[发明专利]有机纳米结构阵列的形成

说明书

发明领域和背景

本发明在一些实施方案中涉及纳米结构，更具体但不限于涉及肽 纳米结构。

肽纳米结构及其各种应用描述于国际专利申请公布 WO2O04/052773、WO2004/060791、WO2005/000589、WO2006/027780 和WO2006/013552，这些专利均转让给本申请的同一受让人，并且全 文通过引用结合到本文中。

肽纳米结构一般可具有碳纳米管的很多超微结构和物理相似性。 已知的肽纳米结构通过芳族二肽(如二苯丙氨酸)的自装配制备。装配的 二肽形成具有微米级持续长度的各种结构的有序装配体。

对于工业应用，从成本、制备手段和可用性的观点，自装配的肽 纳米结构比碳纳米管有利。另外，由于其生物相容性、化学柔韧性和 通用性、生物识别能力和容易合成，可用肽纳米结构作为生物纳米技 术的有机构建组件[Reches，M.和Gazit，E.，Castingmetalnanowires withindiscreteself-assembledpeptidenanotubes(在离散的自装配肽纳米 管内流延金属纳米线)，Science300，625-627(2003)]。

现已提出在多种技术应用中使用肽纳米结构，如微电子、磁性记 录系统、化学传感器、显示系统、存储介质、电子发射光刻和热电系 统。

发明概述

本发明一些实施方案的一个方面涉及一种纳米结构阵列，所述纳 米结构阵列包括以有序排列安排的许多伸长的有机纳米结构。在本发 明的各种示例性实施方案中，伸长的有机纳米结构一般相互平行对 齐。在一些实施方案中，纳米结构一般在基体上垂直安排。在其他实 施方案中，纳米结构一般平行于基体安排。

本发明一些实施方案的一个方面涉及适用于制备纳米结构阵列的 方法。

根据本发明的一些实施方案，在基体上分配溶于挥发性有机溶剂 的有机单体。在本发明的一些实施方案中，将挥发性有机溶剂选择成 允许在蒸发前有机单体在溶液中分散。在有机单体自装配的条件产生 时，使溶剂蒸发，而有机单体以自装配形式保留在基体上。在本发明 的一些实施方案中，一旦溶剂蒸发，就会在基体上形成伸长的有机纳 米结构，一般垂直于基体。

根据本发明的一些实施方案，在有机单体自装配成伸长的有机纳 米结构和通过纳米颗粒自涂覆伸长的有机纳米结构的条件下，温育 (incubating)有机单体和纳米颗粒。在本发明的各种示例性实施方案 中，纳米颗粒响应力场。例如，纳米颗粒可以为磁性纳米颗粒，在此 情况下，力场优选为磁场。纳米颗粒可带电荷，在此情况下，力场优 选为电场。将力场施加到经涂覆的纳米结构上，例如以使纳米结构一 般相互平行对齐。

在本发明的一些实施方案中，使有机单体和/或纳米结构带电荷。 优选选择单体和/或基体，以在纳米结构之间并且任选在纳米结构和基 体之间建立排斥力。例如，可使纳米结构的外壁带正电荷。此构型可 有利于形成一般垂直于平面的纳米结构阵列。

在本发明的各种示例性实施方案中，有机纳米结构为肽纳米结 构。在本发明的一些实施方案中，肽纳米结构各自包括包含2至15个 氨基酸残基的肽。例如，一种或多种肽可以为二肽，如但不限于苯丙 氨酸-苯丙氨酸二肽。在一些实施方案中，肽包含一个或多个芳族氨基 酸残基。例如，一种或多种肽可基本由芳族氨基酸残基组成。在一些 实施方案中，一种或多种肽为封端修饰的肽。在一些实施方案中，一 种或多种肽纳米结构包括与其连接的官能团。

本发明实施方案的纳米结构阵列可以集成并用于很多应用，包括 但不限于多阵列传感器、场发射装置、纳米机械系统、纳米电机械系 统和纳米流体系统。

因此，例如本发明实施方案的纳米结构阵列可用于场效应晶体管 (FET)，其中纳米结构阵列可作为例如连接源极和漏极的通道。其中纳 米结构垂直于FET的其他电极对齐的实施方案特别有利。

本发明实施方案的纳米结构阵列也可在集成电路芯片中作为多个 导体的导电层。导电层可以构造为例如其中一个或多个亚层包括定向 纳米结构的多个亚层的堆叠层。不同的亚层可包括朝向不同方向的纳 米结构。