DPN(DipPenNanolithography)的工作原理和基本用途

1、美國(guó)NanoInk-DPN納米制備系統(tǒng)HAnOIIMDPN(DipPenNanolithography)是美國(guó)西北大學(xué)的Mirkin教授小組和Nanoink公司開(kāi)發(fā)的基于原子力顯微鏡的納米刻蝕技術(shù)，國(guó)內(nèi)又稱(chēng)作浸蘸筆納米加工刻蝕技術(shù)。通過(guò)對(duì)被轉(zhuǎn)移材料或物質(zhì)的精確控制，可以在襯底表面構(gòu)造出任意的納米結(jié)構(gòu)。隨著與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，DPN逐漸發(fā)展為一種操作簡(jiǎn)單的納米刻蝕技術(shù)。作為全球唯家擁有DipPenNanolithography專(zhuān)利技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)DPN)的儀器制造商迄今為止美國(guó)Nanoink公司已經(jīng)取得了多達(dá)160項(xiàng)與DPN相關(guān)的專(zhuān)利。經(jīng)過(guò)多年的潛心研發(fā)，Nanolnk充分挖掘了DPN技術(shù)在納米科技領(lǐng)域

2、的巨大應(yīng)用前景，推出了基于DPN技術(shù)的多功能臺(tái)式納米加工與刻蝕系統(tǒng)DPN-5000和NLP-2000。DPN技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：吸附在原子力顯微鏡(AFM)針尖上的并與基底存在化學(xué)作用力的墨水”分子，通過(guò)凝結(jié)在針尖與基底間水滴的毛細(xì)管作用和表面張力，逐漸轉(zhuǎn)移到基底表面上以實(shí)現(xiàn)納米模板的可控制作。因此，DPN是一種簡(jiǎn)單方便的從AFM針尖到基底傳輸分子的方法。DPN技術(shù)可在納米尺度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多組分的可控組裝,其分辨率高,對(duì)樣品需求量少,破壞作用小。墨水分子可為多種有機(jī)小分子、有機(jī)染料、蛋白質(zhì)分子、DNA、硅烷類(lèi)試劑、導(dǎo)電聚合物、無(wú)機(jī)納米粒子、導(dǎo)電金屬“墨水”或無(wú)機(jī)鹽。DPN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：自動(dòng)化快速點(diǎn)印5

3、0nm到10pm大小的圖案點(diǎn)可同時(shí)點(diǎn)印幾種不同的材料“墨水”分子可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求隨時(shí)改變圖案大小及設(shè)計(jì)常溫常壓操作，點(diǎn)印過(guò)程不會(huì)對(duì)生物分子造成損傷可使用1-55000個(gè)“筆”尖同時(shí)工作以納米級(jí)精確度將材料點(diǎn)印基底上指定位置DPN-5000系統(tǒng)中配備有AFM成像系統(tǒng)，與inkCADTM軟件協(xié)同使用，可以精確的在襯底表面構(gòu)造任何的圖形或結(jié)構(gòu)；一維或二維“可控”針尖序列可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的選擇性沉積！DPN-5000系統(tǒng)的配置：DPN-5000系統(tǒng)主要配備有：高精度DPN掃描臺(tái)、InkCAD4.0軟件、極低噪音LFM和AFM掃描成像系統(tǒng)、新型DPN操作臺(tái)和光學(xué)系統(tǒng)、減震系統(tǒng)、LinuxDPN控制器和E

