一种用于毛细纳米印刷的装置和使用该装置进行毛细纳米印刷的方法及其应用与流程

本发明涉及一种用于毛细纳米印刷的装置、一种使用该装置进行毛细纳米印刷的方法及根据该方法获得的产品以及该装置的使用。

背景技术：

本发明的目的在于说明：一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置、通过该技术装置进行的毛细纳米印刷的方法、通过毛细纳米印刷获得的墨滴阵列及该墨滴阵列的衍生物产物、以及墨滴阵列及其衍生物产物的应用。

通过诸如喷墨印刷^1,2和电喷雾之类的方法³可以在待印刷表面上获得墨滴阵列。墨滴在待印刷表面上的喷射印迹基于其向待印刷表面加速的输送过程，此过程是控制在喷嘴或类似装置与待印刷表面之间的距离来完成的。然而，喷射印刷也有其巨大的缺点：就喷墨印刷来说，转印到待印刷的表面上的液滴体积远远高于1皮升；表面区域上粒度高于1皮升的墨滴代表较低的容积极限在喷墨印刷技术上是可行的。而对于电喷雾印刷来说，调节墨滴的窄粒度分布或者在待印刷表面精确定位墨滴位置是难以实现的。同时，喷射印刷法还有一个固有缺点，当墨滴撞击待印刷的表面时，墨滴的动能会突然消失。这种耗散过程与墨滴的变形与雾化有关，难以控制。

现有的常规纳米光刻技术主要是光栅探针纳米光刻^4-8和基于图形或化学结构图案的接触式光刻方法^9-12。光栅探针纳米光刻的特征在于可以将墨水供应到悬臂尖端或者微量移液管的顶端^13,14，使得液体可以通过毛细液桥传递到其他区域。^15-17光栅探针纳米光刻技术是一种串联方法，仅允许使用单个悬臂尖端连续沉积墨滴或墨水结构。在每一个写入或印刷过程中抑或在墨滴结构成型过程中，通过光栅探针纳米光刻技术刻画的表面比光栅探针技术刻画的规模大，且需要控制光栅探针和待印刷表面的横向运动。由于光栅探头纳米光刻是一种具有低通量的串联方法，因此只能处理较小的表面，在100微米×100微米的区域上沉积墨滴至少需要几分钟。

基于压印的接触光刻法可用于进行大面积印刷并且可以实现持续滚压。¹⁸对于固体材料，可使用无孔压印。此基于压印的接触光刻方法存在的缺点在于，该方法需将被沉积的墨水转移到待印刷的表面。这一过程是通过以下步骤实现：先将墨水吸附在压印模具表面，然后将压印模具压至待印刷表面，使吸附在压印模具上的墨水转印到待印刷表面。因此，要想实现进一步的印刷循环并且得到相同印刷效果，首先墨水必须能被再次吸附于压印模具的表面。通过在压印模具表面吸附墨水从而将墨水转移到压印模具表面是基于印模接触光刻方法中的一项技术复杂的附加工艺步骤，该步骤每个循环可能需要长达数分钟的时间。⁷在某些情况下通过压印模具吸收墨水需要复杂的机械装置，该装置需要将压印模具移动至墨水储存器，进而通过系统提供墨水并且通过调整压印模具和墨水储存器之间的边界面，控制压印模具对墨水的吸附力。根据现有的技术，此基于压印模具的接触光刻法的另一个缺点在于仅允许由一个或几个材料单分子层形成的薄膜进行转印。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种能够产生墨滴阵列的装置和印刷方法，克服现有技术的缺陷，特别是克服产生液滴体积减少以及其在待印刷表面上的精确定位的问题。此外，本发明的目的在于提供一种装置和印刷方法，可在待印刷表面同时产生大量离散的墨滴，在待印刷表面上大范围产生离散墨滴阵列以及控制墨滴的物理变形。此外，本发明的目的在于提供一种相应的装置，可以省去将墨水沉积在压印模具表面用以产生液滴的步骤。

根据本发明，一种用于实现上述目的的毛细纳米印刷装置，至少包含一个由基底和一个或多个接触单元组合而成的整体，至少部分接触单元具有多孔结构，优选地，至少部分基底具有多孔结构，特别优选地，整个整体组合结构具有多孔结构。所述多孔结构具有功能为向背离基底的接触单元末端提供墨水。

优选地，至少部分由基底和一个或多个接触单元组合而成的整体结构中存在多孔结构，使得墨水可应用于背离基底的接触单元末端。例如，可被预见的，多孔结构中含有平行排列的圆柱形孔洞结构。特别优选地是，至少部分由基底和一个或多个接触单元组合而成的整体结构连续孔洞系统。特别优选地是，部分具有孔洞结构的由基底和一个或多个接触单元组合的整体具有双连续互穿孔洞形态，连续孔洞系统是由该双连续互穿孔洞形态组成。

优选地，提出了一种孔洞结构，具有各向同性或各向异性连续孔洞体系，其优选地具有双连续互穿孔洞形态。

优选地，提出了一种由基底和接触单元组合而成的整体结构的表面，至少部分具有孔洞开口，优选地，至少部分接触单元的表面具有孔洞开口。

此外，提出了由基底(1)和接触单元(2)组合而成的整体结构上具有孔洞开口的部分占整体表面积的百分比大于10％，优选地，大于25％，特别优选地，大于40％。

特别优选地是，提出了由基底和接触单元组合而成的整体结构至少包含一种选自以下组分的材料：

i)有机聚合物如聚对-二甲苯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺，聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚、聚苯、聚硅烷、聚硅氧烷、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚恶唑、聚硫化物、聚酰胺酯、聚亚芳基乙炔、聚乳酸、聚醚酮、聚氨酯、聚砜、有机无机杂化聚合物、聚丙烯酸酯、硅树脂、全芳香族共聚酯、聚n-吡咯烷酮、聚羟乙基异丁烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚甲基丙烯腈、聚丙烯酸腈、聚醋酸乙烯酯、氯丁橡胶、丁钠橡胶、聚丁二烯、聚乙烯；

ii)含氟聚合物如聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯；

iii)树状聚合物和/或星形聚合物和/或梳形聚合物；

iv)生物大分子如多糖、纤维素(修饰的或未修饰的)、海藻酸盐、多肽、胶原、dna、rna

v)由至少两种不同重复单元组成的聚合物，优选地，以无规共聚物和/或嵌段共聚物和/或接枝共聚物和/或树形大分子的形式组成；

vi)包含至少两种不同极性链段的嵌段共聚物，其中链段尤其可以从聚苯乙烯链段和/或聚异戊二烯链段和/或聚丁二烯链段和/或聚丙烯链段和/或聚乙烯链段和/或聚甲基丙烯酸甲酯链段和/或聚乙烯基吡啶链段和/或聚乙烯吡咯烷酮链段和/或聚乙烯醇链段和/或聚环氧乙烷链段和/或聚环氧丙烷链段和/或聚甲基丙烯酸丁酯链段和/或聚n-异丙基丙烯酰胺链段和/或聚二甲基硅氧烷链段和/或聚丙烯酸酯链段和/或聚乙酸乙烯酯链段和/或聚偏二氟乙烯链段和/或聚噻吩链段和/或聚苯乙烯磺酸钠链段中选择；

vii)包含含硫共聚单体的共聚物，优选地，含氟共聚单体可由氟乙烯、二氟乙烯，三氟乙烯，四氟乙烯或六氟丙烯衍生所得；

viii)导电和/或半导体聚合物；

ix)聚电解质；

x)两种或多种聚合物的组合和/或无机材料；

xi)金属，优选地为金，银，铂，钯，钨，铜，钛，铝，钽；

xii)不同金属的任意混合物；

xii)氧化物，其中包含至少一种金属和氧或至少一种半导体和氧，优选地为氧化硅、氧化钛、氧化铝和氧化钽；

xiii)无机半导体，优选地为硅；

以及其上材料的混合物；

此外，提出了接触单元可以是圆柱形的，棒状的，球形的，半球形的，矩形的，正方形的或带状的。

优选地，远离基底的接触单元的末端是半球形的，金字塔形的或平滑的。

优选地，接触单元是管状的。

特别优选地是，背离接触单元的基底面连接到另一多孔层。

可能优选地是，基底是圆柱形或圆筒形，并且接触单元分布在圆柱形或圆筒形基底的外表面。

此外，目标可以利用进行毛细纳米印刷的方法来实现，包括以下步骤：

a)提供一种发明设备；

b)提供一个待印刷的表面；

c)向整体组合结构中的至少一部分多孔结构提供墨水；

d)减少待印刷表面与接触单元之间的距离，以便在接触单元和待印刷表面之间形成由墨水构成的一个或多个毛细液桥；

e)随后增加接触单元和待印刷表面之间的距离，可能运动模式为：待接触单元和待印刷表面相互接触之后、并在距离增加之前，在选定的时间内以特定的恒定距离使接触单元和待印刷表面彼此分开；或者可以在接触单元和待印刷表面之间彼此靠近之后立即增加距离。

同样地，该目标可以通过毛细纳米印刷的方法来实现，包括以下步骤：

a)提供一种发明设备；

b)提供一待印刷的表面；

c)向整体组合结构中的至少一部分多孔结构提供墨水；

d)减少待印刷表面和接触单元之间的距离，距离减少的过程可以发生在向整体组合结构上的至少一部分多孔结构提供墨水之前或之后；

e)移动待印刷表面直至与本发明装置接触，所述装置中，由基底和接触单元组合而成的整体结构可以在其纵轴方向进行旋转运动，或者使所述装置包含的由基底和接触单元组合而成的整体结构滚动通过待印刷表面。

在这种情况下，根据本发明，优选地是，墨水是连续地或是分阶段地进入接触单元。

优选地是，所述接触单元和待印刷表面之间的距离，其减少和/或增加的速度最大为1微米每秒，优选地，速度为100纳米每秒，进一步优选地，速度为10纳米每秒。

特别优选地是，由墨水构成的毛细液桥的形成可以通过以下方法检测：测量使接触单元和待印刷表面相互接触所必须的力，和/或建立由基底和接触单元组合而成的整体结构与待印刷表面之间的电接触。

同样的，所述方法优选地在电场和/或磁场的存在下进行。

进一步优选地是，待印刷表面覆盖有液体，所述液体与墨水不同，在下文中被称为基质液体。而所述墨滴，通过毛细纳米印刷在待印刷表面打印，除去与被待印刷表面接触的墨滴表面，其余均被所述基质液体包封。提出了上述基质液体、墨滴或基质液体和墨滴二者是完全或部分固化的。

本发明目标还可以通过在待印刷表面上的墨滴或其衍生产品阵列而获得，优选地，通过本发明方法获得。

特别优选地，每个例子中的墨滴阵列或它们的衍生产品体积最大为1皮升，优选地体积为1飞升，进一步优选地体积为1阿升。

此外，根据本发明方法，本发明目标可通过纳米线或其衍生产品阵列获得。纳米线或其衍生产品可以垂直取向于待印刷表面。同样的，纳米线或其衍生产品的纵轴方向可以相对于待印刷表面倾斜，使得待印刷表面与纵轴之间的角度小于90°，优选的小于75°，特别优选地小于60°。

