位置中之材料或產物發射出之訊號，可經偵測而分析。

複製液體溶液陣列於基板上

無機材料溶液或經聚合物穩定之無機材料可自主陣列轉移至複製陣列，藉由任何適當之技術。主陣列材料轉移至複製陣列可為依序及/或平行式，直接或間接，人工或自動化。

例如，混合金屬氧化物(無機材料組合)溶液之組合陣列，可以人工組合不同金屬鹽類至96孔盤液體主陣列中而製備。液體溶液之陣列可依序地轉移至基板之某一位置上，如使用短針頭(可潤濕探針)轉移裝置於機械手臂末端，以製備材料組合之複製陣列。選擇性地，該機械手臂可包括如多微滴定管，以同時於基板上轉移大於一種之材料組合。熱量可施加於該基板上，乾燥並燒結該複製陣列位置上之液體溶液，以形成產物無機組成物之組合陣列。

此外，複製陣列可使用平行轉移技術製備。例如，無機材料溶液之儲存液可機械式地於384－孔盤中結合，以提供一主陣列。係提供轉移塊，其具有突出於平面支撐表面之探針，與384－孔盤之壁面空間對齊。該轉移塊與探針具有一定位可與孔壁對齊，使得該探針可一次伸入接觸多孔中之溶液。該探針與溶液接觸潤濕。該轉移塊在基板表面上重新定位，使得濕潤探針可平行接觸並轉移溶液至表面上，以於基板上製造液體溶液之複製陣列。如上，該基板可經加熱形成無機組成物產物陣列，以供分析。

在另一實施例中，主陣列溶液可直接轉移至基板表面上。例如，基板表面可直接置於多孔盤之材料組合主陣列上。該基板可於盤頂端壓縮密封，在轉化至盤與基板上之前。來自主陣列之液體材料組合可於該位置與基板表面接觸並濕潤，以提供基板上主陣列之鏡相影像複製。該平盤/基板組合可返回置於右上方，並移除基板，用於反應與分析。該製程可以新基板重複，以製備多個複製物。選擇性地，在類似之離線印製技術中，鏡相影像陣列可轉移至轉移表面上，其可與基板接觸，提供具有與主陣列(即，非鏡相影像陣列)相同陣列成員排列之複製陣列。

在另一實施例中，液體溶液陣列之一部分係自基板上之主陣列轉移至複製陣列，如不需重複或反映主陣列排列於複製陣列排列上。例如，具有主陣列組合資料庫之電腦可引導機械手臂轉移裝置，轉移有興趣之特定組合至一基板上，如以非主陣列原順序之次序。該電腦可保留主陣列組合轉移至每一複製陣列位置之記錄。所得之複製陣列可經反應與分析。有興趣產物之組成與相對應之主陣列位置可依據該製程之電腦記錄決定，如同技術上已知的。

無機材料溶液

施加於本發明陣列之有興趣無機材料可為元素、離子或不具碳氫鍵之分子。用於施加至基板上，該無機材料形成液體形式之溶液。該液體可為，如，水溶液、極性溶劑、有機溶劑，及/或疏水性液體。該材料可與一或多種聚合物結合，其可穩定材料溶液。

本發明有興趣之許多有用無機材料包括元素形式之金屬，或金屬化合物形式。例如，該無機材料可包含下列之元素形式、離子形式，及/或化合物：鋁、銻、鋇、鉍、硼、鎘、鈣、碳、鈰、鉻、鈷、銅、鏑、鉺、銪、釓、鍺、金、鉿、鈥、銦、銥、鐵、鑭、鉛、鋰、鎦、鎂、錳、鉬、釹、鎳、鈮、鈀、鉑、釙、鐠、錸、銠、釕、釤、鈧、硒、矽、銀、鍶、鉭、碲、鋱、鉈、銩、錫、鈦、鎢、釩、鐿、釔、鋅、鋯，其氧化形式、離子化形式，及/或類似形式。離子化形式包括金屬鹽類，如，碳酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氯化物、醋酸鹽、鉗合形式，及/或類似形式。

