包括在表面材料22之下的物理支撑层24。在一些实施例中，基材表面26是基本上平 坦的。可用的基材材料22可包括在聚合物膜24上或玻璃或硅晶片24上的无机材料（例 如，金属或金属氧化物材料，包括多晶材料）涂层。无机材料涂层22可包括例如元素金属、 金属合金、金属间化合物、金属氧化物、金属硫化物、金属碳化物、金属氮化物以及它们的组 合。用于支撑SAM的示例性金属表面22包括金、银、钯、铂、铑、铜、镍、铁、铟、锡、钽、铝，以 及这些元素的混合物、合金和化合物。金是优选的金属表面22。
[0058] 聚合物膜或玻璃或硅晶片基材24上的金属涂层22可具有任何厚度，诸如例如约 10纳米（nm)至约lOOOnm。无机材料涂层可以采取任何便利的方法沉积，例如派射、蒸镀、 化学气相沉积、或化学溶液沉积（包括化学镀）。
[0059] 材料22和针对墨20中的官能化分子的官能团的优选组合包括但不限于：（1)金 属，诸如金、银、铜、镉、锌、钯、铂、汞、铅、铁、铬、锰、钨，以及上述各项的任何合金，与含硫官 能团（诸如硫醇、硫化物、>硫化物等）；（2)惨杂或无惨杂的娃，与硅烷和氣硅烷；（3)金 属氧化物，诸如二氧化硅、氧化铝、石英、玻璃等，与羧酸；(4)铂和钯，与腈和异腈；以及（4) 铜，与异羟肟酸。墨20中的官能化分子上的另外合适官能团包括酰氯、酸酐、磺酰基基团、 磷酰基基团、羟基基团和氨基酸基团。另外的表面材料22包括锗、镓、砷和砷化镓。另外， 还发现环氧化合物、聚砜化合物、塑料和其它聚合物可以用作材料22。适用于本发明的另外 的材料和官能团可在美国专利5, 079, 600和5, 512, 131中找到。
[0060] 在一些实施例中，用于在本发明所述的工艺中形成SAM的官能化分子作为包含一 种或多种有机硫化合物的墨溶液20 (如美国专利申请公布2010/0258968中所描述的）被 递送到压模10。每种有机硫化合物优选是能够在材料22的所选择表面26上形成SAM 30 的硫醇化合物。硫醇包含一SH官能团，并且还可以被称为硫醇（mercaptan)。硫醇基团可 用于在墨20中的官能化化合物的分子和金属的表面22之间形成化学键。可用的硫醇包括 但不限于烷基硫醇和芳基硫醇。其它可用的有机硫化合物包括^烷基^硫化物、^烷基硫 化物、烷基黄原酸酯、二硫代磷酸酯和二烷基硫代氨基甲酸酯。
[0061] 优选地，墨溶液20包含烷基硫醇，诸如例如直链烷基硫醇：HS(CH2) nX,其中η是 亚甲基单元数，并且X是烷基链的端基（例如，X = -CH3、一0Η、一C00H、一順2等）。优 选地，X = -CH3。其它可用的官能团包括例如在以下文献中描述的那些：（l)Ulman， "Formation and Structure of Self-Assembled Monolayers(自组装单分子层的形成 和结构）"，Chemical Reviews (《化学评论》），第96卷，第1533-1554页（1996年）；和 (2) Love 等人，"Self-Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology (作为纳米技术的一种形式的金属上的硫醇盐的自组装单分子层）"， Chemical Reviews (《化学评论》），第 105卷，第 1103-1169 页（2005 年）。
[0062] 可用的烷基硫醇可以是直链的烷基硫醇（即，直链烷基硫醇）或支链的烷基硫醇， 并且可以是取代或未取代的。任选的取代基优选不干扰SAM的形成。可用的支链烷基硫醇 的例子包括在直链烷基主链的每第三或每第四个碳原子上附接有甲基的烷基硫醇（例如 植烷基硫醇）。可用的烷基硫醇内的链中取代基的例子包括醚基和芳环。可用的硫醇也可 以包括三维的环状化合物（例如1-金刚烷硫醇）。
