TW201311777A - 製造官能化表面之方法及藉此製得之表面 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種將可重寫反應性基團光圖案化至表面上之方法，其通常使用官能化材料之電漿化學沈積、隨後油墨之分子印刷來實施。該等反應性基團之後續處理容許表面重寫，而且該方法容許產生正影像或負影像多官能可重寫圖案化表面。
Description
本發明係關於製造官能化表面且尤其(但非僅僅)可重寫之圖案化官能化表面之方法。此外，本發明係關於藉由所述方法製得之官能化表面。
圖案化官能表面廣泛用於諸多應用，包括積體光學、工程模板、感測器陣列、奈米電子器件及細胞相互作用。通常尋求的一個重要屬性係定向可重寫性，儘管對於諸如全像影像儲存器、電子記憶體器件、熱記錄材料、光偵測器、油墨及光學資料儲存器等塊狀材料而言，此屬性已確立，但對於表面分子印刷而言其仍係挑戰。
例如，染料至表面之附接與分子晶格器件、有機光感受器、臨床免疫分析、特異性細胞標記(染料-蛋白質相互作用)及遺傳學(染料-DNA相互作用)相關。然而，目前僅存在將染料圖案化至固體表面上之非可重寫方法；例如，軟微影、UV照射及噴墨印刷。在每一情形下，染料分子均與已經存在於表面(其通常已藉由基板依賴性多步驟程序製備)上之官能基反應。
本發明試圖藉由提供可容易地沈積至表面上且可重寫之圖案化官能化表面來克服先前技術之該等問題。
根據本發明之第一實施例，提供製造圖案化官能化表面之方法，該方法涉及：
(i)使表面與具有反應性基團之電漿聚合物接觸，以使基團沈積於表面上，從而在該表面上製造官能化聚合物層；及(ii)使官能化聚合物層與和該官能化聚合物層反應之官能分子接觸，以製造具有一或多個反應性表面官能性區域之圖案化表面。
設想用於表面之基板可為任何固體材料。基板材料之實例係任何固體、微粒、滲透性及/或多孔基板或成品物件，其係由熟習此項技術者所習知之任何材料(或材料組合)組成。材料之實例包括(但不限於)編織或非編織纖維、天然纖維、合成纖維、金屬、玻璃、陶瓷、半導體、纖維素材料、紙、木材或聚合物，例如聚四氟乙烯、聚乙烯或聚苯乙烯。具體而言，固體材料可為矽。
設想聚合物係藉由電漿聚合、熱化學氣相沈積、起始的化學氣相沈積(iCVD)、光沈積、離子輔助沈積、電子束聚合、γ-射線聚合、目標濺鍍、接枝聚合或溶液相聚合而形成。較佳地，聚合物係藉由電漿沈積且尤其藉由脈衝電漿沈積而形成。
設想反應性基團係酸酐，且具體而言，酸酐係使用馬來酸酐前體來電漿沈積。可使用個別酸酐前體或具有可經官能化之基團的化合物的組合。
較佳地，官能分子染料係例如含親核劑油墨，且此油墨通常係甲酚紫高氯酸鹽。可使用個別染料/油墨或其組合。
較佳地，如在步驟(ii)中，使官能化聚合物層在與染料接觸之前聚合。
設想圖案化表面係藉由在離散區域中照射官能化聚合物層隨後使該層與一或多種染料接觸來製造。
在一替代情形下，圖案化表面係藉由使官能化聚合物層與染料接觸隨後照射該層來製造。
設想照射係使用電漿束、光子、電子、離子、自由基、原子物質或分子物質來實施。較佳地，輻射係UV照射，且通常圖案係藉由透過遮罩照射來製造。圖案可使用聚焦照射源來製造。
在一較佳配置中，圖案化官能化表面可擦除以容許圖案化官能化表面重寫。
設想基團或染料在表面上之表面密度係藉由改變電漿循環、通常電漿工作循環來控制。
通常，表面之圖案化係負影像或正影像UV圖案化。