可用於本發明之聚合物可穩定溶液中之無機材料。穩定化，就此聚合物觀點而言，係指有興趣之無機材料間之交互作用，使得其可與本發明一致地施加。一般而言，在本組合陣列製程之至少一步驟中，聚合性溶液係與金屬離子溶液混合，以作用於經穩定之陣列。該聚合性溶液可藉由溶解聚合物如聚乙烯基亞胺(C₂ H₅ N)_n 於水中。其他成分，如乙二胺基四醋酸(EDTA,C₁ ₀ H₁ ₆ N₂ O₈ )，可加入此溶液中。之後，由組合庫中研究出之該金屬離子對應鹽類，係藉由將其鹽類溶於水中而製備。在本發明之一實施例中，可使用硝酸鹽。該金屬離子溶液之後與聚合物溶液混合，使得聚合物/EDTA可包覆該金屬離子。在某些案例中，必須加入酸酸或鹼至聚合物/EDTA金屬鹽類溶液，以協助該包覆。

其他可用於與EDTA共軛，包覆該金屬離子與穩定液體陣列之聚合物，包括聚陰離子聚合物、聚陽離子聚合物、混和離子聚合物、胜肽、聚乙烯亞胺(PEI)、肝素、羧化聚乙烯亞胺(PEIC)、聚乙烯氧化物、聚電解質、聚丙烯酸酯、過氟磺酸酯、過氟羧酸酯、丙烯醯胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、多核苷酸、蛋白質、聚碳酸酯、二乙氨乙基葡聚糖、葡聚醣硫酸鹽、聚麩胺酸、聚磷酸鹽、聚硼酸鹽、胺三醋酸鹽(NTA)、乙二胺四乙酸鹽(EDTA)基團、聚組織胺、DMPS、DMSA、DMSO、聯吡啶、乙二醇雙2－胺乙基四醋酸(EGTA)、羥乙基乙二醇二胺三醋酸(HEDTA)、羥乙基澱粉(HES)、葡聚醣、糊精、菊糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)與聚苯乙烯，及/或類似物。

實際上，元素週期表上之任一金屬皆可用於本發明。例如，該金屬可包含IA族元素，如Li、Na、K、Rb或Cs。這些離子為單價。此外，該金屬可包含二價離子，來自IIA族鹼土金屬欄，如Ca、Sr、Ba、Mg，或其他二價金屬離子Co、Mn、Zn與Pb。三價金屬離子包括Al、Ga、La、Ce、Pr、Nd、Po、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Bi與Cr。金屬離子及/或具有四價之半導體元素包括Ge、Zr、Hf與Sn。可依據本發明而穩定之V價金屬離子與無機非金屬元素，包括V與P，VI價金屬元素包括Mo與W。

例如，穩定用聚合物為可溶於所選擇之施加液體中，具有離子特性、鉗合特性，及/或黏度增強特性，其與無機材料交互作用，以促進液體中之均勻分佈。穩定用聚合物可幫助維持材料之均勻分佈，當施加過程中操作液體，及/或當製程過程中維持液體儲存。某些穩定用聚合物可具有氧化還原，及/或沈澱無機材料之性質。

在實施例中，該無機材料以溶液中之離子形式存在，穩定用之聚合物可具有相反電荷之離子基團，使得該材料形成與聚合物結合之離子。該聚合物之溶解度、懸浮度，及/或結構基質(如內部纏繞或交聯凝膠基質)亦可幫助維持離子性材料於施加液體中之均勻分佈。該離子性聚合物可與離子性材料之相對離子交換，以防止相對離子之離子溶解度限制。由於無機材料離子與聚合物相結合(如，具有離子鍵)，所希望之相對離子與其他不純物便可自施加液體移除，如藉由超高速離心或透析。離子穩定聚合物可包括，如，聚陰離子、聚陽離子、混和離子聚合物、胜肽、核苷酸、聚乙烯亞胺(PEI)、肝素、羧化聚乙烯亞胺(PEIC)、聚乙烯氧化物、聚電解質、聚丙烯酸酯、過氟磺酸酯、過氟羧酸酯、丙烯醯胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、多核苷酸、蛋白質、聚碳酸酯、二乙氨乙基葡聚糖、葡聚醣硫酸鹽、聚麩胺酸、聚磷酸鹽、聚山梨醣酯，及類似物。