此外，上述纳米线或其衍生产品的直径小于500纳米，优选地直径为100纳米，特别优选直径为30纳米。

此外，优选地，上述纳米线或其衍生产品的长度大于500纳米，优选长度大于1微米，特别优选长度大于5微米。

此外，提出墨滴或纳米线或其衍生产品至少部分由液体组成。然而，同样的，提出墨滴或纳米线可以是部分或完全固化的。

本专利目标同样可以通过在待印刷表面产生涂层或其衍生产品区域来实现，并优选地根据本发明方法获得。

在上述情况下，优选地，不同情况下的涂层或其衍生产品的直径小于1微米，优选地小于100纳米，特别优选地小于20纳米。

墨滴和/或纳米线和/或涂层和/或墨滴和/或纳米线和/或涂层的衍生产品的阵列，优选地具有至少100平方微米的面积，特别优选地至少一平方毫米，以及最优选地至少一平方厘米。

优选地，墨滴和/或纳米线和/或涂层和/或它们的衍生产品的阵列，阵列内临近结构之间的距离小于1微米，优选地小于500纳米，特别优选地小于100纳米。

此外，墨滴和/或纳米线和/或涂层和/或它们的衍生产品的整列，优选地具有表面密度高于1个墨滴或1根纳米线或1个涂层或1个衍生产品每平方微米，优选地具有表面密度高于10个墨滴或10根纳米线或10个涂层或10个衍生产品每平方微米，特别优选地具有表面密度高于130个墨滴或130根纳米线或130个涂层或130个衍生产品每平方微米。

更优选地，由墨滴和/或纳米线和/或涂层和/或墨滴和/或纳米线和/或涂层的衍生产形成一种规则晶格，优选地形成四方晶格，特别优选地形成六方晶格。

最终通过使用本发明的装置，在待印刷表面和/或在存在于待印刷表面的孔洞区域中，实现全部或部分固化的墨滴阵列和/或全部或部分液体墨滴阵列和/或全部或部分固化的纳米线阵列和/或全部或部分液体的纳米线阵列和/或纳米颗粒阵列和/或点状涂层。

具体实施方式

本发明的装置，本发明的方法，印刷墨滴阵列的发明以及本发明的应用将在以下参考附图中进行详细描述。

图1：毛细纳米印刷的示例说明。a)基体(1)与接触单元(2)组合的整体，其拥有填充着墨水的连续孔洞系统。b)如果将基体(1)与接触单元(2)组合的整体结构靠近一个待印刷表面(3)，接触单元(2)与待印刷表面之间形成由墨水组成的毛细液桥(4)。c)如果将基体(1)与接触单元(2)组合的整体结构从待印刷表面(3)再次拔出，由墨水组成的毛细液桥(4)将会以一种受控制的方式断裂，墨滴阵列(5)将留在待印刷表面(3)上。

图2：接触单元(2)的接触部位的形态示例，接触单元和基底形成一个整体结构。a)半球形接触单元(2)；b)管状接触单元(2)，其内部拥有连续的圆柱形空洞，可使墨水流动到待印刷表面。

图3：连续滚动模式下的毛细纳米印刷的具体示例。基体(1)与接触单元(2)组合的整体结构作为一个滚筒的一部分；墨水通过滚筒内核、远离接触单元(2)的基底(1)一侧填充在基体(1)与接触单元(2)组成的整体结构中。随着基体(1)与接触单元(2)的整体结构组成的滚筒的旋转运动，待印刷表面从滚筒下方以与滚筒转速相适应的速度通过，完成墨滴的印刷。

图4：在被基质液体覆盖的待印刷表面上的毛细纳米印刷的示例说明。a)由基体(1)和接触单元(2)组成的整体结构，填满墨水，将其靠近被一层基质液体(6)覆盖的待印刷表面(3)。b)在靠近待印刷表面的过程中，接触单元(2)浸入基质液体(6)中，并在基质液体(6)中、在接触单元(2)和待印刷表面(3)之间形成由墨水组成的毛细液桥。c)在接触单元(2)和待印刷表面(3)分离之后，由墨水(4)形成的毛细液桥断裂，使得除了存在于墨滴(5)与待印刷表面(3)接触区域之外的墨滴(5)阵列被完全包裹在基质液体(6)中，并沉积在待印刷表面(3)上。

图5：通过毛细纳米印刷制备纳米线(7)阵列。a)将填充有墨水的接触单元(2)接近待印刷表面(3)，导致在接触单元(2)和待印刷表面(3)之间形成由墨水(4)组成的毛细液桥。b)控制接触单元(2)和待印刷表面(3)之间以不破坏墨水(4)组成的毛细液桥的方式分开。相反的，这些毛细液桥从待印刷表面(3)开始固化，使得固化前沿由待印刷表面(3)一侧的由墨水组成的毛细液桥的凝固段(8)从与接触单元(2)接触的毛细液桥的液体部分(9)中分离出来。c)使用合适的措施，诸如中断对接触单元(2)的墨水供应，或提高接触单元(2)和待印刷表面(3)的分离速度，使毛细液桥断裂，从而在待印刷表面(3)上产生纳米线。

图6：利用纳米液滴阵列实现纳米液滴光刻技术的示例说明。a)纳米液滴阵列(5)通过毛细纳米印刷沉积在待印刷表面(3)上。b)在一则具体实施例中，纳米滴液区域(5)作为掩模，用以在待印刷表面(3)作进一步的涂层(10)修饰。c)取下涂层(10)，在原印有纳米液滴(5)的位置形成空洞的独立膜层。d)在另一个实施例中，如果纳米液滴(5)由腐蚀性墨水组成，在沉积纳米液滴的位置，可在材料(12)中蚀刻出凹陷(11)。e)凹陷(11)作为核心，以通过适当的蚀刻工艺在表面(3)中的凹陷(11)的位置处蚀刻出孔洞(13)。

图7：通过毛细纳米印刷实现金属辅助蚀刻硅片。a)含有合适金属的前驱体化合物的墨滴阵列(5)，被应用在硅片(14)上，金属的前驱体化合物被转化为相应的金属。从而在原位出现金属纳米粒子(15)。b)通过金属辅助蚀刻，在金属纳米颗粒(15)的位置处形成孔。c)在另一则实施例中，通过毛细纳米印刷将墨滴(5)印刷在硅片(14)上。随后，通过合适的方法，将适合于金属辅助蚀刻的金属(16)涂覆在硅片上。通过金属辅助蚀刻，由于金属(16)不与si接触，在墨滴(5)处保留下来成为硅纳米棒。

图8：a)纳米液滴在高通量实验室的应用。通过纳米印刷，将密集的墨滴(5)区域沉积在覆盖有基质液体(6)的透明表面(3)上。固化基质液体(6)将墨滴(5)包封其中，优选地，固化的基质液体优选地为透明的。优选地，获得的包封的墨滴(5)区域中单个墨滴通过显微镜是可溶的。举例来说，激光共聚焦扫描显微镜的聚焦体积(17)。b)芯片实验室的结构。通过纳米印刷法形成固化点状涂层(18)后获得的点状墨滴阵列，反过来，该点状墨滴阵列可用于固定分析物分子。点状涂层(18)阵列的实施中，优先地选取单个点状涂层是显微镜下可溶的。其后，举例来说，激光共聚焦扫描显微镜的聚焦体积(17)。在图8的两个举例说明中，也可以通过全内反射荧光显微镜等类似方式溶解墨滴及其衍生产品来实现。

在这种情况下，通过毛细纳米印刷产生的墨滴阵列，优选地具有大于100平方微米的面积，特别优选地面积大于1平方毫米，最优选地面积大于1平方厘米。所述墨滴形成区域的体积优选地为1皮升以下，特别优选地体积在1飞升以下，最优选地体积在1阿升以下。毛细纳米印刷的基本原理如图1所示：基底(1)，以及与基底连接的接触单元(2)，全部或者部分地拥有孔洞结构，优选地其孔洞结构平均直径小于500纳米，特别优选地平均孔洞直径小于100纳米，最优选地平均孔洞直径小于50纳米。然而，在每种情况下，接触单元(2)都拥有上述的孔洞结构。基底(1)和接触单元(2)形成一个整体结构。在基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构中所有部位都有连通的孔洞结构。因此，拥有连续孔洞结构的基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构，具有可以使流体相通过它们的全部空间或部分空间的特征。基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构的孔洞体系可以充满或者部分填充作为墨水的任意液体。如果接触单元接近待印刷表面(3)时，在充满墨水的接触单元(2)和待印刷表面(3)之间会形成由墨水构成的毛细液桥(4)。如果将基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构从待印刷表面(3)移开，以一定控制方式拉断墨水构成的毛细液桥(4)。墨滴阵列(5)保留在待印刷表面(3)上，墨滴的位置由接触单元(2)的排列所决定。待打印表面可以是条状的形态的材料，类似于二维的平面结构比如薄膜、金属薄片或者剖面。同样地，待印刷表面(3)可以以三维体存在，并且在一个或多个空间方向上弯曲。

因此，用于进行毛细纳米印刷的技术装置至少包含一个由基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构，其中完全或部分地包含连续孔洞系统。在这种情况下，基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构表面具有孔洞开口是有利的。基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构的表面的孔开口的部分所占整体面积优选地大于10％，特别优选地大于25％，最优选地大于40％。在有利的示例性实施例中，基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构上具有直径约60纳米，最近相邻距离约100纳米的六边形区域的接触单元(2)，在9平方厘米的总面积上，其表面密度为130个接触单元(2)每平方微米。