根據本發明之又一實施例，提供製造擬根據任一前述技術方案圖案化之官能化聚合物層的方法，該方法涉及使表面與具有反應性基團之電漿聚合物接觸，以使基團沈積於表面上，從而在該表面上製造官能化聚合物層。
根據本發明之另一實施例，提供藉由如前述技術方案中之任一技術方案之方法製造之官能化圖案化表面。
在再一實施例中，提供藉由如技術方案22之方法製造之官能化聚合物層。
設想本發明實施例之官能化圖案化表面或官能化聚合物
層係用於分子晶格器件、有機光感受器、臨床免疫分析、特異性細胞標記(染料-蛋白質相互作用)及遺傳學(染料-DNA相互作用)。
此外，官能化圖案化表面或官能化聚合物層可包括於套組中，該等套組包括分子晶格器件、有機光感受器、臨床免疫分析、特異性細胞標記(染料-蛋白質相互作用)及遺傳學(染料-DNA相互作用)。
本發明之特別優勢在於，其容許含親核劑之油墨分子圖案化至脈衝電漿沈積之馬來酸酐奈米膜表面上。正及負可重寫影像二者均可藉由使用UV微影與表面酸酐基團之化學再生的組合作為使用本發明之典型方法來產生。
本發明實施例將參照附圖且如附圖中所圖解說明來闡述，該等附圖僅作為實例。
概言之，本發明涉及膜形成，其中在短電漿工作循環導通時期(微秒)期間之放電內在基板表面上產生活性位點(主要為自由基)。此過程後緊接著係在每一延長的熄滅關斷時期(毫秒)期間進行之習用聚合反應途徑，以獲得充分界定之聚(馬來酸酐)奈米膜。反應性表面酸酐官能團隨後可用於束縛官能分子(例如染料，例如甲酚紫高氯酸鹽)。此外，該等表面之可重寫圖案化之展示係藉由隨後UV微影以促進固定分子之移除及反應性酸酐基團之再生而準備就緒用於下一寫入步驟。此方法提供製作正影像或負影像圖案化官能表面之範圍。此途徑之一些內在優勢包括以下事
實：電漿化學表面官能化步驟係不依賴於基板的(由於放電之激活性質)，而且所束縛分子物質之表面密度可藉由改變脈衝電漿工作循環而微調。
將馬來酸酐餅塊(Aldrich,+99%)碾磨成細粉末並加載至玻璃單體管中，隨後附接至封裝於法拉第籠(Faraday cage)中之無電極圓柱形玻璃電漿反應器(直徑為4.5 cm，體積為460 cm3，基礎壓力為5×10-3毫巴，且洩漏速率低於1.0×10-10 kgs-1)。其配備有外部纏繞銅線圈(直徑為4 mm，繞9圈，自氣體入口跨距8-15 cm)、熱電偶壓力計及連接至液氮冷阱之30 L min-1兩級旋轉幫浦。所有接頭均沒有油脂。L-C電路使RF發電機(13.56 MHz)之輸出阻抗與部分離子化氣體負載之輸出阻抗匹配。脈衝電漿沈積需要自信號產生器觸發RF電源。用示波器來監測脈衝寬度及振幅。在每一實驗之前，用洗滌劑清洗反應器且隨後進行30 min之高功率(50 W)空氣電漿處理。然後，使室通向空氣，並將一片矽基板(MEMC Electronic Materials,+99.9%)置於中心，隨後抽空回基礎壓力。在此階段，將馬來酸酐蒸氣以0.2毫巴之恆定壓力引入反應器中，隨後實施電漿點火。最佳沈積條件對應於功率(P cw )=5 W，脈衝導通時間(t on )=20 μs，關斷時間(t off )=1200 μs，且總沈積時間=30 min。在電漿熄滅後，切斷RF電源，且容許單體饋入再持續流動穿過系統5 min，隨後抽空至基礎壓力。
藉由反射量測術估計沈積之馬來酸酐脈衝電漿聚合物膜
的厚度為92±5 nm。XPS分析表明，在C(1s)包絡線中存在5種類型之碳官能團：烴(CHx~285.0 eV)、單鍵鍵結至酸酐基團之碳(C-C(O)-O-~285.7 eV)、單鍵鍵結至氧之碳(-C-O~286.6 eV)、雙鍵鍵結至氧之碳(O-C-O/-C=O~287.9 eV)及酸酐基團(O=C-O-C=O~289.4 eV)。藉由不存在任何顯示穿過之Si(2p)信號證實下伏矽基板完全被覆蓋。
