(57)【要約】  クロモニック材料でナノ構造を形成する方法を開示する。方法は、クロモニック溶液で基板表面をコーティングしてクロモニック層を形成する工程と、水の少なくとも一部分を除去して乾燥クロモニック層を形成する工程と、乾燥クロモニック層を有機溶媒に曝露して乾燥クロモニック層内にチャネルのパターンを形成する工程とを含む。クロモニック溶液は、クロモニック材料と水とを含む。材料をチャネル内に堆積させて、ナノ構造のパターンを形成することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロモニック材料及び水を含むクロモニック溶液で基板表面をコーティングして、クロモニック層を形成する工程と、
前記クロモニック層から水の少なくとも一部分を除去して、乾燥クロモニック層を形成する工程と、
前記乾燥クロモニック層を有機溶媒に曝露して、前記乾燥クロモニック層内にチャネルのパターンを形成する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記チャネルのパターン内に堆積材料を配置して、前記基板表面に付着したナノ構造のパターンを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記配置する工程は、前記チャネルのパターン内に金属を配置して、前記基板表面に付着した金属ナノ構造のパターンを形成する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記配置する工程の前に前記乾燥クロモニック層内の前記チャネルのパターンを洗浄する工程をさらに含み、前記洗浄はプラズマ処理を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記基板表面から前記乾燥クロモニック層を除去する工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記除去する工程は、水を含む溶媒によって前記基板表面から前記乾燥クロモニック層を溶解する工程を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記曝露する工程は、前記乾燥クロモニック層を親水性有機溶媒に曝露して、前記乾燥クロモニック層内にチャネルのパターンを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記曝露する工程は、アルコールを含む有機溶媒に前記乾燥クロモニック層を曝露して、前記乾燥クロモニック層内にチャネルのパターンを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記曝露する工程は、ケトンを含む有機溶媒に乾燥クロモニック層を曝露して、前記乾燥クロモニック層内にチャネルのパターンを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記曝露する工程は、前記クロモニック材料を溶解しない有機溶媒に前記乾燥クロモニック層を曝露して、前記乾燥クロモニック層内にチャネルのパターンを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記曝露する工程は、前記乾燥クロモニック層を有機溶媒に曝露して、前記乾燥クロモニック層内に１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均チャネル幅を有するチャネルのパターンを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記曝露する工程は、前記乾燥クロモニック層を有機溶媒に曝露して、５００ナノメートル〜３マイクロメートルの範囲の平均チャネル深さ、１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均チャネル幅、及び５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有するチャネルのパターンを前記乾燥クロモニック層内に形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記配置する工程は、前記チャネルのパターン内に堆積材料を配置して、１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅を有するナノ構造のパターンを形成する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記配置する工程は、前記チャネルのパターン内に金属を配置して、１０ナノメートル〜２５０ナノメートルの範囲の平均ナノ構造高さ、１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅、及び５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有する金属ナノ構造のパターンを形成する工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記チャネルのパターンは、平行又はほぼ平行な複数のチャネルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記コーティングする工程は、基板表面をクロモニック溶液でコーティングしてクロモニック層を形成する工程を含み、前記クロモニック溶液は、クロモニック材料と、水溶性分子と水とを含み、前記水溶性分子は、前記クロモニック材料及び水とともに均一相を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記曝露する工程は、前記乾燥クロモニック層を不連続な有機溶媒コーティングに曝露して、前記乾燥クロモニック層内に対応する不連続のチャネルのパターンを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
第１のクロモニック材料及び水を含む第１のクロモニック溶液で基板表面をコーティングして、第１のクロモニック層を形成する工程と、
前記第１のクロモニック層から水の少なくとも一部分を除去して、第１の乾燥クロモニック層を形成する工程と、
前記第１の乾燥クロモニック層を第１の有機溶媒に曝露して、前記第１の乾燥クロモニック層内に第１のチャネルのパターンを形成する工程と、
前記第１のチャネルのパターン内に第１の堆積材料を配置して、第１のナノ構造のパターンを形成する工程と、
前記基板表面から前記第１の乾燥クロモニック層を除去して、第１のナノ構造化された基板を形成する工程と、
第２のクロモニック材料及び水を含む第２のクロモニック溶液で前記第１のナノ構造化された基板をコーティングして、第２のクロモニック層を形成する工程と、
前記第２のクロモニック層から水の少なくとも一部分を除去して、第２の乾燥クロモニック層を形成する工程と、
前記第２の乾燥クロモニック層を第２の有機溶媒に曝露して、前記第２の乾燥クロモニック層内に第２のチャネルのパターンを形成する工程と、
前記第２のチャネルのパターン内に第２の堆積材料を配置して、第２のナノ構造のパターンを形成する工程と、
前記基板表面から前記第２の乾燥クロモニック層を除去して、第２のナノ構造化された基板を形成する工程と、を含む方法。
【請求項１９】
前記第１のチャネルのパターンは、第１の平行又はほぼ平行な複数のチャネルを含み、前記第２のチャネルのパターンは、第２の平行又はほぼ平行な複数のチャネルを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の堆積材料を配置する工程は、前記第１のチャネルのパターン内に前記第１の堆積材料を配置して、第１の長手方向の配向を有する第１のナノ構造のパターンを形成する工程を含み、前記第２の堆積材料を配置する工程は、前記第２のチャネルのパターン内に前記第２の堆積材料を配置して、第２の長手方向の配向を有する第２のナノ構造のパターンを形成する工程を含み、前記第２の長手方向の配向は、前記第１の長手方向の配向と平行又はほぼ平行である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の堆積材料を配置する工程は、前記第１のチャネルのパターン内に前記第１の堆積材料を配置して、第１の長手方向の配向を有する第１のナノ構造のパターンを形成する工程を含み、前記第２の堆積材料を配置する工程は、前記第２のチャネルのパターン内に前記第２の堆積材料を配置して、第２の長手方向の配向を有する第２のナノ構造のパターンを形成する工程を含み、前記第２の長手方向の配向は、前記第１の長手方向の配