4、-腔體環(huán)境控制系統(tǒng)等。選件包括：定制的InkLibrary”配方、2DPrintArray針尖、可控”P(pán)en序列針尖等。DPN5000系統(tǒng)是一個(gè)納米圖案制造的全功能的專(zhuān)業(yè)的儀器，可以應(yīng)用不同的材料點(diǎn)印出納米尺寸的精確度的圖案。DPN-5000系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)：可用于沉積的材料和襯底基板種類(lèi)眾多（有機(jī)分子、生物分子、無(wú)機(jī)材料顆粒等）；利用InkCADTM技術(shù)完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、沉積、定位與掃描過(guò)程，定位準(zhǔn)確、精度極高；配有原子力顯微鏡系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)觀測(cè)沉積過(guò)程；自動(dòng)對(duì)環(huán)境溫度與濕度精確控制；可同時(shí)完成多種材料和多層復(fù)雜結(jié)構(gòu)的沉積；操作與維護(hù)極其簡(jiǎn)單；工作效率與微結(jié)構(gòu)制備速率極高；DPN5000的應(yīng)用領(lǐng)域

5、：納米結(jié)構(gòu)加工與刻蝕工藝；直接刻蝕或沉積材料到襯底表面,如應(yīng)用于制作微流通道元件；基于針尖輔助的單分子合成；將DNA,蛋白質(zhì)等生物分子排列成任意形狀或陣列，如應(yīng)用于制作納米蛋白質(zhì)芯片或細(xì)胞分化研究用蛋白質(zhì)圖案基板；將目標(biāo)分子準(zhǔn)確的放置到已有的模板或微結(jié)構(gòu)中,如應(yīng)用于制作生物傳感器；NAWB1QINEBUNGAppicdHmiuhons和nanbiBwIcDljDPNw!anndviuaKmiceDXnHUfaitarr.s-_-_,BIOMAKHIALSPnntbamilDiiDsMsubidllulifccnl.j.LZAnrunrittruh，rCELLBIOLOGYPre匚舌ncEtro

6、iDlccliMiCfamiiOiMifiMPATTERNSnailmDlecultsbiDmcculas,pDhnTlB.4rtdflillDinjClBINAWB1QINEBUNGAppicdHmiuhons和nanbiBwIcDljDPNw!anndviuaKmiceDXnHUfaitarr.s-_-_,BIOMAKHIALSPnntbamilDiiDsMsubidllulifccnl.j.LZAnrunrittruh，rCELLBIOLOGYPre匚舌ncEtroiDlccliMiCfamiiOiMifiMPATTERNSnailmDlecultsbiDmcculas,pDhnTlB.

7、4rtdflillDinjClBISENSORSiDXETEDrs,ch口mii:ocropillafl.iiiiliianowirBi寵;NLP-2000系統(tǒng)中配備有高分辨的光學(xué)顯微鏡，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)目標(biāo)分子的沉積過(guò)程。同時(shí)，二維針尖序列中含有多達(dá)幾千個(gè)的針尖，可以將目標(biāo)分子以相同的結(jié)構(gòu)，在襯底表面進(jìn)行大規(guī)模的快速沉積！NLP-2000系統(tǒng)的配置：NLP-2000系統(tǒng)主要應(yīng)用于大范圍、快速納米加工與刻蝕，配備有:高精度DPN納米加工與刻蝕操作臺(tái)、高分辨光學(xué)成像系統(tǒng)、E-腔體環(huán)境控制系統(tǒng)、NLP專(zhuān)用軟件、減震系統(tǒng)等。NLP2000系統(tǒng)是一個(gè)非常友好易操作的臺(tái)式納米制備平臺(tái)，可以用于納米和微米尺寸的圖案用于一系列研究，包括各種納米顆粒和生物分子。NLP-2000系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)：可同時(shí)構(gòu)建數(shù)種不同的蛋白質(zhì)分子或藥物所形成的圖案研究者可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求隨時(shí)改變圖案大小及設(shè)計(jì)以納米級(jí)別的精確度將微量蛋白質(zhì)分子或藥物置放到基底上的指定位置可同時(shí)使用1個(gè)到55000個(gè)筆尖同時(shí)工作，高通量運(yùn)行自動(dòng)化快速點(diǎn)印，構(gòu)建100nm到10pm大小的圖案點(diǎn)最大點(diǎn)印面積40mmx40mm區(qū)域常溫常壓下操作，點(diǎn)印過(guò)程不會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)造成損壞NLP-2000系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域：細(xì)胞工程(CellEn