當該無機材料為離子性材料，該穩定用聚合物可有益地包含某些鉗合特性。金屬離子，如鹼土金屬與許多過渡金屬離子，可於材料組合溶液中穩定，藉由與具有鉗合基團之聚合物結合。例如，穩定用聚合物可具有鉗合基團，如胺三醋酸鹽(NTA)、乙二胺四乙酸鹽(EDTA)基團、聚組織胺、DMPS、DMSA。DMSO、聯吡啶、乙二醇雙2－胺基乙基四醋酸(EGTA)，羥基乙二胺三醋酸(HEDTA)，及/或類似基團。

當無機材料在施加液體中傾向於形成非均質分佈(如其中該材料為顆粒、沈澱物、吸附至表面、產生懸浮物)，黏性聚合物或支撐性聚合物基質可幫助維持材料於液體中均勻分散一段足夠長之時間，以提供均勻、一致或可重複之轉移，並施加至基板上。可增強施加溶液黏度之穩定用聚合物，可提供益處，當使用於本發明方法與系統中時。黏性聚合物存在於施加溶液中，可幫助維持液體中材料之均勻度。懸浮但不溶之無機材料會在黏性聚合物存在下降低。黏性聚合物可降低液體之對流，如，因此降低材料暴露於不希望之反應物下，如氧氣或水，在液體保存期間。希望之黏度增強穩定用聚合物，會增加液體黏度至少50%，或增強液體黏度至少10 centipoise(cP)。較佳之黏度增強穩定用聚合物可存在於液體中，適量以增加黏度約100 cP、約1000 cP、約10⁴ cP、約10⁵ cP、約10⁶ cP、約10⁷ cP或更多。上述之穩定用聚合物可提供黏度增加之助益。其他有用之黏度增強穩定聚合物包括，如，羥乙基澱粉(HES)、葡聚醣、糊精、菊糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚苯乙烯，及其類似物。

另一衍生自許多黏性增強穩定聚合物之優點為，可增進組合溶液與基板間之作用。聚合物可增加液體對基板之親和性(如使其更黏稠)，因此可在施加後維持與基板之接觸。更多黏稠液體流動更緩慢，因此他們不會自陣列位置上溢出，在加工過程中。

在其他實施例中，無機材料可維持於均質溶液中，藉由選擇溶劑及/或相對離子，其可幫助防止材料沈澱。例如，許多金屬可以硝酸鹽形式增強於溶液中之溶解度。選擇性地，某些非水溶性溶劑(如有機或矽氧烷溶劑)可用於維持某些材料於溶液中。

主陣列

主陣列包括二或更多位置之無機材料組合，為溶液形式。因為該陣列成員為液體形式，該主陣列位置一般需要某些形式之封閉，如壁面、容器、防水表面、濕潤表面，及/或邊緣，以移動該液體。該材料組合可於與主陣列分離之位置製備，但該組合一般於陣列位置上原位製備。

主陣列之製備一般係以無機材料儲存液配方起使。無機材料之濃縮形式(如高等級純液體溶液或材料鹽類)，一般係溶於或摻合於溶劑中，以提供具有已知莫耳數之儲存液或懸浮液。取決於材料，儲存液之製備需要調整pH、加熱、加入穩定相對離子、加入界面活性劑、加入穩定聚合物、攪拌等，以提供均勻之儲存液體。

無機材料之儲存液可以不同組合，及/或不同比例，於主陣列位置上結合，以產生主陣列。該陣列通常為矩陣形式之陣列，排列為一排或一欄。例如，陣列之每一排與每一欄可包含不同之無機材料。第一材料，在特定排之每一位置上，可與每一欄之不同材料混合。第二材料，在另一排之每一位置上，可與每一欄之不同材料混合。每一排與欄具有不同材料，主陣列便可於每一位置上提供不同之材料組合。選擇性地，組合之計量可考慮，如，包含不同量之材料於不同位置、排及/或欄上，因而提供不同比例組合之相同材料於不同位置上。選擇性地，主陣列可具有較少之分區，如，於二或更多位置上具重複之組合、空位置、未成排或欄之陣列，隨機組合、隨機比例等。