向と非平行である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の堆積材料を配置する工程は、前記第１のチャネルのパターン内に前記第１の堆積材料を配置して、第１の長手方向の配向を有する第１のナノ構造のパターンを形成する工程を含み、前記第２の堆積材料を配置する工程は、前記第２のチャネルのパターン内に前記第２の堆積材料を配置して、第２の長手方向の配向を有する第２のナノ構造のパターンを形成する工程を含み、前記第２の長手方向の配向は、前記第１の長手方向の配向と直交又はほぼ直交する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の堆積材料を配置する工程は、前記第１のチャネルのパターン内に第１の金属材料を配置して、１０ナノメートル〜２５０ナノメートルの範囲の平均ナノ構造高さ、１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅、及び５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有する第１の金属ナノ構造のパターンを形成する工程を含み、前記第２の堆積材料を配置する工程は、前記第２のチャネルのパターン内に第２の金属材料を配置して、１０ナノメートル〜２５０ナノメートルの範囲の平均ナノ構造高さ、１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅、及び５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有する第２の金属ナノ構造のパターンを形成する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本出願は、本明細書に参考として組み込まれる２００６年１月２６日に出願された同時係属中の米国仮出願第６０／７４３，１７５号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、クロモニックスの分野に関する。特に、本開示は、クロモニック材料を使用してナノ構造を形成する方法に関する。
【０００３】
機能材料のパターン層は、電気コンポーネント製造並びにその他の用途で使用される。例えば、そのような材料の多層の異なるパターン層が、液晶ディスプレイなど、フラットパネルディスプレイの製造で使用される。アクティブマトリックス液晶ディスプレイは、互いにある角度で交差し、それによって複数の交差点を形成する、アドレスラインの複数の横列及び縦列を含む。
【０００４】
リソグラフィ技術を使用して小さな構造を作り出すが、サイズドメインがナノスケール範囲へと移行するにつれて、ナノ構造のためのリソグラフィ技術の使用を制限し得る重要な技術的課題が生じる。
【０００５】
ナノ構造を構築するために使用される他の方法は、セルフアセンブリである。分子セルフアセンブリは、外部源からの誘導（guidance）又は管理（management）のない分子のアセンブリである。多くの生物学的システムは、セルフアセンブリを使用して、例えば、細胞内の脂質二重層膜など、様々な分子及び構造をアセンブルする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１つの有用なナノ構造は、ナノワイヤである。ナノワイヤは、機能的なナノスケールデバイスのアセンブリのための魅力あるビルディングブロックを表し、従来のリソグラフィベースの製作の基本的及び経済的限界を克服することができる。ナノワイヤは、ナノエレクトロニクス及びフォトニクスで利用するためのビルディングブロックとしての可能性を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、クロモニック材料を使用してナノ構造を形成する方法に関する。第１の方法は、クロモニック溶液で基板表面をコーティングしてクロモニック層を形成する工程を含む。クロモニック溶液は、クロモニック材料と水とを含む。方法は、クロモニック層から水の少なくとも一部分を除去して、乾燥クロモニック層を形成する工程と、乾燥クロモニック層を有機溶媒に曝露して、乾燥クロモニック層内にチャネルのパターンを形成する工程とをさらに含む。
【０００８】
他の方法は、第１のクロモニック溶液で基板表面をコーティングして、第１のクロモニック層を形成する工程を含む。クロモニック溶液は、クロモニック材料と水とを含む。方法は、第１のクロモニック層から水の少なくとも一部分を除去して、第１の乾燥クロモニック層を形成する工程と、第１の乾燥クロモニック層を第１の有機溶媒に曝露して、第１の乾燥クロモニック層内に第１のチャネルのパターンを形成する工程と、第１のチャネルのパターン内に第１の堆積材料を配置して、第１のナノ構造のパターンを形成する工程と、基板表面から第１の乾燥クロモニック層を除去して、第１のナノ構造化された基板を形成する工程とをさらに含む。方法は、第２のクロモニック溶液で第１のナノ構造化された基板をコーティングして、第２のクロモニック層を形成する工程をさらに含む。第２のクロモニック溶液は、第２のクロモニック材料と水とを含む。第２のクロモニック層形成後、方法は、第２のクロモニック層から水の少なくとも一部分を除去して、第２の乾燥クロモニック層を形成する工程と、第２の乾燥クロモニック層を第２の有機溶媒に曝露して、第２の乾燥クロモニック層内に第２のチャネルのパターンを形成する工程と、チャネルのパターン内に第２の堆積材料を配置して、第２のナノ構造のパターンを形成する工程と、基板表面から第２の乾燥クロモニック層を除去して、第２のナノ構造化された基板を形成する工程とをさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
基板表面上にチャネルの配列又はパターン並びにナノ構造のパターンを作り出す方法について説明する。チャネル及びナノ構造のパターンは、クロモニック材料を使用して調製する。より具体的には、化学処理によってクロモニック材料を含有する層内にチャネルを形成することができる。チャネルは、層内の空隙であり、しばしばクロモニック材料側壁と基板底面とによって画定される。チャネルのパターンは、平行又はほぼ平行な複数のチャネルを含むことができる。堆積材料をチャネル内に堆積して、ナノ構造のパターンを形成することができる。ナノ構造のパターンは、平行又はほぼ平行な複数のナノ構造を含むことができる。次いで、クロモニック層を選択的に除去して、平行又はほぼ平行な複数のナノ構造を残すことができる。本明細書に記載の方法は、コーティングプロセスを提供してナノ構造を形成するので、今では経済的な方式で比較的大きな表面積にわたってこれらのナノ構造を作り出すことが可能である。
【００１０】
次に定義する用語については、別の定義が特許請求の範囲中、或いは本明細書中のいずれかの場所で与えられない限り、これらの定義が適用されるものとする。
【００１１】
用語「クロモニック材料」（又は「クロモニック化合物」）は、様々な親水基によって取り囲まれた疎水性コアの存在によって典型的に特徴付けられる多重環分子を指す（例えば、アットウッド・Ｔ．Ｋ．（Attwood, T.K.）及びライドン・Ｊ．Ｅ．（Lydon, J.E.）、分子結晶・液晶（Molec. Crystals Liq. Crystals）、１０８，３４９（１９８４）を参照）。疎水性コアは、芳香族及び／は非芳香族環を含有できる。溶液中にある場合、これらのクロモニック材料は、長距離秩序によって特徴付けられるネマチック秩序化状態に凝集する傾向がある。
【００１２】
用語「ナノ構造」は、１マイクロメートル未満の高さ及び幅を有する構造を指す。
【００１３】
端点による数の範囲の列挙には、その範囲内に包含される全ての数が含まれる（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。
【００１４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、「又は」という用語は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない場合は、一般に「及び／又は」を含む意味で用いられている。
【００１５】