[0063] 优选的直链烷基硫醇具有10至20个碳原子（更优选具有12至20个碳原子；最 优选具有16个碳原子、18个碳原子或20个碳原子）。
[0064] 合适的烷基硫醇包括可商购获得的烷基硫醇（威斯康星州密尔沃基市的奥德里 奇化学公司（Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI))。优选地，墨溶液20主要由溶剂 和有机硫化合物组成，其中杂质占墨溶液的小于约5重量％ ;更优选地小于约1% ;甚至更 优选地小于约0. 1%。可用的墨20可以包含溶于常用溶剂中的不同有机硫化合物的混合 物，诸如例如烷基硫醇与二烷基二硫化物的混合物。
[0065] 包含附接到芳族环的硫醇基团的芳基硫醇也可用于墨20中。可用的芳基硫醇的 例子包括联苯硫醇和三联苯硫醇。联苯硫醇和三联苯硫醇可以在多个任意位置上被一个或 多个官能团取代。可用的芳基硫醇的其它例子包括可以是被官能团取代或未被官能团取代 的并苯硫醇。
[0066] 可用的硫醇可包含直链的共轭碳-碳键，例如双键或三键，并且可以是部分或完 全氟化的。
[0067] 墨溶液20可包含两种或更多种化学上相异的有机硫化合物。例如，墨可包含各自 具有不同链长的两种直链的烷基硫醇化合物。又如，墨20可包含尾基不同的两种直链的烷 基硫醇化合物。
[0068] 虽然已经通过使用纯有机硫化合物给压模涂墨的方式进行微接触印刷，但就直链 烷基硫醇和PDMS压模来说，如果由溶剂基墨进行递送，则可以更均匀地实现向压模递送有 机硫化合物，并且压模溶胀较少。在一些实施例中，墨包含多于一种溶剂，但大多数可用制 剂仅需要包含单一溶剂。只用一种溶剂配制的墨可以包含很少量的杂质或添加剂（例如稳 定剂或干燥剂）。
[0069] 可用的溶剂优选与微接触印刷最常用的压模材料PDMS相容（即，它们不会使PDMS 过度溶胀）。在微接触印刷中，PDMS压模的溶胀可能导致图案化特征变形和图案精确度变 差。取决于涂墨的方法，过度的溶胀也可能会在给压模提供机械支撑方面造成很大的麻烦。
[0070] 酮可以是用于墨溶液的合适溶剂。在一些实施例中，合适的溶剂包括例如丙酮、甲 基乙基酮、乙酸乙酯等，以及它们的组合。丙酮是特别优选的溶剂。一种或多种有机硫化合 物（例如硫醇化合物）在溶剂中存在的总浓度为至少约3毫摩尔（mM)。如本文所用，"总 浓度"是指所有溶解的有机硫化合物合计的摩尔浓度。一种或多种有机硫化合物（例如硫 醇化合物）可以以任意的总浓度存在，其中墨溶液基本上由单相组成。一种或多种有机硫 化合物（例如硫醇化合物）存在的总浓度可以为至少约5mM、至少约10mM、至少约20mM、至 少50mM和甚至至少约lOOmM。
[0071] 可以按照本领域中已知的方法用本发明的墨溶液20来给压模10 "涂墨"（例 如， 如 Libioulle 等人在"Contact-Inking Stamps for Microcontact Printing of Alkanethiols on Gold(用于在金上微接触印刷烷基硫醇的接触涂墨压模）"， Langmuir (《兰格缪尔》）第15卷，第300-304页（1999年）中所述的）。在一种方法中，可 以用浸渍有墨溶液20的涂敷器（例如棉拭子或泡沫涂敷器）擦过压模10的压印表面16， 然后干燥压印表面16上的溶剂。在另一种方法中，可以用压印表面16压贴浸渍有墨溶液 的"墨垫"，墨垫任选地为PDMS平板。在另一种方法中，相对于印刷表面而言，可以从压模背 面为其加入墨溶液。在后一种方法中，有机硫化合物扩散通过压模以到达浮雕图案化表面 (该表面包括平坦表面12和具有压印表面16的图案元件14)以便进行印刷。在另一个实 施例中，可以在墨溶液中浸泡压模的浮雕图案化印刷表面，然后取出并干燥（"浸涂墨"）。