紅外分析證實酸酐基團在脈衝電漿沈積層中之結構保留，且此顯示於圖1中。識別到以下特徵性環狀酸酐吸收：不對稱及對稱C=O伸縮(1860 cm-1(A)及1796 cm-1(B))、環狀共軛酸酐基團伸縮(1241 cm-1(N))及1196 cm-1(O))、C-O-C伸縮振動(1097 cm-1(P)及1062 cm-1(S))及環狀非共軛酸酐基團伸縮(964 cm-1、938 cm-1及906 cm-1(U))。
染料附接至官能化層之表面需要將一片塗佈脈衝馬來酸酐電漿聚合物之基板浸沒至1×10-5 M甲酚紫高氯酸鹽(+99.9%,Aldrich)溶解於無水N,N-二甲基甲醯胺(+99.9%,Aldrich)中之溶液中，保持1小時(此溶劑避免酸酐基團水解)。然後，用N,N-二甲基甲醯胺沖洗表面並在氮氣流中乾燥。對於雙官能圖案化，以類似方式使用HiLyte Fluor 488胺染料(Cambridge Bioscence)。
甲酚紫高氯酸鹽染料分子(其含有胺基團)在紅外吸收光譜中展示兩個強譜帶：1591 cm-1(NH彎曲(E))及1335 cm-1(胺基團之C-N伸縮/C-N-H彎曲(K))，如圖2中所示。亦識
別到此分子之多個其他特徵性吸收：1649 cm-1、1544 cm-1、1514 cm-1、1485 cm-1、1435 cm-1、1308 cm-1、1298 cm-1、1129 cm-1、1093 cm-1、1076 cm-1、1004 cm-1、856 cm-1、845 cm-1、818 cm-1及776 cm-1。
將馬來酸酐脈衝電漿聚合物層浸沒至甲酚紫高氯酸鹽溶解於N,N-二甲基甲醯胺中之溶液中使得染料經由醯胺連接(胺解反應)及靜電酸鹼相互作用附接於表面上，且負圖案化顯示於圖2中。紅外光譜法證實存在以下各項：醯胺基團(醯胺I在1656 cm-1(D)且醯胺II在1553 cm-1(F))、羧酸伸縮(1721 cm-1(C))及C-NH單取代醯胺伸縮(1470-1420 cm-1(I))。由染料分子中之另一胺基團產生之伴隨酸鹼相互作用以對稱COO-伸縮帶(1405 cm-1(J))表現。不存在NH2 +彎曲模式(1520 cm-1)且僅存在NH2 +彎曲模式(1591 cm-1(E))與僅在染料分子之一端發生胺解一致。另外，觀察到以下與甲酚紫染料分子有關之指紋：1514 cm-1(G)、1485 cm-1(H)、1335 cm-1(K)、1308 cm-1(L)、1298 cm-1(M)、1093 cm-1(Q)、1076 cm-1(R)、1004 cm-1(T)、856 cm-1(V)、845 cm-1(W)、818 cm-1(X)及776 cm-1(Y)。
持續存在背景馬來酸酐脈衝電漿聚合物紅外譜帶(1860 cm-1(A)、1796 cm-1(B)、1241 cm-1(N)、1196 cm-1(O)、1097 cm-1(P)、1062 cm-1(S)及938 cm-1(U))證實反應僅在固體-溶液界面處發生。
在暴露於甲酚紫高氯酸鹽溶液之後在電漿聚合物表面發現元素XPS組成之對應變化。不存在源自母體甲酚紫分子