由基底(1)和接触单元(2)组成的整体结构优选地包含至少一种选自如下的材料：

i)有机聚合物如聚对-二甲苯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺，聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚、聚苯、聚硅烷、聚硅氧烷、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚恶唑、聚硫化物、聚酰胺酯、聚亚芳基乙炔、聚乳酸、聚醚酮、聚氨酯、聚砜、有机无机杂化聚合物、聚丙烯酸酯、硅树脂、全芳香族共聚酯、聚n-吡咯烷酮、聚羟乙基异丁烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚甲基丙烯腈、聚丙烯酸腈、聚醋酸乙烯酯、氯丁橡胶、丁钠橡胶、聚丁二烯、聚乙烯。

ii)含氟聚合物如聚偏二氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯；

iii)树状聚合物和/或星形聚合物和/或梳形聚合物；

iv)生物大分子如多糖、纤维素(修饰或不修饰)、海藻酸盐、多肽、胶原、dna、rna

v)由至少两种不同重复单元组成的聚合物，优选地，以无规共聚物和/或嵌段共聚物和/或接枝共聚物和/或树形大分子的形式组成；

vi)包含至少两种不同极性链段的嵌段共聚物，其中链段可以从聚苯乙烯链段和/或聚异戊二烯链段和/或聚丁二烯链段和/或聚丙烯链段和/或聚乙烯链段和/或聚甲基丙烯酸甲酯链段和/或聚乙烯基吡啶链段和/或聚乙烯吡咯烷酮链段和/或聚乙烯醇链段和/或聚环氧乙烷链段和/或聚环氧丙烷链段和/或聚甲基丙烯酸丁酯链段和/或聚n-异丙基丙烯酰胺链段和/或聚二甲基硅氧烷链段和/或聚丙烯酸酯链段和/或聚乙酸乙烯酯链段和/或聚(偏二氟乙烯)链段和/或聚噻吩链段和/或聚(苯乙烯磺酸钠)链段中选择；

vii)包含含氟共聚单体的共聚物，优选地，含氟共聚单体可有氟乙烯、二氟乙烯，三氟乙烯，四氟乙烯或六氟丙烯衍生得到；

viii)导电和/或半导体聚合物；

ix)聚电解质；

x)两种或多种聚合物的组合和/或无机材料；

xi)金属，比如金，银，铂，钯，钨，铜，钛，铝，钽；

xii)不同金属的任意混合物；

xii)氧化物，其中包含至少一种金属和氧或至少一种半导体和氧，比如氧化硅、氧化钛、氧化铝和氧化钽；

xiii)无机半导体，如硅材料；

接触单元(2)可以用任何表面形貌制造方法产生。一个例子是通过聚焦离子束的进行表面形貌制造。另一个例子是由正或负抗蚀剂构成的光刻层，例如通过电子束光刻或通过光学光刻或通过干涉光刻。实际的形貌构造遵循用于制造接触单元(2)的光刻技术及步骤，例如湿法化学蚀刻或反应离子蚀刻。

制造接触单元(2)的优选方法是通过孔洞样板或模板成型。这些孔洞样板或模板具有特定形貌结构，其结构与接触单元(2)的形貌互补，可以通过使用合适的光刻和形貌制备方法的组合制备。因此通过模板形貌的结构上的逆向拷贝，制备出具有所需形貌的接触单元(2)。例如，可以有效的通过使用弹性体如交联聚二甲基硅氧烷，或交联的聚氨酯，金属，硅或无机氧化物用以制备模板。同样地，自组装过程也可用于模板制备。例如，通过自组装制造纳米多孔氧化铝模板。^19,20自组装的纳米多孔氧化铝模板可用于浇筑生产具有数平方厘米面积的聚合物纳米线阵列。²¹另一个实例为，通过自组装模板制造的接触单元(2)可用于制备纳米或微米小球组成的单层结构，其可作为大规模制备由基底(1)和接触单元(2)组成的整体的一种多阶段成型方法，这是可以采纳的现有技术。^22-24在这种情况下，由弹性体制备的母模，例如使用交联聚二甲基硅氧烷或交联聚氨酯，金属，硅或无机氧化物，可以通过制备含有纳米/微米小球的单层结构来获得，单层结构又可用于在进一步的模制步骤中制造接触单元(2)。

用于制造接触单元(2)的任何模板可以通过各种方式制备。如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由聚合物组成，则模板可以通过例如热压成型、聚合物溶液渗透入模板或在模板上气相沉积聚合物的前驱体化合物的方法获得。如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由金属构成，则尤其可以通过电化学沉积、无电沉积、原子层沉积或其他形式的气相沉积方式获得，以便通过所需的金属或所需金属的合适前驱体化合物(然后转化为所需的金属)成型制备模板。同样将由所需金属的前驱体化合物以及聚合物和/或结构导向化合物如表面活性剂或嵌段共聚物作为溶液或熔体的混合物注入模板中，所需金属的前驱体化合物被转化为所需的金属，并且通过例如萃取或化学分解或热分解除去混合物中的其它组分。如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由氧化物组成，则模板可以特别地通过在模板上使用溶胶-凝胶反应或适当的前驱体化合物热分解制备接触单元(2)。在不同情况下，基底(1)均源自模板表面上存在的用于制模的材料。

接触单元(2)可以是圆柱形的，圆柱体轴线垂直于基板(1)平面，或者也可以向基板表面倾斜。基底(1)和接触单元(2)组合的整体的进一步有利的实施例中，接触单元(2)是球形到半球形，矩形，正方形，金字塔形或带状。然而，还可以想到，接触单元可通过光刻和/或形貌结构化形成任意图案。靠近待印刷表面(3)的，背离基板(1)的接触单元(2)末端也可以具有不同的接触几何形状。例如，接触单元可以是半球形(图2a)，甚至是尖端指向待印刷表面(3)的金字塔形。同样的，接触单元可以为管状(图2b)，使得它们具有连续的圆柱形空腔，墨水可以从基底(1)输送到待印刷表面(3)。

上述基板(1)和接触单元(2)组合的整体可以实现多孔系统，使用这种方法将墨水(4)通过孔洞系统输送至背离基板(1)的接触单元(2)末端。例如，孔洞系统中可使用平行排列圆柱形孔洞结构。特别有利的，孔洞系统在所有的空间方向是连续的。例如，部分或者全部由基底(1)和接触单元(2)组合的整体具有的多孔结构，呈现双连续的互穿形态。在这种形态中，连续多孔体系是其中一种组成部分。同样可能的，从具有所谓的陀螺仪结构的嵌段共聚物衍生出孔洞系统。为了在基底(1)和接触单元(2)组合的整体中产生连续孔洞系统，尤其可以使用以下方法：

i)如果将至少两种聚合物材料或至少一种聚合物材料和至少一种其它非聚合物组分组成的混合物用作原料，则可通过温度变化诱导亚稳相分离，至少一种组分通过例如萃取或化学分解或热分解从获得的亚稳相分离混合物中被除去。

ii)在至少一种聚合物和至少一种可蒸发组分的混合物中，可以通过温度变化和/或通过蒸发可蒸发组分来诱导亚稳相分离，所述孔结构可通过在选定的时间点进行结晶和/或玻璃化凝固至少一种聚合物或通过蒸发可蒸发组分获得。

iii)如果使用嵌段共聚物作为原料，可以通过选择性化学分解²⁵或溶胀诱导的形态重建除去一种组分来产生连续孔洞体系，如26-29所述。

iv)如果使用至少一种嵌段共聚物和至少一种其它可除去组分的混合物作为原料，可以通过例如选择性化学分解、选择性热分解或萃取除去至少一种可除去组分来产生连续孔洞体系。一个例子是，氢键辅助键合自组装的嵌段共聚物如ps-b-p2vp和低分子量添加剂如3-n-十五烷基苯酚³⁰中低分子添加剂的去除过程。

v)含有至少一个可交联组分，与交联至少一个可交联组分的混合物的亚稳相分离，聚苯乙烯二乙烯基苯酚代表一种可交联组分的实例。

vi)制备非混合均聚物的互穿网络，使用相应的嵌段共聚物与网络成分之一交联结合，后除去其余组分。³¹

vii)如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由金属组成，则可以首先通过方法i)-vi)中的至少一种产生连续的孔洞结构，以便接下来用金属成型这些多孔结构，随后通过例如化学分解、热分解或者萃取的方法去除所有其他成分。金属成型尤其可以通过电化学沉积、无电沉积、原子层沉积或其他形式的气相沉积来进行，以便用所需的金属或所需金属的合适的前驱体化合物(然后将其转化成所需的金属)成型已有的多孔结构。相同的成型过程可以通过基底(1)和接触单元(2)组合的整体所需金属的前驱体化合物或含有这种前驱体化合物的混合物的渗透过程来进行，然后将所述前驱体化合物转化成金属。

viii)如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由金属组成，在所需金属的前驱体化合物和结构导向化合物如表面活性剂和/或两亲性嵌段共聚物的混合物中，则可以通过结构导向化合物的结构引导作用产生多孔结构。在这种情况下，所需金属的前驱体化合物首先被分离到由结构导向化合物限定的特定极性的隔室。之后，所需金属的前驱体化合物被转化为所需的金属，所有其它组分通过化学分解和/或热分解和/或萃取除去。

ix)如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由金属组成，则可以通过温度变化或混合物组成变化在包含至少由一种金属前驱体化合物和其它组分组成的混合物中产生亚稳相分离，所有不是金属或金属前驱体化合物的组分在至少一种金属前驱体化合物已被转化成所需的金属之后，通过蒸发和/或萃取和/或热分解和/或化学分解除去。

x)如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由金属组成，则首先可以使用包含两种或更多种金属的合金。在剩余的某种组分或某些组分中，通过引发合金的至少一种组分的分解和随后的去除而产生多孔体系。

xi)如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由氧化物组成，则可以首先通过方法i)-vi)中的至少一种，来产生连续的多孔结构，以便接下来用氧化物成型这些多孔结构和随后通过例如化学分解、热分解或者萃取的方法去除其他成分。氧化物成型尤其可以通过用溶胶液渗透进现有多孔体系来进行，从而通过溶胶凝胶化学变化在现有孔洞中产生所需的氧化物。同样地，可以用含有可通过热分解转化成所需氧化物的前驱体化合物的溶液渗透现有的多孔体系。此外，所需氧化物的前驱体化合物可以通过气相沉积(优选原子层沉积)沉积到现有多孔体系中，前驱体化合物通过合适的方法转化为所需的氧化物。

xii)如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体由氧化物组成，则可以使用至少一种氧化物的前驱体化合物和至少一种两亲结构导向化合物(例如表面活性剂或嵌段共聚物)的混合物，其中至少一种氧化物的前驱体化合物通过溶胶-凝胶化学变化和/或热分解转化为氧化物，同时通过萃取和/或热分解和/或化学分解除去两亲结构导向化合物。

优选地，用于生产基底(1)和接触单元(2)组合的整体方法中，形貌结构化可实现接触单元(2)和连续孔洞系统的同时制备。为增加基底(1)和接触单元(2)组合的整体表面上的孔洞开口面积，接触单元(2)可以用蚀刻方法如氧等离子体处理或反应离子刻蚀来处理。如图2b所示的管状接触单元可以通过例如具有圆柱形模板孔洞的模板来成型，与成型相结合的孔的形成方式以这样一种方式实现：在这种方式中结构图像处理引导的孔隙形成主要是由与模板孔洞的界面相互作用主导。