主陣列位置之組合可人工製備。技術員可轉移經定義量之儲存液至主陣列位置上，使用微滴定器、多微滴定器、重複微滴定器、程式化微滴定器，及/或類似物。例如，技術員可使用12－管多微滴定器，一次轉移第一材料儲存液至96孔盤之一整排上。不同之儲存液可使用12－管微滴定器轉移至該96孔盤之剩餘7排。使用微滴定器中之8管，技術員一次可轉移不同之儲存液於同一欄中，進行12欄。結果可為96種不同材料組合之陣列盤。選擇性地，大於二種之不同材料可於任一特定之主陣列位置上結合。選擇性地，任一或所有排或欄可具有不同量之特定材料，如，已提供在不同位置上相同材料具有不同反應計量之組合，單一多孔盤，或該盤之一部分，可作為主陣列。二或更多盤，或盤之一部分，可作為主陣列。

主陣列母盤可於每一位置以相對大體積之結合材料製備。母盤之水溶液可轉移至一或更多個子盤中，如，作為主陣列之中間用途，而母盤可另外儲存(如冷凍或冷藏)，以備往後之用。

主陣列可使用自動化或半自動化技術製備。特別是非常大之陣列，自動化材料組合可提供價格上、速度上與可性賴度上之主陣列製備優點。一般而言，自動化之陣列製備(如機械手臂製備)會以類似於上述人工技術之方法進行。機械手臂可依序提供儲存液，如藉由伸入與轉移步驟，或轉移自含有不同儲存液之各自流體之導管。

主陣列之數目與陣列位置之排列可有很大不同。人工製備之主陣列，如，可方便地包含不同材料組合於2位置、約8個位置、約96個位置、約384個位置或更多。機械手臂液體操作裝置可立即製備結合無機材料之主陣列，具有獨特組合及/或材料比例，數目自小於約24個位置，至約96個位置，至約384個位置，至約1536個位置，或更多。藉由使用多主陣列盤，及/或使用微陣列形式，主陣列可包括大部分之獨特陣列組合，如自約100個組合，至約10³ 個組合，至約10⁴ 個組合，至約10⁵ 個組合，至約10⁶ 個組合，至約10⁷ 個組合，至約10⁸ 個組合，或更多，具有明顯不同之組合及/或材料比例。在一實施例中，一主陣列可具有，如約0.01至10或更多之陣列組合每公釐，或約0.1至100或更多個陣列組合每mm² 。

基板

基板通常為一剛性或半剛性材料，具有一表面，其上可施加含液體之無機材料。基板可具有適用於特定陣列複製製程、成分反應與分析技術之外型。基板可形成自可與操作與加工條件，如高溫與暴露於液體中，相容之材料。

基板一般為熱穩定性固體，具有可施加材料之平面。例如，基板可為平面陶瓷圓盤，實質上不會在溫度約450℃與2000℃間，在空氣下，變形。在其他實施例中，基板可製造自玻璃、金屬、石墨、矽、鋁、碳複合物、陶瓷、聚合物，及/或其類似物。該基板外型可類似圓盤、卡片、圓柱、球體、立方體等。在一實施例中，該基板可為二或更多微珠形式。

基板表面可具有適於加工、維持並呈現無機組成物組合陣列之表面。該表面可為光滑且均勻，如，以提供與裝置容易精確之接觸，使用於某些複製製程中。該基板表面可為粗糙或孔狀，以吸收及/或維持施加之材料。基板表面可具有經邊緣定義之位置，如通道、隆起、疏水性區域，及/或類似物，可維持經轉移之材料於複製陣列之特定位置。

該表面可包括，如參考標記以定位施加裝置。例如，該表面之邊緣可包括如孔洞、細縫或短針，可與施加裝置邊框接觸，以撐托基板於相對於該裝置之一位置，當材料施加於表面上時。該參考標記物可為，如，二或更多個點，或其他印置於表面上之指示，與施加裝置台之某些位置對齊，以準確地人工置放該基板於施加裝置上，或由影像系統偵測以確認基板於施加裝置中適當之對齊。

複製陣列

複製陣列為液體溶液主陣列轉移至基板上之陣列。該複製陣列可包括所有或部分主陣列成員。該複製陣列可與主陣列排列相同，或可具有不同排列之陣列成員(得自特定陣列位置之組合)。將組合自主陣列轉移至複製陣列可為直接或間接，依序或同時，如上所述。複製陣列可加工反應結合之材料，於基板之各位置上形成產物組成物。