之任何氯信號與圖2中所繪示之模型一致。C(1s)包絡線中之伴隨變化亦表明包含烴(CHx~285.0 eV)、單鍵鍵結至醯胺/羧酸基團之碳(CH2C(O)NHR/CH2C-(O)OH~285.6 eV)、胺基團(C-NH2~286.0 eV)、單鍵鍵結至氧之碳(C-O~286.4 eV)、醯胺基團(RNH-C=O~287.9 eV)及酸酐/羧酸/羰基(O=C-O-C=O/C(O)OH/C(O)O-~289.4 eV)。然而在N(1s)光譜中識別到兩種類型之氮官能團：屬於中心染料分子環之醯胺連接基團/氮原子(RNH-C=O/C-N=C~399.8 eV)及抗衡離子(C=NH2 +~400.8 eV)，此與預期之2：1化學計量比一致。
表面圖案化需要在周圍空氣中透過銅遮罩(格柵寬度為5 μm，以20 μm×20 μm開放正方形，Agar Scientific有限公司)UV照射(Hg-Xe燈，6136型，Oriel公司)1小時。對於雙官能染料圖案，使用鎳遮罩(2000網目：7.5 μm開放正方形，5 μm條寬度，Agar Scientific有限公司)。在產生負影像之情形下，馬來酸酐電漿聚合物表面之UV光圖案化在染料分子固定之前或之後均工作，如圖2中所顯示。
然而，在正影像形成之情形下(圖3)，首先藉由在1毫巴壓力下在密封玻璃室中於約20℃下用4-乙基苯胺(Aldrich,98%)蒸氣胺解45 min將馬來酸酐脈衝電漿聚合物膜封端。隨後將整個裝置抽吸回基礎壓力，並將官能化基板置於120℃下之烘箱中保持2小時以促進亞胺化。隨後將表面UV光圖案化，在超純水中沖洗(30 min)並在氮氣流中乾
燥。UV暴露區域之再激活由以下組成：將基板浸入0.1 M三氟乙酸酐(Aldrich,+99%)及0.2 M三乙胺(Aldrich,99.5%)溶解於無水N,N二甲基甲醯胺中之溶液中，保持20 min，且隨後在二氯甲烷中沖洗，然後在氮氣中乾燥。隨後，再生之表面酸酐基團準備就緒用於進一步化學反應，且此之示意圖顯示於圖6中。
膜厚度量測係使用分光光度計(nkd-6000,Aquila Instruments有限公司)實施。將所獲得之透射率-反射率曲線(350-1000 nm波長範圍)使用改進的Levenberg-Marquardt方法擬合至用於介電材料之Cauchy模型。
XPS分析係使用裝備有未經單色化之Mg Kα X-射線源(1253.6 eV)及同中心半球分析儀之VG ESCALAB MKII電子分光計實施。光發射電子係以30°之掠出角自基板法線收集，其中以恆定分析儀能量模式(CAE=20 eV)偵測電子。將C(1s)包絡線使用Marquardt電腦演算法擬合至具有相等半高全寬(full-width-at-half-maximum)之Gaussian分量。儀器靈敏度(乘法)因子係取C(1s)：O(1s)：N(1s)：Cl(2p)分別等於1.00：0.36：0.60：0.34。
使用FTIR分光計(Perkin-Elmer Spectrum One)實施反射-吸收(RAIRS)量測，該分光計裝備有經液氮冷卻之MCT偵測器及p-極化可變角附件(Specac有限公司)。入射紅外光束設定為偏離基板法線66°之角度，且所有光譜均係在4 cm-1解析度下經256次掃描而獲得。
躺滴接觸角量測係使用視訊擷取裝置(A.S.T.Products
VCA2500XE)以2 μl高純度水滴平均經5次讀取來實施。