一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置，其特征在于，根据不同的情况，可通过基底(1)和接触单元(2)组合的整体的连续孔洞系统连续或分阶段地将墨水注入到接触单元(2)内。为此，在墨水中主动产生的压力差不是绝对需要的。事实上，基底(1)可以与墨水储存装置接触，接触方式可为与基底(1)横向连接或与背离接触单元(2)的基底(1)下侧接触。优选地，一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置，基底(1)的背离接触单元(2)的一面连接到另外的多孔层，该多孔层完全或部分地用墨水浸透并用作墨水储存装置。所述多孔层可以完全或部分由选自以下的至少一种组分构成：纸和/或纤维素和/或包含填充物的纤维素和/或纤维垫和/或纤维填充物和/或玻璃粉填充物和/或非球形的分散颗粒填充物和/或织物和/或毛毡和/或电纺纤维垫和/或各种面料和/或沙子和/或泡沫和/或凝胶如气凝胶或干凝胶。优选地，一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置，墨水注入到接触单元(2)和由基底(1)和接触单元(2)组合的整体的再填充过程，纯粹被动通过毛细力完成。然而，还可以通过将附加组件集成到毛细纳米印刷装置中，使墨水中产生墨水流动或压力差来将墨水主动地输送到接触单元(2)。这种附加组件的一个例子是蠕动泵。

基底(1)和接触单元(2)组合的整体(可能与另外多孔层组合)可以为平面结构。基底(1)和接触单元(2)组合的整体(可能与另外多孔层组合)同样可以全部或至少部分弯曲。此外，基底(1)和接触单元(2)组合的整体(可能与另外多孔层组合)的刚度可以相应地适应于技术要求。因此，如果基底(1)和接触单元(2)组合的整体(可能与另外的多孔层组合)是弹性的，这可能是有利的，因为其可以适应待印刷表面(3)可能的粗糙度，所以尽管待印刷的表面(3)粗糙，所有的接触单元(2)仍可以接触到待印刷表面(3)。因此，一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置，其适应性使其可以被调整到待印刷的粗糙表面(3)，由基底(1)和接触单元(2)组合的整体(可能与另外多孔层组合)可以整合成多层结构。优选的，这种多层结构包含薄的和更硬的由基底(1)和接触单元(2)组合的整体，其与柔软的和可选的多孔保护层接触。在由基底(1)和接触单元(2)组合的整体的刚度确保了接触单元(2)机械稳定性的同时，柔软的保护层允许多层结构可以基于待印刷表面(3)的粗糙度进行调整，使得接触单元(2)和待印刷表面(3)之间的接触得到改善。

一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置，可以在各种技术可选实施例中实现。图3通过示例来说明连续辊轧操作装置。基底(1)和接触单元(2)组合的整体是辊的组件。作为辊的由基底(1)和接触单元(2)组合的整体旋转运动的结果，待印刷表面(3)以适于辊的转速的速度被引导来通过辊表面(3)从而实现墨滴(5)印刷。

辊子可以完全由基底(1)和接触单元(2)组合的整体组成。在这种情况下，基底(1)以圆筒的方式实现，其外表面上具有接触单元(2)。为了通过基底(1)将墨水以连续或间歇的方式供给到辊结构(完全由基底(1)和接触单元(2)组合的整体组成)上的接触单元(2)，各种用来填充所述辊结构的墨水替代物是可想象的。如果所述辊结构的纵向轴线是水平的，则可以在完全地或部分连续地或在选定的时间间隔内向辊结构提供墨水。辊结构可以以其运行角速度沿其纵向轴线方向的旋转来提供墨水，辊结构的至少一个部分不与待印刷表面(3)接触和/或辊结构的至少一个部分与与待印刷表面(3)接触。所述辊结构可以通过例如喷雾的方式来供应墨水。如果所述辊结构的纵向轴线是垂直的，则在连续辊轧操作期间，辊结构的下部可以浸入墨水储存器中，而待印刷的表面(3)仅与辊结构的顶部接触。

然而，除了基底(1)和接触单元(2)组合的整体之外，辊还可以包含其它部件。例如，在圆筒套形状基底(1)旁的辊结构，其外圆柱形表面具有接触单元(2)，并包含由至少一个其它部件构成的辊芯。基底(1)包围所述辊芯。此外，包含在所述辊芯中的部件为圆筒或圆筒套形。优选地，辊芯包含至少一种部件，其全部或至少部分由至少一个另外的多孔层组成。所述多孔层可以全部或部分由选自以下的至少一种组分构成：纸和/或纤维素和/或包含填充物的纤维素和/或纤维垫和/或纤维填充物和/或玻璃粉填充物和/或非球形的分散颗粒填充物和/或织物和/或毛毡和/或电纺纤维垫和/或各种面料和/或沙子和/或泡沫和/或凝胶如气凝胶或干凝胶。优选地，辊结构的圆筒套形基底(1)毗邻另外的多孔层，通过这种方式使墨水可以经由基底(1)从另外的多孔层到达接触单元(2)。优选地，向这种辊结构提供墨水，另外的多孔层至少部分地突出在基底(1)和接触单元(2)的圆筒套筒形组合的整体下方。如果辊结构的纵向轴线是水平的，则所述另外的多孔层的突出部分的全部或部分可以持续地或在选定的时间间隔内供应墨水。辊结构可以以其运行角速度沿其纵向轴线方向的旋转，在辊结构的至少一个部分不与待印刷表面(3)接触。所述辊结构可以通过例如喷雾的方式来供应墨水。如果所述辊结构的纵向轴线是垂直的，并且如果所述另外的多孔层在由基底(1)和实现为圆筒套形并且向外毗邻所述另外的多孔层的接触单元(2)组合的整体下方并向下突出，则所述另外的多孔层的突出部分在连续旋转操作期间可以浸入存在于辊结构下部的墨水储存器中。

优选地，采用毛细纳米印刷技术进行批量加工。在该实施例中，基底(1)和接触单元(2)组合的整体被集成到用于进行毛细纳米印刷的技术装置中，这允许接触单元(2)和待印刷的表面(3)被控制着彼此靠近，并且在墨水被转移之后，接触单元(2)和印刷有墨滴(5)的表面(3)之间的距离的增加可以被控制。随后，继续进一步的印刷循环，用墨水印刷另外的待印刷表面(3)，或者再一次印刷已经印刷有墨水(3)的表面。为此，用于进行毛细纳米印刷的技术装置可以与一种装置相结合，该装置能定位相对于由基底(1)和接触单元(2)组合的整体的待印刷表面位置，或者定位相对于待印刷表面的由基底(1)和接触单元(2)组合的整体的位置。

根据不同情况下的技术要求，可以提供一种技术设备，利用独特的设备和性能特征或独特的设备和性能特征的任何组合，进行与所提出的操作模式(例如批量加工或连续滚动操作)的不同的毛细纳米印刷，独特的设备和性能特征可以随机地相互组合：

i)待印刷的表面(3)自动前进到接触单元(2)的区域。在这种情况下，待印刷的表面(3)的待印刷部分或者由基底(1)和接触单元(2)组合的整体可以通过这种方式定位，使表面(3)的所需区域在打印循环内被打印。同样，可以想象的是，待印刷的表面(3)以离散区域或离散部分的形式存在。在这种情况下，离散区域或部分(3)可以被自动定位，使得它们可以与接触单元(2)接触。这可以通过例如生产线型系统实现。当然，可以想象的是，不是待印刷表面(3)而是基底(1)和接触单元(2)组合的整体结构被定位。

ii)一个用于控制毛细纳米印刷气氛的装置。例如，该装置能够以一种可控的方式调节毛细纳米印刷过程中空气湿度，或者在惰性气氛下进行毛细纳米印刷。

iii)一种用于设计毛细纳米印刷的技术装置的方法，由基底(1)和接触单元(2)组合的各种整体结构可以轻松实现相互替代。

iv)一种使用清洁循环去除墨水残留和其他污染物的可能方法，通过例如将由基底(1)和接触单元(2)组合的整体和其他使用毛细纳米印刷技术的装置组件浸泡在清洗槽中或者引导清洗液(气体或者固体)冲洗这些组件。

v)一种能够精确命令、控制接触单元(2)和待印刷表面(3)相互接近和分离的系统。优选地，该命令、控制系统中，接触单元(2)与待印刷表面(3)之间的距离调整精度优选高于30纳米，特别优选高于10纳米，最优选高于2纳米。此外，如果靠近和分离速度可以进行精确调整，优选的精度高于每秒1微米，特别优选高于每秒100纳米，最优选高于每秒10纳米。优选地，一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置，在接触单元(2)与待印刷表面(3)之间由墨水构成的毛细液桥一旦形成，接触单元(2)与待印刷表面(3)将停止进一步接触。这种接触方式可以通过例如检测接触单元(2)与待印刷表面表面(3)相互靠近时所必须的力来完成，当接触单元(2)与待印刷表面表面(3)进一步接近时力增加，说明两者已经接触。同样可以想象的，通过由基底(1)与接触单元(2)组合的整体与待印刷表面(3)之间电接触的关闭可以说明两者接触的形成。

vi)优选地，一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置，当接触单元(2)与待印刷表面(3)形成接触时，能够发出警告。优选地，该装置的在接触单元(2)和待印刷表面(3)接触时发出警告是基于接触单元(2)与待印刷表面(3)构建的电接触。一个典型的实施例建议由基底(1)与接触单元(2)组合的整体至少部分具有导电性。该导电性可以通过例如在至少由基底(1)与接触单元(2)组合的整体的部分表面涂覆导电材料；通过在至少部分基底(1)与接触单元(2)组合的整体的孔洞结构中沉积导电材料；通过使用至少部分包含起码一种导电材料的由基底(1)与接触单元(2)组合的整体来实现。此外，至少部分待印刷表面(3)可以使用类似于由基底(1)与接触单元(2)组合的整体的导电区域的形成方法涂覆导电材料，并与由基底(1)与接触单元(2)组合的整体的导电区域之间相互接触时，形成导电接触。

vii)优选的，一种用于进行毛细纳米印刷的技术装置，具有用于基底(1)和接触单元(2)的单片层组合体或待印刷表面的弹性悬挂支架。这种用于基底(1)和接触单元(2)的单片层组合体或待印刷表面(3)的弹性悬挂支架解决了由基底(1)和接触单元(2)的单片层组合体与带印刷表面(3)彼此之间的不精确共面适配引起的技术问题，接触单元(2)和待印刷表面(3)之间形成不适当的接触。

viii)用于进行毛细纳米印刷的技术装置的另外优选的设备和性能特性可以用来提供弹性层，其在基底(1)背向接触单元(2)的一侧与基底(1)和接触单元(2)的单片层组合体接触。基底(1)和接触单元(2)单片层组合体与待印刷表面(3)的共面适配，正如基底(1)和接触单元(2)的单片层组合体对带印刷表面(3)粗糙度的适配，则可以通过弹性层的弹性变形来实现。

ix)用于进行毛细纳米印刷的技术装置的另外优选的设备和性能特性是在毛细纳米印刷过程中能够调节由墨水储存和输送系统、基底(1)和接触单元(2)的单片层组合体以及待印刷表面(3)或其部分组成的整个装置的温度的可能性。特别优选地，在不同情况下墨水储存和输送系统、基底(1)和接触单元(2)的单片层组合体以及待印刷表面(3)的至少一部分中独立地调整特定温度，以便至少部分用于进行毛细管纳米印刷的技术装置可以以受控的方式产生温度差。进一步优选地，在每种情况下至少部分地在基底(1)和接触单元(2)的单片层组合体和/或待印刷表面(3)内产生温度差的可能性。可以将用于加热和/或冷却的适当部件集成到用于进行毛细纳米印刷的技术装置中，这种部件可以是例如加热筒或珀耳帖元件。