特に指示がない限り、明細書及び添付特許請求の範囲に使用されている成分の量、性質の測定等を表す全ての数は、全ての例において、用語「約」により変更されることを理解されたい。したがって、特に指示がない限り、明細書及び添付特許請求の範囲に記載の数値的パラメータは、本発明の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の性質に応じて変化する近似値である。最低限でも、特許請求の範囲への同等物の原則の適用を限定する試みとしてではなく、少なくとも各数値的パラメータは、報告された有効数字の数を考慮して、通常の四捨五入の適用によって解釈されなければならない。本発明の広範囲で示す数値的範囲及びパラメータは、近似値であるが、具体例に記載の数値は可能な限り正確に報告する。しかしながら、いずれの数値もそれらの各試験測定値において見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本来含有する。
【００１６】
あらゆるクロモニック材料が、本明細書に記載の方法で有用であり得る。クロモニック相を形成する化合物は、当該技術分野において既知であり、それらには、例えば、染料（例えば、アゾ染料及びシアニン染料）、並びにペリレン（例えば、カワサキ（Kawasaki）ら、ラングミュア（Langmuir）、１６，５４０９（２０００）、又はライドン・Ｊ（Lydon, J.）、コロイドと界面科学（Colloid and Interface Science）、８，４８０（２００４）参照）が挙げられる。有用なクロモニック材料の代表的な例としては、ジ−及びモノ−パラジウムオルガニル、スルファモイル置換銅フタロシアニン、及びヘキサアリールトリフェニレン（hexaaryltryphenylene）、葉酸（例えば、ボナッジ（Bonazzi）ら、応用化学国際版英語（Angew. Chem. Int. Ed. Eng.）、３２２４８（１９９３）参照）、クロモリンナトリウム塩、並びにそれらの誘導体が挙げられる。
【００１７】
多くの実施形態では、クロモニック材料或いはクロモニック分子は、一価又は多価のカチオンと結び付くことのできる１つを超えるカルボキシ官能基を含有する非ポリマー分子である。カルボキシ基は、芳香族（例えば、カルボキシフェニル）又はヘテロ芳香族官能基に直接結合してもよいが、これが必要なわけではない。クロモニック分子が、１つを超える芳香族又はヘテロ芳香族官能基を有するときは、カルボキシ基を、典型的に、各芳香族又はヘテロ芳香族基が、直接結合されたカルボキシ基を１つ以下有するように配置する。
【００１８】
一部の実施形態では、クロモニック分子は、少なくとも１つの形式正電荷を含有する。例えば、クロモニック分子は、双性イオン性、すなわち、少なくとも１つの形式正電荷と少なくとも１つの形式負電荷とを帯びていてよい。一部のクロモニック分子では、負電荷は、その塩基形態にあるカルボキシ基など、水素原子が解離した酸性基によって担われる（すなわち、−ＣＯＯ−）。負電荷は、存在する多数のカルボキシ官能基によって担われることができ、その結果、クロモニック分子の適正な表現は、２つ又はそれ以上の共鳴構造或いは構造異性体を有する。
【００１９】
一部の実施形態では、クロモニック分子は、以下の式Ｉの構造をもつトリアジン誘導体を含む。
【００２０】
【化１】
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【００２１】
式Ｉの化合物は、化合物のトリアジン中心へのアミノ結合に対してパラであるカルボキシ（−ＣＯＯＨ）基の配向を有する。上述のように、クロモニック分子は、中性であるが、例えば、水素原子がカルボキシ基の１つから解離し、トリアジン環内の窒素原子の１つ又はアミノ結合の１つと結び付いている場合、該クロモニック分子は、双性イオン又はプロトン互変異性体などの代替形態で存在してもよい。クロモニック分子はまた、塩であってもよい。カルボキシ基はまた、以下の式ＩＩに示されるように、アミノ結合に対してメタであってもよい（又は、パラ配向とメタ配向との組み合わせ（図示せず）であってもよい）。
【００２２】
【化２】
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【００２３】
各Ｒ２を、電子供与基、電子求引基、及び電子中性基のいずれかから独立して選択する。多くの実施形態では、Ｒ２は、水素、置換又は非置換アルキル基、置換又は非置換アルコキシ基（すなわち、アルコキシ基は式−ＯＲであり、式中、Ｒはアルキルである）、或いは置換若しくは非置換カルボキシアルキル基（すなわち、カルボキシアルキル基は式−（ＣＯ）ＯＲであり、式中、（ＣＯ）はカルボニルを表し、Ｒはアルキルである）である。好適な置換基としては、ヒドロキシ、アルコキシ、カルボキシアルキル、スルホネート、又はハライド官能基が挙げられる。一つの実施形態では、Ｒ２は水素である。
【００２４】
Ｒ３基を、Ｒ３の環内の窒素原子を通じてトリアジン基に結合した、置換芳香族複素環、非置換芳香族複素環、置換複素環、及び非置換複素環からなる群から選択してもよい。Ｒ３は、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、イミダゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピラゾール、トリアゾール、トリアジン、キノリン、及びイソキノリンから誘導される芳香族複素環であることができるが、これらに限定されない。多くの実施形態では、Ｒ３としては、ピリジン又はイミダゾールから誘導される芳香族複素環が挙げられる。芳香族複素環Ｒ３のための置換基を、以下の置換基及び非置換基（アルキル、カルボキシ、アミノ、アルコキシ、チオ、シアノ、カルボニルアミノアルキル（すなわち、式−（ＣＯ）ＮＨＲの基であり、式中（ＣＯ）はカルボニルを表し、Ｒはアルキルである）、スルホネート、ヒドロキシ、ハライド、ペルフルオロアルキル、アリール、アルコキシ、及びカルボキシアルキル）のいずれかから選択してよいが、これらに限定されない。多くの実施形態では、Ｒ３のための置換基を、アルキル、スルホネート、カルボキシ、ハライド、ペルフルオロアルキル、アリール、アルコキシ、並びに、ヒドロキシ、スルホネート、カルボキシ、ハライド、ペルフルオロアルキル、アリール、及びアルコキシで置換されたアルキルから選択する。一つの実施形態では、Ｒ３を、置換基が好ましくは４位に位置し、置換されたピリジンから誘導する。他の実施形態では、Ｒ３を、置換基が好ましくは３位に位置し、置換されたイミダゾールから誘導する。Ｒ３の好適な例としては、以下の式ＩＶ〜ＸＩＩＩに示される、４−（ジメチルアミノ）ピリジウム−１−イル、３−メチルイミダゾリウム−１−イル、４−（ピロリジン−１−イル）ピリジウム−１−イル、４−イソプロピルピリジニウム−１−イル、４−［（２−ヒドロキシエチル）メチルアミノ］ピリジニウム−１−イル、４−（３−ヒドロキシプロピル）ピリジニウム−１−イル、４−メチルピリジニウム−１−イル、キノリニウム−１−イル、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジニウム−１−イル、及び４−（２−スルホエチル）ピリジニウム−１−イルが挙げられるが、これらに限定されない。Ｒ３をそれらから選択できる複素環の例としては、例えば、モルホリン、ピロリジン、ピペリジン、及びピペラジンが挙げられる。
【００２５】
【化３】
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【００２６】
一部の代表的なＲ３基は、式ＸＩＶのものであり、
【００２７】
【化４】
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【００２８】
式中、Ｒ４は、水素或いは置換又は非置換アルキル基である。多くの実施形態では、Ｒ４は、水素、非置換アルキル基、或いは、ヒドロキシ、アルコキシ、カルボキシアルキル、スルホネート、又はハライド官能基で置換されたアルキル基である。一部の実施形態では、Ｒ４は、プロピルスルホン酸、メチル、又はオレイルである。式Ｖは、式ＸＩＶのサブセットであり、式中、Ｒ４はメチルである。
【００２９】
上述のように、式Ｉ又はＩＩのクロモニック分子は、中性であるが、本明細書に記載のクロモニック分子は、それらが少なくとも１つの形式正電荷を含有するイオン形態で存在してもよい。一つの実施形態では、クロモニック分子は、双性イオン性であってもよい。そのような双性イオン性クロモニック分子の例である４−（｛４−［（４−カルボキシルフェニル）アミノ］−６−［４−（ジメチルアミノ）ピリジニウム−１−イル］−１，３，５−トリアジン−２−イル｝アミノ）ベンゾエートが、以下の式ＩＩＩに示されており、式中、Ｒ３は、ピリジン環の窒素原子を通じてトリアジン基に結合したジメチルアミノ置換ピリジン環である。ここに示されるように、ピリジン窒素は、正電荷を帯びており、カルボキシ官能基の１つは、負電荷を帯びている（及び、水素原子など、解離したカチオンを有する）、−ＣＯＯ−。