單官能甲酚紫染料圖案之螢光製圖係使用Raman顯微鏡(Labram,Jobin Yvon有限公司)來實施。使Ne-He激光器(632.8 nm線，20 mW功率)光束使用1.0 μm步長掃描整個基板表面以得到螢光圖。該儀器之反向散射組態使得能夠同時獲得Raman及螢光信號。在雙官能染料圖案之情形下，螢光顯微鏡檢查係使用由SoftWorx軟體包系統(DeltaVision RT,Applied Precision)驅動之Olympus IX-70顯微鏡來實施。使用激發波長在分別對應於染料分子Hilyte Fluor 488胺及甲酚紫高氯酸鹽之最大吸收之488 nm及633 nm下採集影像資料，如圖7中所示。
使甲酚紫高氯酸鹽官能化之馬來酸酐電漿聚合物表面透過光遮罩在空氣中暴露於UV光使得固定染料物質局部破壞(氧化)，藉由隨後在N,N-二甲基甲醯胺中沖洗將其移除，圖2及圖4。藉由光學顯微鏡檢查可明顯辨識到圖案化20 μm×20 μm正方形，其中明亮區域對應於UV照射且黑暗區域未經暴露(未降解)。圖案化表面亦使用螢光顯微鏡檢查來製圖，此乃因甲酚紫高氯酸鹽染料在637 nm之最大激發下發螢光以在654 nm下產生最大發射。圖案化表面之螢光成像證實，甲酚紫高氯酸鹽染料僅在UV未經暴露區域中附接至馬來酸酐脈衝電漿層上。已發現，光學及螢光影像彼此互補，如圖4中所示。若馬來酸酐電漿聚合物表面在浸沒於甲酚紫高氯酸鹽溶液中之前經UV-圖案化，則觀
察到類似特徵。
4-乙基苯胺蒸氣與沈積之馬來酸酐脈衝電漿聚合物表面之反應使得環狀酸酐中心開環，得到醯胺連接(醯胺I在1658 cm-1下(G)，醯胺II在1563 cm-1下(H)及CN-H單取代醯胺(1490-1400 cm-1(I))及羧酸基團(1721 cm-1(F))。再次，反應似乎僅限於近表面區域(即，背景馬來酸酐脈衝電漿聚合物紅外特徵仍然存在)。加熱至120℃使得形成環狀醯亞胺，如藉由特徵性醯胺及酸吸收帶減弱以及在1777 cm-1(J)及1711 cm-1(K)出現兩個醯亞胺伸縮帶所發現。
該等醯亞胺官能化表面在UV暴露及隨後水中沖洗後之紅外分析表明，不對稱及對稱馬來酸酐基團C=O伸縮帶(1860 cm-1(A)及1796 cm-1(B))之強度降低且在1730 cm-1(L)出現新的強譜帶，該譜帶可歸於非氫鍵鍵結與氫鍵鍵結之羧酸中心之C=O伸縮特徵間之重疊。亦存在以1411 cm-1(M)為中心之寬吸收，其屬於COO-對稱伸縮振動。與三氟乙酸酐之進一步反應使得以1730 cm-1(L)為中心之特徵損失強度，並由1859 cm-1(N)及1790 cm-1(O)處之兩個特徵性酸酐基團吸收帶代替。亦觀察到伴隨環狀酸酐基團伸縮(1230 cm-1、1180 cm-1(P))、C-O-C伸縮振動(1107 cm-1、1074 cm-1(Q))及環狀非共軛酸酐基團伸縮(以937 cm-1(R)為中心之寬譜帶)吸收。隨後將該等再生酸酐表面浸沒至甲酚紫高氯酸鹽溶解於無水1-甲基-2-吡咯啶酮中之溶液中，
使得經由醯胺鍵(醯胺I在1666 cm-1(S))及靜電酸鹼相互作用(COO-伸縮在1405 cm-1(U)且NH2 +形變在1592 cm-1(V))達成局部染料附接。另外，與甲酚紫高氯酸鹽染料有關之強指紋光譜特徵較明顯：C-N伸縮及C-N-H彎曲(1335 cm-1(W))、C-H彎曲及NH2搖擺(1256 cm-1(X))、NH2同相彎曲及NH2搖擺(1514 cm-1及1485 cm-1(Y))及C-H搖動及扭轉帶(872 cm-1(Z))，圖5。重寫步驟之確認係藉由以下實施：將0.1 μl甲酚紫染料溶液小滴置於馬來酸酐脈衝電漿聚合物膜表面上，且隨後用N,N二甲基甲醯胺沖洗基板，然後在氮氣流中乾燥。螢光顯微鏡檢查證實甲酚紫高氯酸鹽染料(激發波長為637 nm)附接至基板上。