取決於自主陣列轉移材料組合之技術，一複製陣列可具有實質上與主陣列相同排列之組合，或該複製陣列可具有不同排列。例如，當使用轉移塊一次轉移所有主陣列成員於基板上時，會產生實質上與主陣列具有相同位置次序與空間之複製陣列。在某些情況下，主陣列與複製陣列間之直接轉移(如密封接觸與轉化，如上所述)，該鏡相影像複製可具有陣列成員之轉化次序，而實質上維持與主陣列相同之空間配置。在某些實施例中，如，在某些依序轉移技術中，複製陣列之成員係轉移至接近及/或不同於主陣列之次序。

在本發明之一觀點中，大主陣列，可能包含於二或更多個多孔盤中，可於相對小之單一基板上被複製。例如，機械手臂可依序轉移主陣列盤上1 cm空間之組合，至複製陣列基板上1 mm或更近之位置上。選擇性地，主陣列盤上所有或部分主陣列成員可轉移至複製陣列基板位置上，具有面積約2倍、10倍、100倍或1000倍低於主陣列相同材料組合之面積。複製陣列之位置具有密度1個位置每cm² 、4個位置每cm² 、16個位置每cm² 、100個位置每cm² ，10,000個位置每cm² ，或更多。

複製陣列之數目與陣列位置排列可大不相同。一複製陣列，於一或多個基板上，可包括一或多個主陣列之所有或部分成員。例如，一或多個主陣列之組合無機材料複製陣列可包括獨特之組合，及/或材料比例，於小於約8個位置至約24個位置，至約96個位置至約384個位置，至約1536個位置，或更多。藉由使用多複製陣列基板，或藉由使用微陣列形式，複製陣列可包括大量之獨特陣列組合於不同位置上，如自約100組合，至約10³ 個組合，至約10⁴ 個組合，至約10⁵ 個組合，至約10⁶ 個組合，至約10⁷ 個組合，至約10⁸ 個組合，或更多，於複製陣列庫中具有明顯不同之組合。

轉移步驟可重複，以製備一個以上之複製盤，具有實質上相同材料組合之分佈。例如，依序轉移操作可重複，以自相同主陣列提供額外之複製陣列。在另一實施例中，平行轉移，如以轉移塊轉移、接觸與轉化轉移，或離線印製轉移，可重複，以提供二或更多個複製盤，如，具有相同之材料組合分佈。

結合材料之反應

二或多種無機材料混合物之液體溶液，於複製陣列位置上(如一無機材料組合液體陣列)，可經反應形成反應產物組成物之組合陣列。在某些情況下，不同材料會自發性地與另一材料接觸而反應，如於主陣列微孔中。在許多情況下，材料組合之反應可藉由將複製陣列暴露於某些物理或化學條件下而起使。於此所使用術語“反應”，係指無機材料於陣列位置上化學及/或物理性結合，形成如反應產物組成物分子、晶體、汞齊、燒結產物，或材料之合金。基板陣列位置上之反應可同時或依序發生，如，基於反應特性或反應必要之條件。

反應，至少一部份，可包括無機材料混合物之間，及/或與其他製程組成物之化學反應。例如，陣列位置上二元素金屬間之反應可包括金屬在周圍大氣中之氧氛圍下，或藉由組合溶液中或懸浮材料中出現之化學氧化劑進行氧化反應。

在某些實施例中，一反應可發生於當陣列位置上材料組合中之液體蒸發，留下無機材料濃縮在一起時。例如，水合水之流失可導致某些材料混合物互相反應。在其他情況下，施加液體溶劑之損失可使材料暴露於外加之反應物中，以允許材料與如水或空氣中之氧共反應。

在一實施例中，一或多種無機材料係與穩定用聚合物結合，反應發生於聚合物移除時，如藉由蒸發。例如，若無機材料藉由離子作用與帶電聚合物結合，該材料便無法與其他材料於該位置結合，直至聚合物加熱移除。聚合物之移除過程可加速，在環境氧存在下(即，聚合物是被“燃燒”掉)。