【００３０】
【化５】
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【００３１】
式ＩＩＩに示されるクロモニック分子はまた、両方のカルボキシ官能基が負電荷を帯びている場合、並びに正電荷がトリアジン基内の窒素原子及びピリジン基上の窒素の１つによって担われる場合など、他の互変異性形態で存在してもよい。
【００３２】
米国特許第５，９４８，４８７号（サホウアニ（Sahouani）ら）に記載のように、式Ｉをもつトリアジン誘導体を、水溶液として調製してもよく、又は後で再び溶解して水溶液を形成することのできる塩として調製してもよい。上記式Ｉに示されるトリアジン分子についての典型的な合成経路は、２段階プロセスを伴う。塩化シアヌルを４−アミノ安息香酸で処理して４−｛［４−（４−カルボキシアニリノ）−６−クロロ−１，３，５−トリアジン−２−イル］アミノ｝安息香酸を得る。この中間体を置換又は非置換窒素含有複素環で処理する。複素環の窒素原子がトリアジン上の塩素原子で置き換わり、対応する塩化物塩を形成する。上記式ＩＩＩに示されるような双性イオン性誘導体を、塩化物を水酸化アンモニウムに溶解し、それをアニオン交換カラムに通して塩化物を水酸化物で置き換え、その後溶媒を除去することによって、調製する。上記式ＩＩに示されるような代替構造は、４−アミノ安息香酸の代わりに、３−アミノ安息香酸を用いることによって得てもよい。
【００３３】
これらの分子は、アルカリ性であってもアルカリ性でなくてもよい水溶液に溶解したときに、クロモニック相又はアセンブリを形成することができる。クロモニック相又はアセンブリは、既知であり、平らな多環分子の積み重ね体を含有する。分子は、親水基によって取り囲まれた疎水性コアを有する。積み重ねは、多数のモルホロジーを呈するが、典型的に、層の積み重ね体によって作り出されたカラムを形成する傾向によって特徴付けられる。濃度増加に伴って成長する分子の秩序ある積み重ね体が形成されるが、それらは、一般に界面活性剤のような特性を有さず、臨界ミセル濃度を示さないという点で、ミセル相とは異なる。多くの実施形態では、クロモニック相は、アイソデスミック反応（isodesmic behavior）を示す。すなわち、秩序ある積み重ね体への分子の追加は、自由エネルギーの単調減少をまねく。クロモニックＭ相（すなわち、六方晶相）は、典型的に、六方格子に配列された分子の秩序ある積み重ね体によって特徴付けられる。クロモニックＮ相（すなわち、ネマチック相）は、カラムのネマチック配列によって特徴付けられ、すなわち、ネマチック相に特徴的なカラムに沿って長距離の秩序が存在するが、カラム間には秩序がほとんど又は全く存在せず、ゆえにＭ相よりも秩序化していない。クロモニックＮ相は、典型的に、透明な媒質内の様々な屈折率の領域によって特徴付けられる、シュリーレンテクスチャを示す。
【００３４】
多くの実施形態では、クロモニック材料を、１つ又はそれより多くのｐＨ調節化合物及び任意の界面活性剤の存在下で水溶液中に置く。ｐＨ調節化合物の添加によって、しばしば、クロモニック材料が水系溶媒（すなわち、水及び任意の水混和性溶媒）に溶解しやすいものとなることができる。好適なｐＨ調節化合物としては、例えば水酸化アンモニウム又は種々のアミン類のようないずれかの既知の塩基が挙げられる。任意の界面活性剤を水溶液に添加して、基板の表面上への溶液の濡れを促進することができる。好適な界面活性剤としては、イオン性及び非イオン性界面活性剤（好ましくは非イオン性）が挙げられる。任意の添加剤、例えば粘度調整剤（例えば、ポリエチレングリコール）及び／又は結合剤（例えば、低分子量加水分解デンプン類）も添加できる。一部の実施形態では、１つ又はそれより多くの有機溶媒を溶液に添加する。これらの有機溶媒は、溶液の０．１〜１０（又は１〜１０）重量パーセントの範囲の有機溶媒濃度を達成するように溶液に添加することができる。
【００３５】
クロモニック材料を、約４０℃未満の温度で（又は室温で）水溶液に溶解することができる。クロモニック水溶液中の各構成成分の相対濃度は、得られるナノ構造の所望の配向及びそれらの意図される用途によって異なる。ただし、一般的には、クロモニック材料を、溶液の４〜２０（又は４〜８）重量パーセントの範囲の濃度を達成するように溶液に添加する。
【００３６】
クロモニック水溶液は、クロモニック材料とともに均一な相を形成する有機水溶性分子を含む非クロモニック相と混合することができる。一部の実施形態では、水溶性分子は、単糖類、二糖類、三糖類、又は多糖類などの糖類である。例えば、水溶性分子としては、デンプン、トウモロコシデンプン、アミロペクチン、マルトデキストリン、又は固形コーンシロップなどの多糖類を挙げることができる。或いは、水溶性分子としては、グルコース又はフルクトースなどの単糖類、及び、スクロース、マルトース、又はラクトースなどの二糖類を挙げることができる。水溶性分子は、いずれか有用な量で存在することができる。多くの実施形態では、水溶性分子は、クロモニック水溶液中に、全クロモニック水溶液の１〜５０重量％の範囲で存在する。
【００３７】
得られるクロモニック溶液は、基板の表面に適用又はコーティングすることができる。好適な基板としては、例えば、可撓性ポリマーフィルム（ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリイミド、ポリオレフィン、及び酢酸セルロースなど）、剛性基板（ポリカーボネート、ガラス又はシリコンウエファーなど）、及び金属フィルム（アルミニウム又はニッケル箔など）など、クロモニック溶液の適用を受け入れる、あらゆる固体材料が挙げられる。
【００３８】
基板を下塗剤で処理して、クロモニック溶液のコーティングを容易にすることができる。下塗剤はまた、クロモニック溶液による基板の濡れを改善することもでき、又は基板へのクロモニック溶液の接着を改善することもできる。好適な下塗剤としては、例えば、米国特許第５，７５３，３７３号に記載の無機酸化物コーティングが挙げられる。基板を下塗りする他の方法としては、コロナ処理及び酸素グロー放電などのプラズマ処理が挙げられる。
【００３９】
クロモニック溶液は、クロモニック層内のクロモニック材料の秩序ある配列をもたらす、いずれか有用な手段によって適用することができる。好適なコーティング技術としては、例えば、ロールコーティング、ダイコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、ナイフコーティング、又はカーテンコーティングが挙げられる。一部の実施形態では、基板の表面への適用中又は適用後に、剪断配向又は磁気配向をクロモニック層に適用することができる。クロモニック層への剪断力又は磁力の適用は、水の少なくとも一部分を除去したときに乾燥クロモニック層が配向した構造又はマトリックスを有するように、クロモニック材料の整列を促進するのに役立つことができる。多くの実施形態では、クロモニック材料の整列は、コーティングプロセスの間の適用される力の方向である。
【００４０】
クロモニック溶液は、いずれか有用な湿潤コーティングの厚さで基板に適用することができる。多くの実施形態では、クロモニック溶液を、１〜２５マイクロメートルの範囲の均一な湿潤コーティングの厚さで基板に適用する。一部の実施形態では、クロモニック溶液を、１〜１５マイクロメートルの範囲の均一な湿潤コーティングの厚さで基板に適用する。一部の実施形態では、クロモニック溶液を、１〜１０マイクロメートルの範囲の均一な湿潤コーティングの厚さで基板に適用する。他の実施形態では、クロモニック溶液を、１〜５マイクロメートルの範囲の均一な湿潤コーティングの厚さで基板に適用する。
【００４１】
クロモニック層から水の少なくとも一部分を除去して、乾燥クロモニック層を形成する。すなわち、本明細書で使用するとき、用語「乾燥クロモニック層」は、少なくとも部分的に乾燥されたクロモニック層を指す。コーティングされたクロモニック層の乾燥は、水性コーティングを乾燥させるのに適したいずれかの手段を使用して達成することができる。有用な乾燥方法は、コーティングに損傷を与えることも、コーティング又は適用時に付与されるコーティングされたクロモニック層の配向を著しく乱すこともない。一部の実施形態では、クロモニック層に熱を加えて又は熱を加えずに、蒸発によってクロモニック層から水を除去して、乾燥クロモニック層を形成する。
【００４２】