x)用于进行毛细纳米印刷的技术装置的另外优选的设备和性能特性是在电场存在下进行毛细纳米印刷的可能性。典型优势是在基底(1)与接触单元(2)的单片层组合体连续孔系统的壁上产生比表面载荷，通过电场或者将毛细纳米印刷和电化学方法结合来控制墨水输送。至少部分用于进行毛细纳米印刷的装置的电场的优选实施例包括在基底(1)与接触单元(2)组合的整体以及待印刷表面(3)之间产生电场。在基底(1)与接触单元(2)组合的整体的内部和/或待印刷表面(3)内部施加电场也许也是优选的的，由此该电场可以具有任何取向，然而这些取向基于技术应用要求以受控的方式选择。毛细纳米印刷的尤其优选实施例包括通过利用电润湿现象控制待印刷表面(3)上的印刷墨滴(5)的形状。

xi)用于进行毛细纳米印刷的技术装置的另外优选的设备和性能特性是在磁场存在下进行毛细纳米印刷的可能性。

在不同情况下，在接触单元(2)的位置处的毛细纳米印刷导致墨滴(5)沉积在待印刷表面(3)上。在这种情况下，墨水(4)通过由墨水(4)组成的毛细液桥(见图1)，从充满墨水的接触单元(2)转移到待印刷表面(3)上。当接触单元(2)与印刷表面(3)分开时，根据由墨水(4)组成的毛细液桥的断裂方式，沉积到印刷表面(3)上的墨滴(5)可具有比接触单元(2)显著减小的尺寸。具体实施例中，一种用于毛细管米印刷的技术装置，其具有直径约为60纳米、最近相邻距离约为100纳米并且在总面积为9平方厘米的表面密度为130个接触单元(2)每平方微米的接触单元(2)的六边形阵列。因此这种用于进行毛细纳米印刷的示例性装置的使用导致体积低至10仄升的分散的墨滴(5)的沉积，其在9平方厘米的表面上形成具有最近相邻距离约100纳米的且表面密度约为130个墨滴(5)每平方微米的六边形阵列。通过毛细纳米印刷的各种替代实施例，可以印刷各种不同的墨水。原则上，可以印刷由纯材料或由几种材料和/或组分(无论是熔体，混合物，溶液，乳液，悬浮液或离子液体)的混合物组成的任何自由流动的液体。可以想象，墨水与待印刷表面(3)的表面产生特殊的相互作用，或者墨水(4)在待印刷表面(3)上产生特定的化学反应，并且以这种方式墨滴(5)以受控的方式形成。可以使用毛细纳米印刷的至少一个实施例印刷的墨水(4)，可以被由以下组成的任何组合特意选择或形成：

i)液体、熔化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液或离子液，至少包含直径在1纳米到50纳米的纳米颗粒。所述纳米颗粒具有一种或者若干种以下所示性能：半导体纳米颗粒和/或金属纳米颗粒和/或氧化物纳米颗粒和/或无机核上结合有机配体的纳米颗粒和/或由半导体、金属、氧化物、有机配体的任意组合的纳米颗粒和/或由数层选自半导体、金属、氧化物和有机配体的不同材料组成的纳米颗粒和/或磁性的或可磁化的纳米颗粒和/或铁电性纳米颗粒和/或荧光纳米颗粒和/或发射光波长在100纳米到10微米的发光纳米颗粒和/或等离子体吸收纳米颗粒和/或配体结合纳米颗粒和/或存在纳米颗粒表面表现出表面增强拉曼效应(sers)的混合物和/或上转换电磁辐射纳米颗粒和/或下转换电磁辐射纳米颗粒和/或旋转偏振或旋转极化纳米颗粒。

ii)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包含至少一种聚合材料或者几种聚合物形成的合成材料，所述聚合材料尤其可以从以下材料中选择：

聚对-二甲苯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺，聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚、聚苯、聚硅烷、聚硅氧烷、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚恶唑、聚硫化物、聚酰胺酯、聚亚芳基乙炔、聚乳酸、聚醚酮、聚氨酯、聚砜、有机无机杂化聚合物、聚丙烯酸酯、硅树脂、全芳香族共聚酯、聚n-吡咯烷酮、聚羟乙基异丁烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚甲基丙烯腈、聚丙烯酸腈、聚醋酸乙烯酯、氯丁橡胶、丁钠橡胶、聚丁二烯、聚乙烯；

含氟聚合物，包括聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯；

生物高分子材料，例如多糖、纤维素(修饰或不修饰)、海藻酸盐、多肽、胶原、dna、rna；

由至少两种不同的重复单元组成的聚合物，以无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和树枝大分子的形式组成；

含氟共聚物，优选的含氟共聚单体，来自于氟乙烯、二氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯；

树枝状高分子材料；

导体和半导体材料；

iii)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包括由一种单体或者由若干种聚合材料单体形成的合成材料，所述单体尤其从以下单体中选择：

有机高分子材料，包括对二甲苯聚酯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚、聚苯、聚硅烷、聚硅氧烷、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚恶唑、聚硫化物、聚酯酰胺、聚亚芳基乙烯、聚乳酸、聚醚酮、聚氨酯、聚砜、无机与有机混合聚合物、聚丙烯酸酯、聚硅酮、全芳香族共聚酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚羟乙基异丁烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯腈、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、氯丁橡胶、丁钠橡胶、聚丁二烯、聚乙烯；

含氟高分子，例如聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯；

生物大分子，例如多糖、纤维素(修饰或未修饰)、海藻酸盐、多肽、胶原、dna、rna；

树形大分子；

导体和半导体聚合物；

iv)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液，包含至少一种离子液体；

v)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包含至少一种光交联组分；

vi)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包含至少一种热交联组；

vii)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包含至少一种酸；

viii)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包含至少一种碱；

ix)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包含至少一种能够通过锚定基团修饰在待印刷表面(3)的成分，上述锚定基团尤其可从以下基团选取：硫醇基、硅烷基、卤硅烷基、卤代硅烷基、磷酸盐基、烷基。

x)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包含至少一种能够在待印刷表面形成自组装单分子层(self-assembledmonolayer,sam)的成分。

xi)液体、融化物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包含至少一种有两种及以上官能团的成分，保证优选地有一种上述官能团能够修饰在待印刷表面(3)并且至少有一种上述官能团可以固定另外的化合物和化学功能化。上述基团优选地选自于：烷基、烷基衍生物、烯基、炔基、苯基、苯基衍生物、卤烷基、卤芳基、羟基、羰基、醛基、羧基、酮醇、碳酸盐、乙醚基、脂基、烷氧基、过氧基、乙缩醛、半缩醛基、氨基、胺基、亚氨基、亚胺基、叠氮基、偶氮基、氰酸酯基、硝酸基、氮基、亚硝酸基、硝基、亚硝基、吡啶基、硫醇基、硫化物基、二硫化物基、亚砜基、磺酰基、亚磺基、磺酸基、硫氰酸盐、硫酸基、硫酸脂基、磷化氢基、磷酸酯基、磷酸基。

xii)溶胶-凝胶成分，优选的溶胶-凝胶成分包括至少一种或者若干种以下组分：氧化硅前驱体化合物、氧化钛前驱体化合物、氧化铝前驱体化合物、氧化钽前驱体化合物、半导体或金属氧化物前驱体化合物、无定形的或部分结晶的或者完全结晶的碳材料前驱体化合物、表面活性剂、两亲分子嵌段共聚物。

xiii)液体、熔融物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包括至少一种金属前驱体化合物，尤其可以从金、银、铂、钯、钨、铜、钛、铝、钽等中选择。

xiv)液体、熔融物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包括至少一种无机氧化物前驱体化合物，上述无机氧化物尤其可以从二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化钽中选择。

xv)液体、熔融物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包括至少一种无定形的或部分结晶的或者完全结晶的碳材料前驱体化合物。

xvi)液体、熔融物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，包括亲和标记物和/或抗体和/或抗原和/或dna和/或rna。

xvii)液体、熔融物、混合物、溶液、乳液、悬浮液、离子液体，能够通过电磁辐射、电场、磁场、声子的至少一种影响，使在其液态或者固态中可逆的或者不可逆的转变。

作为毛细纳米印刷的结果，待印刷表面上的墨水尤其可以以下列方法中的至少一种或以下的任何组合实现固化：

i)在墨水中包含至少一种可结晶组分的结晶作用

ii)在墨水中包含至少一种玻璃形成成分的玻璃化

iii)在墨水中包含至少一种挥发性成分的挥发

iv)在墨水中包含至少一种光致交联成分的光交联

v)在墨水中包含至少一种可热交联组分的热交联

vi)在墨水中包含至少一种可聚合组分的聚合作用

vii)将墨水中包含的至少一种成分通过化学吸附和/或物理吸附的方法吸附在待印刷表面(3)上。

毛细纳米印刷的实际过程可以在各种替代实验中实施，这取决于技术的灵活性。下面是可替代的具体实施例。

液体-固体(liquidonsolid,los)毛细纳米印刷可以与毛细印刷的任何其他替代实施方案接合。

以这样的方式进行los毛细纳米印刷，真空或气相存在于整体组合之间，并浸渍在墨水(4)中、基底(1)和接触单元(2)以及待印刷的表面(3)中。所述气相可以是具有特定湿度的空气。也可根据技术要求，所述气相还可以是富集的特定气体或特定气体的任何组合，或者气相完全由特定气体或特定气体的任何组合构成。所述形成气相的气体可以是纯物质或者其任何组合形式，尤其可以是水，氧气，氢气，氩气，氮气，氦气，合成气，烷烃，烯烃，炔烃，部分脂族和/或芳香族和/或卤代烃，醚，酯，硅烷和/或硅氧烷。los毛细纳米印迹的优选替代实施方案可以使用惰性气体气相，或者使用活性气体气相。los毛细纳米印刷技术的关键步骤(见图1)，是当基底(1)和接触单元(2)的组合整体与待印刷的表面(3)彼此相接近时，在接触单元(2)和待印刷表面(3)之间形成墨水构成的毛细液桥，。第二个关键步骤是当将基底(1)和接触单元(2)的组合整体和待印刷的表面(3)彼此分开时，分离由墨水组成的所述毛细液桥(4)。在这种情况下的由墨水组成的毛细液桥(4)的一部分留在待印刷表面(3)的表面形成墨滴(5)。以这种方式沉积在待印刷表面(3)上的墨滴(5)的尺寸可以通过以下参数进行调节：墨水与接触单元(2)的材料之间的接触角；墨水与待印刷表面(3)之间的接触角；接触单元(2)的接触几何形状曲率；接触单元(2)与待印刷表面(3)之间的接触持续时间；在接触结束后，基底(1)和接触单元(2)的组合整体与待印刷表面(3)分离速度。