在其他實施例中，該反應可包括將組合之無機材料於複製陣列基板上燒結在一起。燒結過程中，該乾燥之液體溶液會在低於其熔點之溫度下聚集在一起，但該溫度足夠高以反應形成希望無機材料之固體相。結果可為，如，微觀孔狀非均質性或均質性晶體結構。在氧存在下，該燒結過程亦可產生一或多種無機材料之氧化反應。

在另一實施例中，該反應可包括將合併之無機材料熔融在一起。熔融之反應可為，如一汞齊、晶體或合金。在某些案例中，某些無機材料不需加熱便可熔融在一起。在許多案例中，將混合之無機材料熔融在一起需要加入熱量。若組合材料每一者皆為純金屬元素，該經混合之組成物可於低於每一金屬之熔融溫度下熔化，由於依數性質對於熔融溫度之影響。純金屬熔融在一起可產生汞齊或合金反應產物，尤其是當周遭環境不含氧化劑時。在氧化劑存在下(如大氣氧)，該熔融金屬便會變成氧化物，產生，如，金屬氧化物結晶反應產物組成物。

在本發明之許多案例中，合併材料之反應係取決於將基板溫度升高至室溫以上。例如，反應可以將基板加熱至大於約300℃，大於約450℃，大於約500℃，大於約750℃，大於約1000℃，大於約1200℃，大於約1500℃，大於約1750℃，或大於約2000℃而起始。此可藉由，將加熱基板置於如烘箱、電阻加熱器中，或將基板與熱氣體接觸、微波輻射、輻射加熱等而達成。在某些實施例中，該合併之材料可藉由加熱該材料，而實質上不加熱該基板而反應。例如，陣列位置上之材料組合可快速加熱至反應溫度，藉由暴露於紅外線、熱流體或雷射光。

在某些實施例中，反應與製程可更包括材料自陣列上之位置磊晶成長。基板上之組合陣列可載入晶體成長腔室中，藉由，如，物理蒸氣沈積(PVD)、分子束磊晶(MBE)、化學蒸氣沈積(CVD)技術，及其類似技術。

產物組成物組合陣列之分析

無機材料組成物組合陣列可分析偵測出具有希望性質之產物組成物之陣列位置。偵測方法通常取決於希望之特性。例如，陣列位置上之組成物可具有光學性質、螢光、晶體成核、超導性，及/或半導體特性。陣列位置上之組合組成物可經檢驗，如藉由光譜、電磁感應器、電壓偵測、電壓對於壓力反應之偵測、電壓對於光反應之偵測、電壓對於溫度反應之偵測、電阻偵測、螢光透視鏡，及/或類似技術。

陣列位置上無機組成物之分析可為依序式或平行式進行。組成物可機械式地測試其性質，如對電流之阻抗性，藉由將基板接地，人工或機械式地接觸組成物，以進行每一位置之電阻測試。某些光學特性可用以平行式檢測，使用影像處理裝置。例如，螢光可以激發波長照射組合陣列，而偵測，之後監測陣列位置所希望光線之發光，使用CCD基礎之鏡頭，以及影像螢幕。

在特定實施例中，係製備二或更多複製陣列，每一者皆於不同反應條件下加工。產物組成物反應之分析可幫助辨識混合物之組合與產生用於特定用途之組成物之加工條件。例如，一複製陣列可經溫度、時間、pH、壓力、光頻暴露、金屬蒸氣暴露、溶劑暴露或氣體暴露而處理，不同於另一複製陣列之處理。經不同加工之組合陣列之分析可提供適用於設計或最佳化製造陣列中組合材料之製程之資料。經不同加工之陣列之分析可辨識出最適用於特定應用之組成物，如經特定波長激發，具有最密集特定波長螢光之組成物。

製備組合陣列之系統

製備無機材料組合複製陣列之系統，可包括一主陣列、一基板與一轉移裝置，以於該基板表面複製該主陣列。該系統可包括反應器與偵測器，可製造並分析產物組成物。

在一實施例中，本發明系統10可包括轉移裝置11，自主陣列13轉移主陣列液體材料組合12至基板14之一位置上，因而提供複製陣列15，如第1圖所示。例如，一製備複製陣列之系統可包括一機械手臂，可依序採樣主陣列位置上之主陣列材料組合，並將其轉移至基板表面上之複製陣列。該機械手臂可確實地複製主陣列佈局於基板上。選擇性地，該機械手臂可轉移合併之材料分液至基板表面上，其空間排列不同於主陣列。