[0072] 在另一个实施例中，可以将压模10安装在印刷辊上并且可以使压印表面16紧贴 移动幅材来施加以便在其上形成SAM。印刷辊优选是圆柱形的。本领域的普通技术人员应 当理解，圆柱形棍可能与理想有一些偏差，例如偏心度、偏离（run out)或锥形。优选地，根 据本发明的圆柱形印刷棍具有介于2cm和50cm之间、更优选地介于5cm和25cm之间、最优 选地介于7. 5cm和20cm之间的半径。对于厚度和安装部件总计的尺寸相对于印刷辊半径 较小（例如总计小于Icm)的压模来说，安装在印刷棍上的压模优选具有介于2cm和50cm 之间、更优选地介于5cm和25cm之间、最优选地介于7. 5cm和20cm之间的曲率半径。
[0073] 在一些实施例中，印刷辊旋转并且幅材同步移动。以下更详细地描述这种类型的 所选择实施例的示例。同步发生的这种旋转和这种移动意思是：对于移动幅材，压印表面在 与移动幅材接触时，压印表面与移动幅材一致地平移，从而避免滑移和相关联的图案失真。 换句话说，当印刷辊旋转并且幅材同步移动时，幅材表面和压印表面的速度和轨线是几乎 相同的（即，在它们接触时）。
[0074] 图5示意性地示出非常适于在卷对卷处理中在沿方向A移动的幅材材料102上形 成SAM的微接触印刷生产线100的一部分的一个实施例。幅材材料102围绕第一支撑件 104 (在这个示例中是轧辊）且跨由诸如PDMS的材料制成的至少一个弹性体压模106移动。 虽然用于幅材材料的支撑件在本文中被统称为辊，但在本申请中所示的设备中利用的支撑 件可包括但不限于：实心辊、带有滚珠轴承的辊、带有空气轴承的辊、由空气或气体支撑的 套筒、非接触支撑件（诸如气垫（air turn)、气棒、气刀），以及它们的组合。
[0075] 在一些实施例中，压模106包括以上所述的高纵横比压印图案元件（图1)，但可以 使用任何压印图案。在图5的实施例中，两个压模106被安装在印刷辊108上以允许连续 的或以台阶形式连续的印刷操作。可以使用任何合适的技术将压模106附接到印刷辊108， 包括但不限于双面粘合带、泡沫衬垫安装带、基于真空的附接、磁性附接、和机械附接。印刷 辊可具有几乎圆形的外部固体表面并且可以从以下中进行选择（但不限于）：带有静止轴 的惰辊、带有移动轴的惰辊、具有低摩擦轴承的惰辊、由漂浮在薄空气层上的薄金属壳层制 成的空气套筒、由漂浮在空气层上的硬金属壳层制成的空气套筒、由电动机驱动的辊、由磁 性材料制成的辊、由允许降低辊和压模之间的气压"真空"的材料制成的辊、允许机械附接 压模的辊和套筒。
[0076] 在一些实施例中，可以将任选的弹性体层111包括在印刷辊108的表面和压模106 之间。在幅材材料102接触压模106之后，幅材材料102围绕第二轧辊110移动且随后任 选地可在生产线100上进行进一步处理。
[0077] 图6示意性地示出适用于在卷对卷处理中在幅材材料202上形成SAM的微接触 印刷生产线200的一部分的另一个实施例。幅材材料202围绕第一张紧辊204且跨由诸 如PDMS的材料制成的弹性体压模206的布置移动。在一些实施例中，压模206包括以上所 述的高纵横比压印图案元件（图1)，但可以使用任何压印图案。压模206被安装在印刷辊 208上。在一些实施例中，可以将任选的弹性体层211包括在印刷辊208的表面和压模206 之间。