相对于上述的los毛细纳米印刷，如图4是液体-液体(liquidinliquid,lil)毛细纳米印刷的说明。，其待印刷的表面(3)被涂覆有基质液体(6)。lil毛细纳米印刷可以与毛细纳米印刷的任何其它实施方案接合。基质液体(6)仅包裹在印刷表面(3)上通过lil毛细纳米印刷沉积的墨滴(5)，不包括待印刷表面(3)上和印刷表面(3)上沉积的液滴(5)的公共面积。如果墨水对接触单元(2)和待印刷的表面(3)比覆盖在待印刷表面(3)的基质液体(6)具有更大的亲和力，则可以使用lil毛细纳米印刷。相反地，只要基质液体(6)对接触单元(2)和待印刷的表面(3)比墨水具有较小的亲和力即可使用。可以使用任何基质液体，只要基质液体lil毛细纳米印刷的优点在于，可以选择性地将沉积在待印刷表面(3)上的墨滴(5)固化或选择性地固化基质液体(6)，或者同时固化沉积在待印刷表面上的墨滴(5)和基质液体(6)。基质液体的固化可以通过例如至少含有一种可结晶化合物的结晶和/或通过玻璃化至少一种其中含有的玻璃形成组分和/或通过蒸发其中含有的至少一种挥发性组分和/或通过光致交联其中包含的至少一种可光致交联组分和/或通过热交联其中包含的至少一种可热交联组分和/或通过其中包含的至少一种可聚合组分的聚合。

优选地，lil毛细纳米印刷中的基质液体，在其液体和/或其固化状态下对于选定波长范围内的电磁辐射是透明的。优选地，lil毛细纳米印刷中的基质液体，在其液体和/或其固化状态下可被电场和/或磁场渗透。进一步优选地，lil毛细纳米印刷中的基质液体，在其液体和/或固化状态下可以通过电磁辐射和/或电场和/或磁场作用，使其至少一个性质被可逆地或不可逆地改变。所述优选项可彼此任意组合。

因此，lil毛细纳米印刷技术尤其具有以下优点：i)作为基质液体(6)选择性固化的结果，整料会从固化基质液体(6)的过程中产生，其与待印刷表面的接触区域分离后，除去最初沉积在待印刷表面的仍然是液体的墨水，会在的墨滴位置处产生凹坑，由此可以获得表面密度超过130每平方微米的凹坑。ii)通过同时或连续固化基质液体(6)和印刷的墨滴(5)，可以从固化的基质液体(6)中制备整料，除去待印刷表面(3)后，与待印刷表面(3)接触的区域具有固化的墨滴(5)阵列，由此可以获得表面密度超过130每平方微米的固化墨滴。iii)于是选择性固化基质液体(6)，使其以固化形式黏附在待印刷表面(3)，导致被印刷液体墨滴(5)被包封。由此可以获得面积超过数平方厘米，体积小于几十个仄升，表面密度超过130每平方微米的被包封(5)。iv)同时或连续固化基质液体(6)和印刷墨滴(6)，使它们以固化形式的黏附在待印刷表面(3)，导致印刷固化墨滴(5)被包封。由此可以获得面积超过数平方厘米，体积小于几十个仄升，表面密度超过130每平方微米的被包封固化墨滴(5)。

可以想到的，lil毛细纳米印刷与扩散过程以受控方式相结合。例如，可以想到，液体或固化的墨滴(5)中至少有一个可移动组分扩散到液体中或固化的液体基质(6)中。相反，同样可以想到的是，液体或固化的基质液体(6)中至少一个可移动组分被扩散到液体或固化墨滴(5)中。上述形式的材料转移也可以结合起来。在不同情况下，同一时间或在另一时间，来自液体或固化的基质液体(6)的一种或多种物质可以扩散到液体或固化的墨滴(5)中，或是从液体或固化的墨滴(5)中扩散到液体或固化的基质液体(6)中。这种运输过程也可以用于其他的结构图像处理。因此，例如在实际的毛细纳米印刷中，可以通过柯肯特尔效应来改变液滴的尺寸，或者可以通过受控的方式在固化的墨滴(5)和/或固化的基质液体(6)中产生凹坑。

进一步优选地，毛细纳米印刷技术可为电化学调控(electrochemicallymodulated，em)毛细纳米印刷，即在电场作用下的毛细纳米印刷。在这里，一个或多个电极可以附着到基底(1)背离接触单元的一侧和/或在待印刷表面(3)上和/或下面。同样可以想到，基底(1)和接触单元(2)组合的整体和/或待印刷表面(3)本身由导电材料构成并作为电极。em毛细纳米印刷尤其能够通过电化学控制墨滴的沉积，这已被用于从单个悬臂尖端沉积液滴^32,33。此外，沉积在表面(3)上的墨滴(5)的行为，特别是墨水和表面(3)之间的接触角度可以通过电润湿现象或与电介质上的电润湿有关的现象来控制。这两种现象已知存在于导电或电介质表面的液滴上。^34,35

高温(hightemperature，ht)毛细纳米印刷和低温(lowtemperature,lt)毛细纳米印刷包括在高于或低于环境温度的温度下完全或部分进行毛细纳米印刷法。ht/lt毛细纳米打印也可以与毛细纳米印刷的任何其他替代实施方案组合。ht/lt毛细纳米印刷可以以某种方式进行，例如用于进行毛细纳米印刷的本发明技术装置完全或部分地达到与环境温度不同的温度的方式进行。例如，可以想到，基板和接触单元组合的整体完全或部分地达到根据技术要求来选择的温度。此外，印刷的表面可以达到根据技术要求的温度。ht/lt毛细纳米打印同样可以在任何温度差异存在的情况下进行，其至少在用于进行毛细纳米印刷的技术装置的部分内产生。所述温度差可以例如在基底(1)和接触单元的单体组合内或在要印刷的表面或在基板和接触单元的单片组合和待印刷表面之间。ht/lt毛细纳米印刷可以在以下示例性替代实施方案中进行：

i)如果用于进行毛细纳米印刷的技术装置完全或部分地冷却到环境温度以下，则可以印刷在环境温度下是气态的，或者包含至少一种在环境温度下为气态的组分的墨水。如果将lt毛细纳米印刷的另一个实施方案与lil毛细纳米印刷结合，在对印刷区域加热、基质液体凝固后则可以获得在包封于基质液体(6)中的含有至少一种气体组分墨水滴(5)。以这种方式，例如在包封的区域，在不同情况下可能可以产生压力高于环境压力的包封区域。

ii)如果用于进行毛细纳米印刷的技术装置完全或部分地加热到环境温度以上，则可以印刷在环境温度下固化或含有至少一种能在环境温度下固化的组分的墨水。

iii)在ht毛细纳米印刷的另一个实施方案中，待印刷的表面(3)被加热到比基底(1)和接触单元(2)的组合整体的温度更高的温度。如果用于印刷的墨水，在基底(1)和接触单元(2)的组合整体的温度下，含有为液体的组分，或者残留着墨水的成分，而在待印刷表面的温度下，其会蒸发或分解或发生特定的化学反应，这可以通过蒸发和/或墨水在待印刷表面(3)上的分解和/或反应制备液滴或者颗粒阵列。

iv)在ht/lt毛细纳米印刷的另一个实施方案中，待印刷的表面(3)的温度低于基底(1)和接触单元(2)的组合整体的温度。如果印刷的墨水含有至少一种能在待印刷表面(3)的温度下固化的组分，则印刷在待印刷表面(3)上的墨水可以在印刷后立刻固化。

如图5所示，发明的用于进行毛细纳米印刷的装置，利用毛细过程中墨水液桥的固化，也可以在垂直于待待印刷表面(3)的方向上进行延伸的纳米印刷。例如，垂直于待印刷表面的纳米线(7)阵列可以通过毛细纳米印刷制备。纳米线可以包含至少一种选自以下的组分:

i)聚合物材料或聚合物材料的任何组合，其中所述聚合物材料尤其可以从以下选择：

-有机聚合物如聚(对二甲苯)，聚丙烯酰胺，聚酰亚胺，聚酯，聚烯烃，聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚酰胺，聚醚，聚苯，聚硅烷，聚硅氧烷，聚苯并咪唑，聚苯并噻唑，聚恶唑，聚硫化物，聚酰胺，聚亚芳基乙炔、聚乳酸、聚醚酮、聚氨酯、聚砜、有机无机杂化聚合物、聚丙烯酸酯、硅树脂、全芳香族共聚酯、聚n-吡咯烷酮、聚羟乙基异丁烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚甲基丙烯腈、聚丙烯酸腈、聚醋酸乙烯酯、氯丁橡胶、丁钠橡胶、聚丁二烯、聚乙烯，

-含氟聚合物如聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯，

-生物大分子如多糖、纤维素(修饰或不修饰)、海藻酸盐、多肽、胶原、dna、rna，

-由至少两种不同重复单元组成的聚合物，优选的，以无规共聚物和/或嵌段共聚物和/或接枝共聚物和/或树形大分子的形式组成，

-包含含硫共聚单体的共聚物，优选的，含氟共聚单体可为氟乙烯、二氟乙烯，三氟乙烯，四氟乙烯或六氟丙烯，

-树枝状聚合物，

ii)导电和/或半导体聚合物，

iii)盐，

iv)金属，例如金，银，铂，钯，铜，钽，钨，铝，

v)无机氧化物如氧化硅，氧化钛，氧化铝，氧化钽，

vi)无定形的或部分晶体或完全结晶的碳材料，

vii)半导体，优选地单质半导体，例如硅和锗，或化合物半导体，例如砷化镓。

通过毛细纳米印刷技术制备的纳米线直径优选地小于500纳米，尤其优选直径小于100纳米，最优选直径小于30纳米。纳米线(7)长度优选地大于500纳米，特别优选长度超过1微米，最优选长度大于5微米。在典型实例中，纳米线(7)的表面密度能够达到高于130根纳米线每平方微米，覆盖面积大于9cm²，此外纳米线的直径为50纳米，长度大于2微米。聚合物纳米线阵列通过毛细纳米印刷技术制备时，在接触单元(2)和待打印的表面(3)之间形成由墨水(4)组成的毛细液桥之后，接触单元(2)和待印刷表面(3)之间以墨水(4)组成的毛细液桥不会撕裂的方式分离。通过拉伸墨水(4)组成的毛细液桥和/或通过从接触单元(2)向由墨水(4)组成的毛细液桥输送墨水，使墨水的毛细液桥(4)的长度能够适应接触单元(2)和待印刷表面(3)之间的增加的距离。同时或者随后，优选地,毛细液桥中的墨水开始固化。固化前沿从待印刷表面开始并且沿墨水构成的毛细液桥向接触单元(2)传播。因此，由墨水组成的毛细液桥的固化段(8)的长度增加，而在固化前沿和接触单元(2)之间仍然存在液体墨水。待印刷表面(3)和凝固前沿之间的毛细液桥(4)中墨水的固化，可通过例如接触单元(2)和待印刷表面(3)之间的温度差来冷却毛细桥中的墨水来实现。同样毛细液桥(4)中的墨水在待印刷表面(3)和固化面之间的固化还可以通过在毛细桥中的电-化学反应来实现，例如，进行聚合反应或者金属的电-化学沉积。可以通过下面这些方式将接触单元(2)与得到垂直地排布在待印刷表面(3)上的纳米线(7)分离，尤其通过暂时或永久地停止向接触元件(2)供应墨水或者以更大的分离速度来分离接触单元(2)和待印刷表面(3)。