該系統可包括加熱器及/或烘箱，舉例而言，以加工、乾燥或反應陣列位置上之材料組合。例如，複製陣列可於乾燥器16中乾燥，之後將基板轉移至烘箱17，以於，如高溫下反應，將材料燒結為產物組成物之組合陣列。取決於材料與所希望之產物組成物，各種加熱器皆可用於乾燥、化學性反應、熔融、融合、結晶或燒結二或更多於一陣列位置上。

該轉移裝置可為技術上已知之任何裝置，可用以轉移主陣列成員至基板上之各位置。該轉移裝置可包括“製備複製無機組合陣列之方法”一節所述者。該轉移裝置可與轉移裝置，如短針頭或毛細管，濕式接觸，之後該裝置再與基板接觸。該裝置之轉移工具可直接於基板表面上與主陣列成員直接接觸。轉移工具可與主陣列成員之轉移表面接觸，之後與基板之轉移表面接觸(離線印製)。轉移工具可包汲出主陣列分液，經由導管由主陣列位置送至基板上之複製陣列。例如，細管可機械式地置於主陣列位置上，以自主陣列吸出液體。分液可於導管內汲至機械手臂或X－Y繪圖機末端之毛細管，並推出於基板表面上之複製陣列位置。選擇性轉移裝置，在某些實施例中，包括主陣列分液之依序轉移，藉由技術員使用手動操作微滴定管。

本發明系統可包括分析裝置(偵測裝置)18，以決定組合陣列產物組成物之特性。一般有興趣之特性包括，如，與組成物吸收、螢光、磷光、冷光等相關之光激發及/或發射情況；電性反應，如電流阻抗性、壓電效應、整流、介電性質、光電效應、躍遷效應、於該溫度下之超導性等；化學與生物催化活性；晶核形成行為；及/或類似特性。分析裝置可包含，如歐姆儀、螢光透視鏡、電壓計、安培計、光度計、電荷耦合器、磁性方位計、酵素、顯微鏡，及類似裝置。

範例

下列範例僅用於說明，並不限制本發明之範疇。

範例1 印製液體無機材料之溶液陣列

無機磷化物之組合陣列係製備並分析其發光特性，在以各種輻射源激發之後。

無機材料組合之一組合係經設計，以評估六種無機材料與另外六種無機材料於多孔形式中之組合。A組無機材料係選擇為Sr、Gd、Y、Pb、Bi與Ba。B組無機材料係選擇為B、Ga、Si、Al、Mo與P。穩定的硝化溶液係用於Sr、Ga與Al。經聚合物穩定之硝化溶液係用於Gd、Y、Pdb、Bi、Ba與Mo。(NH₄ )₂ SiF₆ 溶液、(NH₄ )₂ H₂ PO₄ 與HBO₃ 溶液係分別用於Si、P與B。

各種A組材料組合與B組材料組合，以及0.05當量之銪(Eu)係製備於多孔盤中，以手動微滴加(pipetting)技術。所得之無機材料組合之主陣列係以軌道搖晃方式混合。

多孔盤液體陣列之複製物係平行式印製於具有384陣列位置之基板，如第2圖所示。此可藉由使用轉移塊20，其具有96個短針頭陣列21，置於盤背面，對齊96孔盤上孔洞之位置。該短針頭係一次伸入合併無機材料之96－孔中，並與基板22表面接觸，以自基板上每一孔中轉移液體材料樣本。轉移係由三個額外之96－孔盤液體材料，至基板上384個陣列位置之完整分佈而完成。平行式轉移過程係重複，以於基板上製備額外之複製陣列。

該二複製基板陣列上之液體材料係於200℃乾燥，於加熱板23上，之後於1200℃加熱反應(燒結)，於烤爐(烘箱)24中，燒結該陣列位置上之混合無機材料。

該產物組成物係分析其螢光特性，藉由照射該基板，並經由濾光鏡檢視。該陣列係掃瞄其發磷光之能力，反應來自LED、紫外光與X－射線之光(460 nm)。每一陣列位置上之磷光數位影像30係紀錄，如第3圖所示。係繪製每一陣列位置於某一波長範圍內，以及激發光源之磷光密度光譜掃瞄31。