多くの実施形態では、少なくとも１０重量％の水（コーティングの総重量に基づく）をクロモニック層から除去して、乾燥クロモニック層を形成する。一部の実施形態では、少なくとも２５重量％の水（コーティングの総重量に基づく）をクロモニック層から除去して、乾燥クロモニック層を形成する。他の実施形態では、少なくとも５０重量％、又は少なくとも７５重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも９０重量％、又は少なくとも９５重量％の水（コーティングの総重量に基づく）をクロモニック層から除去して、乾燥クロモニック層を形成する。
【００４３】
乾燥クロモニック層を有機溶媒に曝露して、乾燥クロモニック層内にチャネルのパターンを形成する。多くの実施形態では、有機溶媒は、クロモニック材料を乾燥クロモニック層に溶解しない。一部の実施形態では、有機溶媒は、親水性有機溶媒である。一部の実施形態では、有機溶媒は、アルコール、又は無水エタノールなどの無水アルコールである。乾燥クロモニックコーティングに適用される有機液体としては、例えば、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、又は第三級ブタノールなどのアルコール、及びアセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、若しくはシクロヘキサノンなどのケトンを挙げることができる。他の有用な有機溶媒としては、例えば、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、メチル第三級ブチルエーテル、ジメチルカーボネート、及びジエチルカーボネートが挙げられる。
【００４４】
乾燥クロモニック層の有機溶媒への曝露は、しばしば、チャネルのパターンを形成する。チャネルは、しばしば、乾燥クロモニック層内に１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均チャネル幅を有する。多くの実施形態では、乾燥クロモニック層の有機溶媒への曝露は、乾燥クロモニック層内に１０ナノメートル〜５００ナノメートルの範囲、１０ナノメートル〜３００ナノメートルの範囲、１０ナノメートル〜２５０ナノメートルの範囲、又は１０ナノメートル〜２００ナノメートルの範囲の平均チャネル幅を有するチャネルのパターンを形成する。一部の実施形態では、乾燥クロモニック層の有機溶媒への曝露は、乾燥クロモニック層内に１０ナノメートル〜１００ナノメートルの範囲、又は１０ナノメートル〜５０ナノメートルの範囲の平均チャネル幅を有するチャネルのパターンを形成する。
【００４５】
乾燥クロモニック層の有機溶媒への曝露は、乾燥コーティングの厚さに等しい平均チャネル深さを有するチャネルのパターンを形成する。多くの実施形態では、基板表面は、チャネルの底面として露出する。ゆえに、チャネルを、しばしば、クロモニック側壁と基板表面とによって画定する。多くの実施形態では、チャネルの深さは、５００ナノメートル〜３マイクロメートルの範囲である。一部の実施形態では、乾燥クロモニック層の有機溶媒への曝露は、５００ナノメートル〜２マイクロメートルの範囲の平均チャネル深さを有するチャネルのパターンを形成する。
【００４６】
チャネルのパターンは、平行又はほぼ平行な複数のチャネルを含む。乾燥クロモニック層の有機溶媒への曝露は、乾燥クロモニック層内に５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有するチャネルのパターンを形成する。すなわち、チャネルは、乾燥クロモニック層内で互いに５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の距離だけ離れる。多くの実施形態では、乾燥クロモニック層の有機溶媒への曝露は、乾燥クロモニック層内に５００ナノメートル〜１０マイクロメートルの範囲、又は５００ナノメートル〜５マイクロメートルの範囲、又は２マイクロメートル〜１５マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有するチャネルのパターンを形成する。
【００４７】
チャネルのいくつかの代表的なパターンは、５００ナノメートル〜３マイクロメートルの範囲の平均チャネル深さ、１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均チャネル幅、及び５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の平均ピッチを有するチャネルと平行又はほぼ平行な複数のチャネルを含む。例えば、チャネルのいくつかのパターンは、５００ナノメートル〜２マイクロメートルの範囲の平均チャネル深さ、１００ナノメートル〜３００ナノメートルの範囲の平均チャネル幅、及び２マイクロメートル〜１５マイクロメートルの範囲の平均ピッチを有する。
【００４８】
乾燥クロモニックコーティング上に有機溶媒をコーティングする方法としては、例えば、ダイコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、ナイフコーティング、又はカーテンコーティングなどの技術、或いは単純に液体を乾燥クロモニックコーティング上に滴状に適用することなどが挙げられる。ディップコーティングでは、乾燥有機コーティングを含む基板を、例えば、１〜１０秒間、又は１〜５秒間にわたって、有機溶媒中で短時間保持することができる。有機溶媒コーティングは、連続又は不連続コーティング又は層として乾燥クロモニックコーティングに適用して、乾燥クロモニック層内に対応する不連続のチャネルのパターンを形成することができる。不連続な有機溶媒コーティングは、例えば、インクジェットコーティング又はフレキソ印刷などのいずれか有用な手段を使用して、いずれか所望のパターンで適用することができる。
【００４９】
一部の実施形態では、有機溶媒に熱を加えて有機溶媒を蒸発する。熱を、例えば、オーブン内又は赤外線ヒーターによるなど、いずれか有用な方式で加えることができる。有用な加熱方法は、クロモニックコーティングを破壊することも、基板を歪ませることもない。
【００５０】
堆積材料を、乾燥クロモニック層の表面上及び乾燥クロモニック層内のチャネル内に堆積することができる。乾燥クロモニック層内のチャネル内への材料の堆積は、チャネル内で基板の表面にしばしば付着したナノ構造のパターンの形成をもたらすことができる。堆積は、例えば、金属、金属酸化物、半導体、誘電体材料などを含むことができる。
【００５１】
多くの実施形態では、金属材料をチャネルのパターン内に配置して、金属ナノ構造のパターンを形成することができる。金属ナノ構造のパターンを形成するチャネルのパターン内の金属材料は、しばしば基板表面に付着される。代表的な堆積材料としては、金属、合金、有機金属化合物などの金属含有化合物、金属の塩、金属の酸化物、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。多くの実施形態では、堆積材料としては、例えば、金、銀、銅、チタン、鉄、又は白金などの金属が挙げられる。一つの実施例では、金属は、金である。堆積された材料は、異なる堆積材料を順次に堆積させることによって形成された多数の層など、材料の多数の層を含むことができる。一つの実施形態では、堆積材料は、同一又は異なるものとすることのできる多数の金属層である。一つの実施例では、堆積材料は、チタン層上の金層である。
【００５２】
いずれかの有用な堆積技術を使用して、堆積材料を適用することができる。一部の実施形態では、気相堆積技術などを使用して、金属などの堆積材料を堆積することができる。他の実施形態では、溶液堆積技術を使用して堆積材料を適用することができる。例えば、堆積材料を、乾燥クロモニック層の一体性を乱さない好適な溶媒と組み合わせることができる（例えば、該溶媒は、乾燥クロミック層を溶解しない）。溶液を、乾燥クロモニック層及びこの層内のチャネルに適用することができる。
【００５３】
金属又は金属塩と反応することで知られているカップリング剤を、チャネルの形成後に乾燥クロモニック層の表面に適用することができる。そのようなカップリング剤としては、チオール含有シラノールが挙げられるが、これに限定されない。堆積材料を、カップリング剤による処理後に乾燥クロモニック層上に適用することができる。
【００５４】
一部の実施形態では、乾燥クロモニック層内のチャネルを、チャネルのパターン内に堆積材料が配置される前に洗浄することができる。この洗浄工程は、例えば、チャネルのパターン内の基板への堆積材料の接着を改善するのを助けることができる。乾燥クロモニックチャネル内のチャネルを洗浄するが、クロモニックコーティングを破壊することも基板を歪ませることもない、いずれか有用な洗浄プロセスを使用することができる。有用な洗浄プロセスとしては、例えば、反応性イオンエッチングや誘導結合プラズマなど、プラズマ処理方法が挙げられる。