固化纳米线(7)的进一步优选实施例基于以下事实：由墨水(4)组成的毛细液桥包含至少一种可光致交联组分和/或至少一种可热致交联的组分和/或至少一种可聚合组分，使得由墨水(4)组成的毛细液桥可通过光致交联/或热致交联/或聚合固化成为一个整体。

通过毛细纳米印刷可产生垂直分布在待印刷表面(3)上的纳米线阵列。优选地，可以使用毛细纳米印刷，制备出纳米线阵列(7)，其纵轴与待印刷表面(3)的角度小于90°，最优选角度小于70°。为此，在将接触单元(2)与待印刷表面(3)分开时，垂直方向上的分离运动要与基底(1)和接触单元(2)的组合整体与待印刷表面(3)之间的横向运动相结合，即加入一个基板(1)和接触单元(2)的组合整体与待印刷表面(3)之间的剪切运动。

使用毛细纳米印刷可以将一些功能性材料做成纳米线阵列，如一些铁电性聚合物聚(偏二氟乙烯无规共聚三氟乙烯)p(vdfrantrfe)，当接触单元(2)加热到p(vdfrantrfe)熔点以上，其就会形成熔融态，然后沉积在待印刷的表面上(3)。

同样，在使用em毛细纳米印刷时，电化学方法也可用于生产纳米线阵列，迄今为止，以这种方法可以用单个悬臂尖端或微量移液管和在其与基板之间的空间中实现，例如金属纳米线¹⁷的制备以及导电聚合物的电聚合制备。^36-38特别的，ito玻璃，金属表面或碳材料非常适合作为待印刷表面(3),其可以结合ht毛细纳米印刷和em毛细纳米印刷技术。

用于进行毛细纳米印刷的技术装置以及本发明使用的毛细纳米印刷方法解决了现有技术无法实现的一系列问题。

作为提供本发明装置的结果，发明人已经成功地制造了一种可以获得墨滴阵列的装置和方法，并其以惊人的方式克服了现有技术的缺点。

详细地来讲，通过毛细纳米印刷来沉积墨水的方法可以通过控制各种工艺参数来灵活地调节，例如有目的地去设计由接触单元(2)和待印刷表面(3)之间的由墨水(4)组成的毛细液桥，以及有目的地控制所述毛细液桥的断裂，从而能够灵活地调整沉积的墨滴的尺寸、形态和化学性质。毛细纳米印刷还可以与电场、电化学调节和/或温度差异灵活的组合，以便控制墨的沉积，以及向接触单元(2)和印刷(3)表面之间的接触区域供应额外的墨，如为了生产纳米线(7)。基于压印的接触光刻方法由于其对吸附在印模表面上会发生薄层的转移的固有限制而不具有这些优点。特别是想借助于基于压印的接触光刻方法在待印刷表面上生产其他不同的二维薄层结构是不可能的，而通过毛细印刷则有效的克服了这个限制。

想要实现宽纳米级点或液滴图案的产生，最好具有小于1微米的最临近距离，总面积最好是大于1平方毫米，根据现有技术是很难达到的。根据现有技术，通常每平方厘米的印刷点数量在几百左右。如果与待印刷表面顺序接触之间，压印通过复杂的技术设备在每种情况下都横向移动，即打印过程部分的连续进行，则可以达到这个数目的临界值，即最多可以增加一个数量级¹²。这需要通过借助于扫描探针显微镜，以技术上复杂的方式精确地调整两个触点之间的印模的相对定位，这是不利的，也是必须要做的。进一步的缺点是，至少为了保证接触之间的一致的打印质量，每次都必须吸附新墨水，结果每个接触都需要几分钟的循环时间，这在技术使用上来说是不利的。相比之下，通过在毛细纳米印刷的代表性可选实施例中的单点接触模式，可以在更平坦的几平方厘米的待印刷表面上平行地产生密度较高的六边形阵列，密度为每mm²有5333333个点。

毛细纳米印刷的示例性用途如下所述：

毛细纳米印刷的示例性用途是体积在微孔到介孔纳米颗粒区域的表面实现涂层，其体积优选小于1皮升，特别优选小于1飞升，最优选小于1阿升，以及连续或离散的孔结构的孔径小于50纳米，优选小于20纳米，特别优选小于2纳米。毛细纳米打印解决了这种问题，这种问题是微孔到介孔纳米颗粒在由溶液^39,11组成的表面上的沉积需要将所述微孔到介孔纳米颗粒通过复杂的化学反应固定在所述表面上，而所述微孔到介孔纳米颗粒可控的空间定位是不能实现的。借助于毛细纳米印刷，可以将沸石、mcm⁴¹和sba⁴²组成的纳米颗粒阵列以及由无机氧化物如氧化硅、氧化钛、氧化铝或氧化钽组成的微孔到介孔纳米颗粒，金属和碳材料或mof(“金属有机骨架”)制备在待印刷表面(3)上。在这种情况下，所述纳米颗粒可以具有内在多孔结构^43-45，其含有平行布置的圆柱形孔或三维的连续多孔系统，例如立方孔系统。在一个利用毛细纳米印刷产生期望的微孔到介孔纳米颗粒的优选替代实施方案中，可以印刷合适的溶胶-凝胶溶液。在特别优选地替代实施例中，使用电磁毛细纳米印刷，来控制在毛细纳米印刷过程中在电场的影响下微/介孔相对于待印刷表面(3)的取向。

毛细纳米印刷的另一示例性用途是纳米滴定光刻法，通过毛细纳米印刷产生的墨滴(5)的区域的使用，将其用于进一步对待印刷表面(3)进行光刻和/或形貌结构化(3)。结合毛细纳米印刷和纳米滴定光刻的优点是不再需要根据现有技术制定的对表面(3)进行光刻和/或形貌结构化的必需工艺步骤。因此，例如，可以取代光刻方法如嵌段共聚物光刻，在这种方法的过程中首先以极高的成本生产掩模或模板然后将它们破坏。同样，可以取代包括复杂掩模的转移过程或复杂图案的转移过程的光刻方法。

通过图6a-c示例性地展示出了一种独立的超薄膜的产生，这种超薄膜具有高密度的且直径小于100纳米的连续孔。首先，凭借包括使用氧化或喷金表面(3)的优选替代实施利，通过los毛细纳米印刷技术在表面(3)上沉积体积为几十个仄升的可光聚型聚合物液滴(5)区域。墨滴(5)可以选择性的固化。在另一步骤中，另外的薄膜层(10)覆于表面(3)和墨滴(5)上。举例来说，另外的薄膜层(10)的可为自组装单分子层。特别优选的是可交联的sam，例如联乙炔sams^46,47和/或苯基sams和/或二苯基sams⁴⁸，它们在表面(3)上沉积后会发生交联。接下来可以选择性地进行高温处理，以便增加交联sam的石墨部分所占的比例。墨滴(5)以适当的方法释放。例如，使用一些物理方法，通过超声波、暴露于液体流、在溶剂中溶解、化学分解或热分解。然后从表面(3)除去交联的sam膜。这个尤其可以通过快速变温、完全或部分地蚀刻表面(3)、溶剂溶胀、超声波处理、破坏层(10)和表面(3)之间的化学键(例如用碘蒸气在硫醇存在金sams⁴⁹上的情况下破坏金属-硫键)或通过机械移除而实现。在优选的替代实施方案中，可以使用由诸如结晶氯化钾等可回收的材料组成的易溶解表面(3)。因此，涂层(10)被保持为独立膜，其厚度优选小于50纳米，特别优选小于10纳米，最优选小于5纳米，涂层(10)具有致密多孔区域，其孔直径优选小于500纳米，特别优选小于100纳米，最优选小于50纳米，以及孔之间的最近相邻距离优选小于500纳米且特别优选小于100纳米。比如，所述膜可以具有大于9cm²的面积。以这种方式保持的膜可以以导体形式或半导体形式制备，使得它们具有单组分二叠系选择性，可通过电化学势和/或电化学调节转运选择性来控制。

进一步的讲，依照现有技术许多光刻和或形貌结构化过程需要复杂的自组织过程，以产生自组织结构，这种自组织结构的图案会转移到另外的材料上，而在转移的过程中所述自组织结构会被破坏。这种光刻和/或形貌结构化方法的实例是嵌段共聚物光刻或通过两阶段阳极氧化产生自组织多孔氧化铝，由此生长孔的区域的自组织化在第一次阳极氧化步骤中发生，会持续数小时至几天。然后，在第一次阳极氧化步骤中形成的多孔氧化铝层被蚀刻掉，并且在第二次阳极氧化步骤中，剩余的铝基底中被蚀刻掉的氧化铝层的孔的痕迹，会作为一个核，帮助有组织的六边形阵列的孔的增长^19,20。毛细纳米印刷与纳米滴定光刻技术相结合，一方面替代了耗时的用于产生需要转移图案的自组织步骤，因为图案直接由接触单元(2)的阵列限定。此外，毛细纳米印刷结合纳米滴定光刻技术还会关注在图案转移期间由复杂的自组织步骤产生的自组织结构的破坏情况。

通过毛细纳米印刷结合纳米滴定光刻技术产生的自组织多孔材料通过图6a，d和e中的实例进行了说明。通过毛细纳米印刷技术将墨滴(5)的区域应用在材料(12)上。墨水的组成使得它在材料(12)中、处于墨滴沉积的位置出蚀刻出凹坑(11)。这些凹坑可以作为下一步孔生长步骤中的孔生长的核，因此在由毛细纳米印刷定义的位置处产生孔(13)。例如，如果材料(12)涉及铝，也可以通过毛细纳米印刷定义的孔结构来生产多孔氧化铝。以这种方式，可以避免产生自组织多孔氧化铝的耗时的第一阳极氧化步骤。