此螢光信號在UV暴露並在水中沖洗後完全消失。隨後將基板浸入三氟乙酸酐及三乙胺溶解於無水N,N二甲基甲醯胺中之溶液中，使得酸酐基團再形成。重複將0.1 μl甲酚紫染料溶液小滴置於再生區域上並用N,N二甲基甲醯胺沖洗，再次產生螢光，由此證實染料附接至基板上。此可重寫性質重複超過10次，且最終取決於脈衝電漿聚合物膜之厚度。多種其他染料在UV照射及表面再生方面以類似方式表現，包括1-芘甲胺鹽酸鹽(激發波長為325 nm)及7-胺基-4-甲基香豆素(激發波長為353 nm)。
已發現，在圖3中之每一反應階段獲得之接觸角量測值與上述說明一致。在4-乙基苯胺與馬來酸酐電漿聚合物表面反應後，水接觸角發生之變化(46°至50°)可以忽略。然而由於表面羧酸基團之消除，亞胺化產生更明顯之接觸角
增加(57°)。同樣，在酸酐基團再生後在UV水解表面上注意到疏水性之改良(自15°至45°)。最後的甲酚紫高氯酸鹽染料附接步驟使得接觸角值降低至38°，此為酸酐開環之結果。
該等表面之圖案化UV光重寫使得僅在再生酸酐基團區域中選擇性附接甲酚紫高氯酸鹽染料分子(即，正成像)，圖4及5。此途徑之多官能特徵係由產生雙官能圖案來闡釋。螢光成像證實產生甲酚紫染料(條狀)及Hilyte Fluor 488胺染料(正方形)附接至馬來酸酐脈衝電漿層上之雙官能表面，圖7。
如所示，本發明提供製造圖案化表面之簡單且可再現方式。將染料單次寫入型圖案化至固體表面上之先前報導一直包括使用五步驟方法、四步驟方法使用COOH封端之自組裝單層(SAM)之微接觸印刷、SAM之電化學氧化及多階段氣相沈積方法將丹磺醯染料附接至高支鏈聚(丙烯酸)有機薄膜上。
本方法具有多個明顯優勢。該等優勢包括以下事實：僅需要兩個步驟(脈衝電漿化學沈積及分子塗墨)，所束縛染料分子之表面密度可藉由改變脈衝電漿工作循環參數來調整，且可使用多種基板(不同於(例如)自組裝單層系統)。此外，顯然，可使用UV微影來製備多官能可重寫陣列。表面酸酐基團亦應適於多種其他化學過程，包括水解、醯化、乙醯化及酯化。
應瞭解，上文實施例僅作為本發明之舉例來提供，且如
熟習相關領域之技術人員所瞭解，其他修改及改良視為在所述本發明之寬廣範圍及界限內。此外，在論述個別實施例之情形下，本發明亦意欲涵蓋該等實施例之組合。
圖1顯示：紅外光譜法：(a)沈積之馬來酸酐脈衝電漿聚合物之反射-吸收光譜；(b)甲酚紫高氯酸鹽染料之吸收光譜；及(c)經甲酚紫高氯酸鹽染料官能化之電漿聚合物的反射-吸收光譜；圖2顯示：表面固定之甲酚紫染料的負影像UV圖案化；圖3顯示：使用酸酐基團再生步驟之表面固定之甲酚紫染料分子的正影像UV圖案化；圖4顯示：甲酚紫高氯酸鹽染料分子附接至馬來酸酐脈衝電漿聚合物之UV圖案化表面的光學及螢光顯微鏡檢查影像：(a)負圖案化及(b)正圖案化；圖5顯示：以下各項之紅外反射-吸收光譜：(a)沈積之馬來酸酐脈衝電漿聚合物；(b)經4-乙基苯胺官能化之電漿聚合物；(c)經4-乙基苯胺官能化並在120℃下加熱之電漿聚合物；(d)經UV照射及水解之(c)；(e)再生酸酐基團；及(f)經甲酚紫高氯酸鹽染料官能化之(e)。
圖6顯示：顯示馬來酸酐脈衝電漿聚合物膜表面之可重寫性質之示意方法。
圖7顯示：(a)經由表面固定染料1(甲酚紫高氯酸鹽)分子之UV暴露、隨後酸酐基團再生及染料2(HiLyte Fluor 488胺)分子固定之雙官能圖案化表面。(b)對應螢光顯微鏡檢