【００５５】
堆積材料がチャネルのパターン内に配置された後、乾燥クロモニック層を基板表面から除去することができる。多くの実施形態では、乾燥クロモニック層を、水を含む溶媒によって基板表面から除去する。チャネル内にない堆積材料は、典型的に、除去されるが、チャネル内に堆積された堆積材料は、典型的に、基板に付着したままである。基板に付着したこの残っている堆積材料は、パターン形成したナノ構造化表面の形成をもたらす。多くの実施形態では、パターン形成したナノ構造化表面は、平行又はほぼ平行な複数のナノ構造を含む。多くの実施形態では、これらのナノ構造パターンは、電気を伝導する。
【００５６】
堆積材料のチャネルのパターンへの配置は、１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅を有するナノ構造のパターンを形成する。多くの実施形態では、堆積材料のチャネルのパターンへの配置は、１０ナノメートル〜５００ナノメートルの範囲、１０ナノメートル〜３００ナノメートルの範囲、１０ナノメートル〜２５０ナノメートルの範囲、又は１０ナノメートル〜２００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅を有するナノ構造のパターンを形成する。一部の実施形態では、堆積材料のチャネルのパターンへの配置は、１００ナノメートル〜３００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅を有するナノ構造のパターンを形成する。多くの実施形態では、これらのナノ構造パターンは、電気を伝導する。
【００５７】
堆積材料のチャネルのパターンへの配置は、１０ナノメートル〜２５０ナノメートルの範囲の平均ナノ構造高さを有するナノ構造のパターンを形成する。多くの実施形態では、堆積材料のチャネルのパターンへの配置は、１０ナノメートル〜１００ナノメートルの範囲、又は２５〜７５ナノメートルの範囲の平均高さを有するナノ構造のパターンを形成する。多くの実施形態では、これらのナノ構造パターンは、電気を伝導する。
【００５８】
金属材料のチャネルのパターンへの配置は、５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有する平行又はほぼ平行な複数のナノ構造を含む、ナノ構造のパターンを形成する。多くの実施形態では、堆積材料のチャネルのパターンへの配置は、５００ナノメートル〜１０マイクロメートルの範囲、或いは５００ナノメートル〜５マイクロメートルの範囲、或いは２マイクロメートル〜１５マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有するナノ構造のパターンを形成する。多くの実施形態では、これらのナノ構造パターンは、電気を伝導する。
【００５９】
多くの実施形態では、本明細書に記載の方法を使用して、１０ナノメートル〜２５０ナノメートルの範囲の平均ナノ構造高さ、１０ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅、及び５００ナノメートル〜２０マイクロメートルの範囲の平均ピッチ又は周期を有する平行又はほぼ平行な複数のナノ構造を含むナノ構造のパターンを形成することができる。例えば、ナノ構造は、２５ナノメートル〜７５ナノメートルの範囲の平均ナノ構造高さ、１００ナノメートル〜３００ナノメートルの範囲の平均ナノ構造幅、及び２マイクロメートル〜１５マイクロメートルの範囲のピッチ又は周期を有することができる。多くの実施形態では、これらのナノ構造パターンは、電気を伝導する。
【００６０】
他の態様では、前述のナノ構造を含む基板を、オリジナルコーティング基板として使用することができる。この基板への別のクロモニック溶液の適用が、整列したクロモニック材料の方向にチャネルを作り出すことができる。チャネルは、基板上の既に存在するナノ構造の方向に平行に配向することもでき、又は基板上の既に存在する平行又はほぼ平行なナノ構造の方向に対して何らかの角度で配向（例えば、直交）することもできる。次いで、材料（金属、金属酸化物、半導体、誘電体材料）の堆積が、重なり合うナノ構造のグリッドを作り出すことができる。多くの実施形態では、これらの重なり合うナノ構造パターンは、電気を伝導する。
【００６１】
より具体的には、第１のクロモニック材料と水とを含有する第１のクロモニック溶液で基板表面をコーティングして第１のクロモニック層を形成し、第１のクロモニック層から水の少なくとも一部分を除去して第１の乾燥クロモニック層を形成し、第１の乾燥クロモニック層を第１の有機溶媒に曝露して第１の乾燥クロモニック層内に第１のチャネルのパターンを形成し、第１のチャネルのパターン内に第１の堆積材料を堆積して第１のナノ構造のパターンを形成し、基板表面から第１の乾燥クロモニック層を除去して第１のナノ構造化された基板を形成することにより、初めに第１のナノ構造化された基板を調製することによって、ナノ構造の多数のパターンを有する基板を形成することができる。該方法は、第２のクロモニック材料及び水を含有する第２のクロモニック溶液で第１のナノ構造化された基板をコーティングして第２のクロモニック層を形成する工程と、第２のクロミック層から水の少なくとも一部分を除去して第２の乾燥クロモニック層を形成する工程と、第２の乾燥クロモニック層を第２の有機溶媒に曝露して第２の乾燥クロモニック層内に第２のチャネルのパターンを形成する工程と、第２のチャネルのパターン内に第２の堆積材料を堆積して第２のナノ構造のパターンを形成する工程と、基板表面から第２の乾燥クロモニック層を除去して第２のナノ構造化された基板を形成する工程とをさらに含む。第２のナノ構造化された基板は、第１のナノ構造のパターン及び第２のナノ構造のパターンを含む。
【００６２】
この実施形態のいくつかの実施例では、第１のチャネルのパターンは、第１の平行又はほぼ平行な複数のチャネルを含み、第２のチャネルのパターンは、第２の平行又はほぼ平行な複数のチャネルを含む。第１のクロモニック材料及び第２のクロモニック材料は、同一のものとも異なるものともすることができる。第１の堆積材料及び第２の堆積材料は、同一のものとも異なるものともすることができる。
【００６３】
一つの実施例では、第１の長手方向の配向で平行又はほぼ平行な第１のチャネルのパターンを有する、第１の乾燥クロモニック層を形成する。第１の堆積材料をこの第１のチャネルのパターンに堆積して、第１の長手方向の配向を有する第１のナノ構造のパターンを形成することができる。第１の乾燥クロミック層の除去後、第２の長手方向の配向で平行又はほぼ平行な第２のチャネルのパターンを有する第２の乾燥クロミック層を形成する。第２の堆積材料をこの第２のチャネルのパターンに堆積して、第２の長手方向の配向を有する第２のナノ構造のパターンを形成することができる。一部の実施例では、第２の長手方向の配向は、第１の長手方向の配向と平行又はほぼ平行である。他の実施例では、第２の長手方向の配向は、第１の長手方向の配向と平行又はほぼ平行ではない。第１及び第２の長手方向の配向は、例えば、互いに直交することもでき、又は互いにいずれか好適な角度を成すこともできる。第１及び第２のナノ構造のパターンは、前述したのと同一又は異なるナノ構造サイズ及び／又は周期を有することができる。
【実施例】
【００６４】
特に指示がない限り、実施例に記載される部、百分率、比率などはすべて、重量による。特に記載のない限り、使用される溶媒及びその他の試薬は、ニュージャージー州ギブスタウン（Gibbstown, NJ）のＥＭＤケミカルズ社（EMD Chemicals Inc.）、又はマサチューセッツ州ウォードヒル（Ward Hill, MA）のアルファ・エイサー（Alfa Aesar）より入手した。
【００６５】
（実施例１）
脱イオン水（４．０ｇ）中のトウモロコシデンプン（０．２６ｇ、イリノイ州ジケーター（Decatur, IL）のテート・アンド・ライル社（Tate & Lyle PLC）からＩＣＢ３０００として入手可能）の混合物を、デンプンが溶解するまで磁気攪拌した。次いで、３０重量パーセント水酸化アンモニウム水溶液（０．１８ｇ）をデンプン混合物に加え、その後、米国特許第６，４８８，８６６号（サホウアニ（Sahouani）ら）の実施例１に記載の方法によって本質的に調製された前述の式ＩＩＩのクロモニック化合物（０．５ｇ）を加えた。このクロミック化合物（chromic compound）は、以下の構造を有する４−（｛４−［（４−カルボキシフェニル）アミノ］−６−［４−（ジメチルアミノ）ピリジニウム−１−イル］−１，３，５−トリアジン−２−イル｝アミノ）ベンゾエートである。
【００６６】