例如，如果将一片铝(12)与接触单元(2)的阵列接触，接触单元(2)超过9平方厘米，以一个最近相邻距离为65纳米的六边形阵列排列，并且如果由此将墨滴沉积在铝片(12)上，其具有溶解铝的性质，可以在铝片(12)中形成一个凹坑(11)的阵列，其面积超过9平方厘米，以一个最近相邻距离为65纳米的六边形阵列排列。在随后的阳极氧化步骤中，可以在40v下含有草酸的电解质阳极氧化形成的面积为9平方厘米的氧化铝层中产生孔(13)的区域，且本例中的孔排列成具有约65纳米的最近相邻距离的六边形阵列。所述的孔(13)在作为孔生长的核的凹坑(11)的位置形成。这个例子中的孔(13)的直径优选为35纳米，长度优选为1微米以上，特别优选为10微米以上，最优选为100微米以上。在一片铝(12)中的凹坑(11)以这样一种方式排列，凹槽(11)形成具有最近相邻距离的六边形区域，其对应于最近的相邻距离以至少一个自组织阳极氧化方式进行调整，在孔之间产生自组织多孔氧化铝，这是非常有利的。如果基底(1)的和接触单元(2)单片层组合体上的接触单元(2)的排列以这样的方式实现，这种方式具有单晶有序度，通过毛细纳米印刷获得的多孔氧化铝中孔隙的排列可以具有比在自组织多孔氧化铝中更高的有序度。

如图7中的示例所示，毛细纳米印刷可以与金属辅助蚀刻硅结合，^50-54以产生多孔硅或硅纳米线阵列。在优选的替代实施例中，用毛细纳米印刷技术可实现硅片的整个表面(14)一步打印。依照现有技术当生产多孔硅或硅纳米线时，掩模是必需的，根据现有技术在金属辅助蚀刻硅的过程中它们又会依次被破坏，使用毛细纳米印刷与金属辅助蚀刻技术相结合的方法则解决了这样的问题。这种牺牲掩模的例子有单层胶体⁵¹，嵌段共聚物掩模⁵³或超薄纳米多孔氧化铝层⁵⁴，其产生和/或转移与巨大的成本呈正相关。多孔硅可以根据本发明制备，例如通过施加在硅晶片(14)上的墨滴(5)的阵列的毛细纳米印刷制备，由此墨水中含有至少一种金属的前驱体化合物，这种前驱体适用于金属辅助蚀刻。然后将适用于金属辅助蚀刻的金属前驱体化合物转化为所述的金属。结果，在硅晶片(14)上获得金属纳米粒子(15)阵列，由此金属纳米颗粒(15)的位置由基底(1)和接触单元元(2)的单片层组合体中的接触单元(2)的排列方式限定(图7a)。金属纳米粒子(15)的阵列优选由金属的纳米颗粒如金，银，铂和钯组成。更优选地，金属纳米粒子(15)阵列具有小于100纳米的最临近距离，特别优选小于60纳米；金属纳米粒子(15)阵列的直径优选小于100纳米，特别优选小于60纳米，最优选小于30纳米。通过金属辅助蚀刻在金属纳米颗粒(15)的硅晶片(14)位置产生孔(图7b)。

硅纳米线尤其可以通过以下方式产生：首选通过毛细纳米印刷将墨水(5)阵列施加在硅晶片(14)上，由此所述墨滴可以选择性地固化(图7c)。随后，使用合适的方法在硅晶片(14)上涂覆适合于金属辅助蚀刻的金属(图7d)。这种金属优选地选自金，银或铂。随后的金属辅助蚀刻导致与金属(16)直接接触的硅溶解，注意的是，在墨滴(5)的位置处硅晶片(14)和金属(16)之间是没有直接接触的。因此，直径优选小于100纳米，特别优选小于50纳米，最优选小于20纳米的，以及长度优选大于100纳米，特别优选大于1000纳米的，最优选大于2微米的硅纳米线仍然停留在墨滴(5)的位置(图7e)。在可选性的实施例中，基底(1)和接触单元(2)的组合具有六边形的接触单元(2)区域，其最邻近距离为100纳米，表面密度为每平方微米130个接触单元(2)。在该实施例中，选择合适方法固化，使用毛细纳米印刷技术，可以在硅晶片(14)上获得一个最临近距离为100纳米，表面密度为每平方微米130个墨滴(5)的墨滴(5)区域，预先从天然氧化物中释放出来。在下一步骤中，通过合适的方法将适用于金属辅助蚀刻的金属(16)构成的膜施加在硅晶片(14)上。在所述实施例中，通过随后的金属辅助蚀刻获得的硅纳米线形成一个具有100纳米的最临近距离和表面密度每平方微米130个的六边形区域。

通过图8a中的示例说明了纳米滴配置中的高通量实验室的原理。为了生产纳米液滴的高通量实验室，首先通过毛细纳米印刷将墨滴印刷在表面(3)上。表面(3)优选地使用一种材料，这种材料在电磁辐射的选定波长范围内是透明的。在优选地替代实施方案中，通过lil毛细纳米印刷沉积墨滴阵列。优选地，液体中的基质液体(6)和/或固化状态覆盖表面(3)在电磁辐射的选定波长范围内是透明的。基质液体(6)可以保持液态或固化。结果，可以获得包封的高密度墨滴(5)区域。

优选地，包封的液滴(5)形成致密的阵列，所以在光学显微镜下可以看到液滴被溶解了。在高通量实验室关于纳米滴阵列的研究中，其中的优选实例，选择位于包封墨滴(5)的最近邻距离为400纳米和700纳米之间。用于微观观察单滴墨水的方法包括共聚焦激光扫描显微镜，荧光显微镜或全内反射荧光显微镜(tirf)，这些方法的优点在于分解各个墨滴时可以连续地或平行地观察到大量不同的墨滴。诸如单分子光谱和荧光相关光谱的方法也可以用于研究单独的液滴。以这种方式，可以在更长的时间内观察到单独墨滴中的分析物分子，并且可以重复或者平行的对这些墨滴进行观察。如图8a所示，图8a以示例性方式示出了如何将特定包封墨滴定位在共焦激光扫描显微镜的焦点体积(17)中，并且在这种扫描模式下可以长时间观察到所述墨滴同时也可以观察到大量的墨滴。

包封的墨滴(5)可以用作纳米化学整体研究的纳米反应器平行区域，或者在分析分子的动力学或荧光的平行综合研究时用作纳米容器的平行区域，例如，可以印刷含有一种或几种分析物分子的墨水，从而可以以有利的方式选择分析物分子的浓度，使得一个分析物分子平均的包含在一个墨滴中。该实施例以超过现有技术的有利方式允许大尺度的平行观察溶解的单个分子。可以想象的是，通过液体或固化的基质液体运输过程向墨滴(5)区域中的单个墨滴供应至少一种物质，并且可以使用合适的方法观察到所述至少一种物质供应到墨滴中时发生的变化。同样地可以想到，包含在墨滴中的至少一种物质通过运输过程被全部或部分转移到液体或固化的基质液体(6)中，并且由于在所述的转移过程会发生一定变化，因此可以用合适的方法检查到。优选地，与墨滴(5)接触的待印刷表面(3)是具有催化活性的。例如，可以想象的是表面(3)材料如果由氧化钛或涂覆有氧化钛组成，则可以说具有光催化活性。以这种方式可以研究如何在平行排列的墨滴中选择染料分子进行漂白。它可以通过使用纳米液滴的高通量实验室来表征具有高产量的表面催化活性。可以同样想象的是，利用纳米液滴的高通量实验室可以观察染料分子荧光的时间依赖性，染料分子的透射偶极矩的三维取向或旋转运动扩散，所选择分子的分子动力学以及可逆或不可逆的异构化，如光学异构化。优选地，这样的观察以这样一种方式实现：一方面在特定分析物分子上实现，每种情况都包含在墨滴中，但另一方面，这些结果在许多不同的墨滴上可以平行或连续的观察到。

高通量芯片实验室允许平行单分子在大尺度上检测分析物分子，且可以通过在表面(3)上沉积墨滴(5)区域来产生，由此墨滴可通过如蒸发挥发性组分而固化，同时固化的墨滴会优选在表面(3)上形成点状涂层(18)，高通量芯片实验室的原理如图8b所示。形成所述点状涂层(18)的优选实施例包括通过共价键或通过氢键或通过静电相互作用将所述点状涂层(18)的组成材料与表面(3)相结合，其可以以范德华相互作用的形式存在/或以带电粒子或带电表面之间的相互作用的形式存在。在可选实施例中，表面(3)的最上层由金或羟基组成，点状涂层(18)的组成材料可以通过硫醇基团、硅烷基团、卤代硅烷基团、烷基硅烷基团、膦酸酯基团、1-烯基连接到表面(3)。此外，点状涂层(18)的组成材料含有至少一个不与表面(3)形成任意键的官能团，或至少两个另外的官能团的组合，在任意情况下都不会与表面形成任意键(3)。不与表面(3)形成任意键的所述官能团可以选自如烷基、烷基衍生物、烯基、炔基、苯基、苯基衍生物、卤烷基、卤芳基、羟基、羰基、醛基、羧基、酮醇、碳酸盐、乙醚基、脂基、烷氧基、过氧基、乙缩醛、半缩醛基、氨基、胺基、亚氨基、亚胺基、叠氮基、偶氮基、氰酸酯基、硝酸基、氮基、亚硝酸基、硝基、亚硝基、吡啶基、硫醇基、硫化物基、二硫化物基、亚砜基、磺酰基、亚磺基、磺酸基、硫氰酸盐、硫酸基、硫酸脂基、磷化氢基、磷酸酯基、磷酸基等。

点状涂层(18)组成的材料可以形成如sam(“自组装单层”)。此时点状涂层(18)优选具有小于100纳米，特别优选小于50纳米，最优选小于20纳米的直径。在高通量芯片实验室的优选实施例中，选择点状涂层(18)之间的最临近距离在400纳米和700纳米之间，使得在任意情况下各个点状涂层(18)可以通过光学显微镜溶解。分解各个点状涂层对于点状涂层(18)整体的光学研究是非常有利的，例如可以使用共聚焦激光扫描显微镜、荧光显微镜或全内反射荧光显微镜进行光学研究。因此，大量被分解成单个分子的独立过程可以连续或平行的观察。还可以想象的是使用光栅探针显微镜方法来观察点状涂层(18)上键合或固定过程。

如对于每个点状涂层(18)而言，在任意情况下，分析物分子都可以通过合适的方法固定。然而，同样可以想到，对于每个点状涂层(18)，都可以固定好几个分析物分子。分析物分子可以通过非特异性吸附来进行固定，如可以在分析物分子的非特异性吸附基础上来操作预浓缩传感器，因此每个点状涂层(18)上固定的分子数目可以通过荧光强度检测出来。类似地，可以想象的是，点状涂层(18)以化学或生物化学方式被修饰，使得选择的分析物分子特异性地结合到点状涂层(18)上，点状涂层(18)可以通过例如亲和标签，抗原或抗体进行修饰。

在高通量芯片实验室优选实施例中，可以防止非特异性吸附。高通量芯片实验室可用于免疫测定或用于研究抗原抗体亲和力。在高通量芯片实验室的可替代实施例中，任意情况下每个点状涂层(18)的抗体或抗原的固定化都称为“定点”式⁵⁵的发生。

以上所有都已经描述了本发明的特点，对于在各种实施例中实施本发明，单独的或者组合式的附图是必不可少的。

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