此實驗獲得之資料庫可經檢視以選擇出用於特定用途之磷光物質。例如，較無機材料佳之組合與比例可由500 nm之磷光尖峰強度而辨識出，以UV光激發。具有某些比例之不同無機材料組合可由650 nm之磷光尖峰強度而辨識出，以藍光LED激發。

範例2 複製陣列之最佳化製程測試

液體溶液複製陣列係由主陣列印製至基板上，較佳之加工條件與磷光物質配方係由分析複製陣列而辨識出。

一材料組合之主陣列可人工製備，以化學式(A₁ _－ _X _－ _Y B_X C_Y )Z與(C₁ _－ _X _－ _Y B_X D_Y )Z為基礎，於多孔盤中製備，其中A、B、C與D為2＋價金屬離子，Z為矽或鋁。一液體溶液陣列係自主陣列平行式地轉移至基板上，使用轉移塊，提供16排16欄材料組合之複製陣列。主陣列之第二複製陣列係轉移至第二基板上。該第一複製陣列係於1100℃與陣列位置上之混合無機材料反應，該第二複製陣列係於1200℃燒結。

基板上產物組成物之組合陣列係於356 nm發光，以數位相機呈像。某些材料混合物並無法有效地於1100℃反應，以於測試激發與放光波長下提供明顯的磷光(請見陣列40，第4圖)。然而，數種更多無機材料組合之配方產生之組成物，可於所述條件下有效地發出磷光，當於1200℃反應時(請見陣列41)。某些配方具有較高之密度，當於1100℃燒結，而其他的則於1200℃燒結時有較高密度。許多產物組成物呈現出不同之放光波長(即，在視覺上有明顯的顏色)，取決於反應溫度。

複製陣列副本可用於改良製程或篩選材料/條件組合，以提供所希望之結果。複製陣列可在各種或不同條件下加工，如，反應溫度、反應時間、某些氣體存在或不存在等。所得之產物組成物陣列可分析其希望之特性，包括於特定波長下對於特定激發波長之放光強度。

範例3 閃爍物庫之製備與分析

合併礦物鹽與穩定聚合物之溶液係於多孔盤主陣列中製備，並轉移至基板。合併之材料係經烘烤形成產物磷光物質組成物。該組成物係分析其磷光特性。

穩定溶液係製備自3.5 g穩定聚合物(PENE)與1.7 g EDTA，溶於50 ml去離子水中。金屬鹽類溶液係與穩定溶液混合，製備金屬儲存液。儲存液進一步以適當之pH值穩定，使用HNO₃ 或NH₄ OH調整。合併材料之主陣列係於96－孔盤中製備，以人工方式成比例地混合該金屬儲存液，以提供所希望之化學式，如下表1所示。一相等之溶液主陣列係於另一96－孔盤中製備，但滴加入3%重之Ce。

96孔盤中之液體溶液，係以轉移塊短針頭平行式地轉移至陶瓷基板之表面。該基板係於1200℃烤爐中烘烤約6小時，形成產物組成物。

因此獲得之閃爍物產物組成物陣列係檢視其發光狀態，在紫外光照射下。具有特定用途希望之密度與顏色之產物組成物係經選擇。最佳配方之進一步篩選可包括比較經選擇之配方與類似配方，如，其組成比例經微量調整。選定之配方可放大規模，用於實際之測試與用途。

儘管前面已詳細描述本發明，以求清楚與明白，此技術領域者仍可由本份揭示瞭解到各種形式上與細節之變化，而不脫離本發明範疇。例如，上述許多組成物、技術與裝置可用於各種組合中。

此申請書中所引用之許多文獻、專利、專利申請案，及/或其他文件，皆在此完整併入本案以作為參考資料，用於各種目的。

10．．．系統

20．．．轉移塊

11．．．轉移裝置

21．．．短針頭陣列

13．．．自主陣列

22．．．基板

12．．．主陣列液體材料組合

23．．．加熱板

14．．．基板

24．．．烤爐(烘箱)

15．．．複製陣列

30．．．磷光數位影像

16．．．乾燥器

31．．．磷光密度光譜掃瞄

17．．．烘箱

40、41．．．陣列

18．．．分析裝置(偵測裝置)