【化６】
2009526656.tif 000008
【００６７】
クロモニック化合物を溶解した後、ＧＬＵＣＯＰＯＮ４２５Ｎ（米国オハイオ州シンシナティ（Cincinnati,OH）のコグニス社（Cognis Corp.）から入手可能なアルキルポリグルコシド界面活性剤）の１０重量パーセント溶液４滴を該溶液と組み合わせた。次いで、この溶液を５ミリリットル使い捨てシリンジ内に吸い上げ、次いでそのシリンジにＶＥＲＳＡＰＯＲＥ膜を有する５マイクロメートルＡＣＲＯＤＩＳＣシリンジフィルタ（ニューヨーク州イーストヒルズ（East Hills, NY）のポール社（Pall Corp.）から入手可能）を取り付けた。次いで、それをシリンジからシリンジフィルタを通してガラスバイアル瓶へと排出した。メチルエチルケトン（５滴）を、濾過された溶液に加え、次いでこの溶液を１５分間磁気攪拌した。
【００６８】
次いで、バードフィルムアプリケータ（Bird film applicator）（０．０１２７ミリメートル（０．０００５インチ）ギャップ、メリーランド州コロンビア（Columbia,MD）の米国ビーワイケー・ガードナー（BYK-Gardner USA）から入手可能）を使用して、クロモニック溶液をガラス顕微鏡スライド（５０ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍ、ニューヨーク州コーニング（Corning, NY）のコーニング社（Corning Inc.）から入手可能）上にコーティングした。バードフィルムアプリケータをガラス顕微鏡スライドによって両端で支持し、スコッチ・マジック・トランスペアレント・テープ（SCOTCH MAGIC TRANSPARENT TAPE）（ミネソタ州セントポール（St.Paul,MN）の３Ｍ社（3M Company）から入手可能）の短いタブが一端に取り付けられた第３のガラススライドを、２つの支持スライド間に位置決めした。クロモニック溶液をバードフィルムアプリケータに隣接した中央ガラススライドの表面に適用し、続いてそのスライドを取り付けられたテープタブを使用してフィルムアプリケータの下に引いた。ガラススライド上のクロモニックコーティングを、室温の空気中で約５分間にわたって乾燥させた。次いで、コーティングを、ピペットによって滴下適用された２００プルーフのエタノール（ケンタッキー州シェルビービル（Shelbyville, KY）のエーパー・アルコール・アンド・ケミカル社（Aaper Alcohol and Chemical Co.））の薄層で覆った。コーティングされたガラススライドを１００℃の対流式オーブン内に約２０秒間入れることによって、過剰なエタノールを除去した。金属蒸発によって、コーティングされたガラススライド上に金属を順次堆積した。チタンは、厚さ約５ナノメートルのチタン層を堆積させるために真空槽（約０．５３３ミリパスカル（４Ｅ−６トール）未満）内で電子ビームを使用して加熱することによって供給された第１の金属である。次いで、同一条件下で、同一の真空槽内で、タングステンボート内の高電圧熱抵抗を通じて加熱することによって、約６０ナノメートルの厚さを有する金の層を堆積した。これで、クロモニックコーティング及びガラススライドの露出領域を金属でコーティングした。次いで、ガラススライドを水に浸し、それがクロモニックコーティングをスライドから剥がれ落とすことをもたらした。ガラススライドの露出領域に堆積された金属は、スライド上に残った。ガラススライドの表面上の金ナノワイヤの配列を示す光学顕微鏡写真を、図１及び図２に示した。ガラススライドの表面を原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）によってさらに分析し、顕微鏡写真を図３に示した。ＡＦＭによる分析で、ナノワイヤが高さ約６７ナノメートル、幅約２９３ナノメートルであり、約２マイクロメートル〜約１５マイクロメートルのピッチ（ナノワイヤ間の距離）を有することを示した。
【００６９】
（実施例２）
脱イオン水（４．０ｇ）中のアミロペクチン（０．１３ｇ、オレゴン州ポートランド（Portland, OR）のＴＣＩアメリカ（TCI America））の混合物を、アミロペクチンが溶解するまで磁気攪拌した。３０重量パーセント水酸化アンモニウム水溶液（０．１８ｇ）をアミロペクチン溶液に加え、その後、実施例１のクロモニック化合物（０．５ｇ）を加えた。クロモニック化合物を溶解した後、ＧＬＵＣＯＰＯＮ４２５Ｎ（オハイオ州シンシナティのコグニス社から入手可能なアルキルポリグルコシド界面活性剤）の１０重量パーセント水溶液４滴を該溶液と組み合わせた。得られる溶液を５ミリリットル使い捨てシリンジ内に吸い上げ、そのシリンジにＶＥＲＳＡＰＯＲＥ膜を有する５マイクロメートルＡＣＲＯＤＩＳＣシリンジフィルタ（ニューヨーク州イーストヒルズのポール社から入手可能）を取り付けた。溶液を、シリンジからシリンジフィルタを通してガラスバイアル瓶へと排出した。バードフィルムアプリケータ（０．０１２７ミリメートル（０．０００５インチ）ギャップ、メリーランド州コロンビアの米国ビーワイケー・ガードナーから入手可能）を使用して、クロモニック溶液をガラス顕微鏡スライド（５０ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍ、ニューヨーク州コーニングのコーニング社から入手可能）上にコーティングした。バードフィルムアプリケータをガラス顕微鏡スライドによって両端で支持し、スコッチ・マジック・トランスペアレント・テープ（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から入手可能）の短いタブが一端に取り付けられた第３のガラススライドを、２つの支持スライド間に位置決めした。クロモニック溶液をバードフィルムアプリケータに隣接した中央ガラススライドに適用し、続いてそのスライドをフィルムアプリケータの下に（テープタブによって）引いた。ガラススライド上のクロモニックコーティングを、室温の空気中で約５分間にわたって乾燥させた。コーティングを、ピペットによって滴下適用された２００プルーフのエタノール（ケンタッキー州シェルビービルのエーパー・アルコール・アンド・ケミカル社）の薄層で覆った。コーティングされたガラススライドを１００℃の対流式オーブン内に約１５秒間入れることによって、過剰なエタノールを除去した。金属蒸発によって、コーティングされたガラススライド上に金属を順次堆積した。チタンが第１の金属であり、厚さ約５ナノメートルの層を堆積させるために真空槽（０．５３３ミリパスカル（４Ｅ−６トール）未満）内で電子ビームを使用して加熱することによって供給された。次いで、同一条件下で、同一の真空槽を使用して、タングステンボート内の高電圧熱抵抗を通じて加熱することによって、約６０ナノメートルの厚さを有する金の層を堆積した。これで、クロモニックコーティング及びガラススライドの露出領域を金属でコーティングした。次いで、ガラススライドを、８〜１０滴のＮＨ４ＯＨを含有する約３００ｍＬの水に浸し、それがクロモニックコーティングをスライドから剥がれ落とすことをもたらした。ガラススライドの露出領域上に堆積された金属は、スライド上に残ったが、スライドのクロモニックコーティングされた領域上に堆積された金属は剥がれ落ちた。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）分析は、スライド上の本質的に平行なワイヤの配列を示した。ナノワイヤは、平均幅が約５２９ナノメートル、平均ピッチが約２．９マイクロメートルであった。
【００７０】
（実施例３）
脱イオン水（３．１ｇ）中のトウモロコシデンプン（０．２６ｇ、イリノイ州ジケーターのテート・アンド・ライル社からＩＣＢ３０００として入手可能）の混合物を、デンプンが溶解するまで磁気攪拌した。次いで、３０重量パーセント水酸化アンモニウム水溶液（１．０６ｇ）を溶解した多糖類混合物に加え、その後、葉酸二水和物（０．５ｇ、マサチューセッツ州ウォードヒルのアルファ・エイサー）を加えた。葉酸は、以下の構造を有するクロミック材料である。
【００７１】
【化７】
2009526656.tif 000009
【００７２】