查影像，其顯示甲酚紫高氯酸鹽(紅色)及HiLyte Fluor 488(藍色)染料分子附接至馬來酸酐脈衝電漿聚合物。
Claims (28)
- 一種製造圖案化官能化表面之方法，該方法涉及：(i)使表面與具有反應性基團之聚合物接觸，以使該等基團沈積於該表面上，從而在該表面上製造官能化聚合物層；及(ii)使該官能化聚合物層與和該官能化聚合物層反應之官能分子接觸，以製造具有一或多個反應性表面官能性區域之圖案化表面。
- 如請求項1之方法，其中用於該表面之基板材料係選自固體、微粒、滲透性及/或多孔基板或成品物件中之一或多者。
- 如請求項1之方法，其中該基板材料係選自編織或非編織纖維、天然纖維、合成纖維、金屬、玻璃、陶瓷、半導體、纖維素材料、紙、木材或諸如聚四氟乙烯、聚乙烯或聚苯乙烯等聚合物中之一或多者。
- 如請求項1之方法，其中該表面係矽層。
- 如請求項1之方法，其中該聚合物係藉由以下各項中之一或多者來形成：電漿沈積、電漿聚合、熱化學氣相沈積、起始的化學氣相沈積(iCVD)、光沈積、離子輔助沈積、電子束聚合、γ-射線聚合、目標濺鍍、接枝聚合或溶液相聚合。
- 如請求項5之方法，其中該聚合物係藉由電漿沈積來形成。
- 如請求項6之方法，其中該電漿沈積係脈衝電漿沈積。
- 如請求項1之方法，其中該等反應性基團係酸酐。
- 如請求項8之方法，其中該酸酐前體係馬來酸酐。
- 如請求項1之方法，其中該官能分子係含有染料親核劑之油墨。
- 如請求項10之方法，其中該油墨係甲酚紫高氯酸鹽。
- 如請求項1之方法，其中如在步驟(ii)中，該官能化聚合物層係在與該染料接觸之前聚合。
- 如請求項1之方法，其中該圖案化表面係藉由在離散區域中照射該官能化聚合物層隨後使該層與一或多種染料接觸來製造。
- 如請求項1之方法，其中該圖案化表面係藉由在使該官能化聚合物層與該染料接觸之後照射該層來製造。
- 如請求項13之方法，其中該輻射係使用電漿束、光子、電子、離子、自由基、原子物質或分子物質來實施。
- 如請求項15之方法，其中該輻射係UV照射。
- 如請求項12之方法，其中該圖案化表面上之圖案係藉由透過遮罩照射來製造。
- 如請求項17之方法，其中該圖案係藉由使用聚焦照射源來製造。
- 如請求項1之方法，其中該圖案化官能化表面可擦除以容許該圖案化官能化表面重寫。
- 如請求項1之方法，其中該等基團或染料在該表面上之表面密度係藉由改變該電漿工作循環來控制。
- 如請求項1之方法，其中該表面之該圖案化係負影像或 正影像UV圖案化。
- 一種製造擬隨後根據請求項1以圖案化官能化聚合物層的方法，該方法涉及使表面與具有反應性基團之電漿聚合物接觸，以使該等基團沈積於該表面上，從而在該表面上製造官能化聚合物層。
- 如請求項22之方法，其中該表面係矽且該電漿聚合物在該矽上形成奈米層。
- 一種官能化圖案化表面，其係藉由如請求項1之方法來製造。
- 一種官能化聚合物層，其係藉由如請求項22之方法來製造。
- 如請求項24或25之官能化圖案化表面或官能化聚合物層，其係用於分子晶格器件、有機光感受器、臨床免疫分析、特異性細胞標記(染料-蛋白質相互作用)及遺傳學(染料-DNA相互作用)。
- 如請求項14之方法，其中該輻射係使用電漿束、光子、電子、離子、自由基、原子物質或分子物質來實施。
- 如請求項27之方法，其中該輻射係UV照射。
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