葉酸化合物が溶解した後、ＧＬＵＣＯＰＯＮ４２５Ｎの１０重量パーセント水溶液４滴（およその重量０．１０８ｇ、米国オハイオ州シンシナティのコグニス社から入手可能なアルキルポリグルコシド界面活性剤）をこの溶液と組み合わせた。次いで、＃２．５巻線ドローダウンバー（#2.5 wire wound drawdown bar）（コーティング厚さ０．００６３５ｍｍ、イリノイ州シカゴ（Chicago, IL）のＵＶプロセス・サプライ（UV Process Supply）から入手可能）を使用して、この混合物の一部分をガラススライド（５０ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍ）上にコーティングした。ピペットを使用して葉酸溶液をガラススライドに適用し、ドローダウンバーをスライドの表面上に引いて、葉酸溶液の薄いコーティングを作った。ガラススライド上の葉酸の被膜を、室温の空気中で約５分間にわたって乾燥した。コーティングされたガラススライドを、絶対２００プルーフのエタノール（ケンタッキー州シェルビービルのエーパー・アルコール・アンド・ケミカル社）の入ったガラスチャンバ（０．７４ｃｍ×７．０１ｃｍ×７．７３ｃｍ）に入れることによってディップコーティングし、約５秒間水面下で保持した。過剰なエタノールを除去するために、スライドを１１０℃の対流式オーブン（フィッシャー（Fischer）、モデル２３０Ｇ、ニューハンプシャー州ハンプトン（Hampton, NH））内に約１５秒間置いた。光学顕微鏡検査は、コーティング方向に配向した本質的に平行なチャネルの形成を示した。次いで、サンプルを活性電極上に置いて、ＹＥＳ  Ｇ１０００プラズマ洗浄システム（YES G1000 Plasma Cleaning System）（カリフォルニア州サンノゼ（San Jose, CA）のイールド・エンジニアリング・システムズ社（Yield Engineering Systems Inc.）から入手可能）を「ＲＩＥモード配置（RIE Mode Arrangement）」で使用して、反応性イオンエッチングを実施した。デバイスを２分間オンにした。金属蒸発によって、コーティングされたガラススライド上に金属を順次堆積した。チタンが第１の金属であり、厚さ約５ナノメートルの層を堆積させるために真空槽（０．５３３ミリパスカル（４Ｅ１０−６トール）未満）内で電子ビームを使用して加熱することによって供給された。次いで、同一条件下で、同一の真空槽を使用して、タングステンボート内の高電圧熱抵抗を通じて加熱することによって、約６０ナノメートルの厚さを有する金の層を堆積した。これで、クロモニックコーティング及びガラススライドの露出領域を金属でコーティングした。次いで、ガラススライドを、８〜１０滴のＮＨ４ＯＨを含有する約３００ｍＬの水に浸し、それが葉酸コーティングをスライドから剥がれ落とすことをもたらした。ガラススライドの露出領域上に堆積された金属は、スライド上に残ったが、スライドの葉酸コーティングされた領域に堆積された金属は剥がれ落ちた。光学顕微鏡検査で、ワイヤが２００〜６００ｎｍの幅及び２〜１０マイクロメートルのピッチを有する、スライド上の本質的に平行な金属ワイヤの配列が明らかになった。
【００７３】
（実施例４）
スクロース（０．５１６ｇ）を脱イオン水に加え、溶解するまで磁気攪拌した。クロモリンナトリウム塩（１．０ｇ、オハイオ州オーロラ（Aurora, OH）のＭＰバイオメディカルズ（MP Biomedicals）から）を、得られる急速攪拌された溶液にゆっくり加えた。クロモリン塩は、以下の構造を有するクロモニック材料である。
【００７４】
【化８】
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【００７５】
クロモリンナトリウム塩が溶解した後、攪拌速度を低減し、ＧＬＵＣＯＰＯＮ４２５Ｎの１０重量パーセント水溶液（０．１１ｇ、米国オハイオ州シンシナティのコグニス社から入手可能なアルキルポリグルコシド界面活性剤）をこの混合物に加えた。得られる溶液を、１．２ミクロン使い捨てシリンジフィルタ（直径２５ｍｍ、バーサポア膜（Versapore Membrane）付き、ニューヨーク州イーストヒルズのポール社から製品番号４４８８として入手可能な、不織布支持体上の親水性アクリルコポリマー）を取り付けられた使い捨てシリンジに移し、濾過した。濾過された溶液を、スコッチ＃８１０マジック・テープ（SCOTCH #810 MAGIC TAPE）（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から入手可能）の短いタブを使用して初めにスライドを最上部で固定盤に添着することによって、＃２．５巻線ドローダウンバー（イリノイ州シカゴのＵＶプロセス・サプライから入手可能）を使用してガラススライド（５０ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍ）上に手でコーティングした。溶液をピペットによってガラススライドに滴下適用し、ドローダウンバーをスライドの表面上に手で引いた。得られるコーティングを室温の空気中で約３０分間にわたって乾燥し、その後、コーティングされたスライドを、２００プルーフのエタノール（ケンタッキー州シェルビービルのエーパー・アルコール・アンド・ケミカル社）の入ったガラスチャンバ（０．７４ｃｍ×７．０１ｃｍ×７．７３ｃｍ）に浸し、約５秒間水面下で保持し、その後、１１０℃に加熱された対流式オーブン（フィッシャー、モデル２３０Ｇ、ニューハンプシャー州ハンプトン）内で約１５秒間にわたって乾燥した。コーティングの光学顕微鏡検査は、コーティング方向に配向した本質的に平行なチャネルを明らかにした。サンプルを活性電極上に置き、２分間にわたって酸素プラズマに曝露して、ＹＥＳ  Ｇ１０００プラズマ洗浄システム（カリフォルニア州サンノゼのイールド・エンジニアリング・システムズ社から入手可能）を「ＲＩＥモード配置」で使用して、反応性イオンエッチングを実施した。金属蒸発によって、コーティングされたガラススライド上に金属を順次堆積した。チタンが第１の金属であり、厚さ約５ナノメートルの層を堆積させるために真空槽（０．５３ミリパスカル（４Ｅ−６トール）未満）内で電子ビームを使用して加熱することによって供給された。次いで、同一条件下で、同一の真空槽内で、タングステンボート内の高電圧熱抵抗を通じて加熱することによって、約６０ナノメートルの厚さを有する金の層を堆積した。これで、クロモリンコーティング及びガラススライドの露出領域を金属でコーティングした。次いで、ガラススライドを、８〜１０滴のＮＨ４ＯＨを含有する約３００ｍＬの水に浸し、それがクロモリンコーティングをスライドから剥がれ落とすことをもたらした。ガラススライドの露出領域上に堆積された金属は、スライド上に残ったが、スライドの葉酸コーティングされた領域に堆積された金属は剥がれ落ちた。光学顕微鏡検査は、ワイヤが２００〜６００ｎｍの幅及び２〜１０ミクロンのピッチを有する、スライド上の本質的に平行な金属ワイヤの配列を明らかにした。
【００７６】
（実施例５）
脱イオン水（４．０ｇ）中のトウモロコシデンプン（０．２６ｇ、イリノイ州ジケーターのテート・アンド・ライル社からＩＣＢ３０００として入手可能）の混合物を、デンプンが溶解するまで磁気攪拌した。次いで、３０重量パーセント水酸化アンモニウム水溶液（０．１４ｇ）をデンプン溶液に加え、その後、前述の米国特許第５，９９８，４８７号の実施例４に記載の方法によって本質的に調製された式ＩＶのクロモニック化合物（０．５ｇ）を加えた。クロモニック化合物が溶解した後、ＧＬＵＣＯＰＯＮ４２５Ｎ（米国オハイオ州シンシナティのコグニス社から入手可能なアルキルポリグルコシド界面活性剤）の１０重量パーセント水溶液４滴を、ピペットを使用して溶液に加えた。次いで、溶液を５ミリリットル使い捨てシリンジ内に吸い上げ、次いでそのシリンジにＶＥＲＳＡＰＯＲＥ膜を有する５マイクロメートルＡＣＲＯＤＩＳＣシリンジフィルタ（ニューヨーク州イーストヒルズのポール社から入手可能）を取り付けた。溶液を、シリンジからシリンジフィルタを通してガラスバイアル瓶へと排出した。
【００７７】
スペーサの役割を果たすガラス顕微鏡スライドによって各端部で支持されたバードフィルムアプリケータ（０．０１２７ｍｍ（０．０００５インチ）湿潤コーティング厚さ、メリーランド州コロンビアの米国ビーワイケー・ガードナーから入手可能）を使用して、濾過された溶液をガラススライド（５０ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍ、ニューヨーク州コーニングのコーニング社から入手可能）上にコーティングした。コーティングスライドの一端上に、スコッチ・マジック・トランスペアレント・テープ（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から入手可能）の短いタブを取り付け、この構造を、２つの支持スライド間でバードフィルムアプリケータの下に位置決めした。クロモニック溶液を、ピペットを使用してバードフィルムアプリケータに隣接したコーティングスライドに適用し、該スライドを、バードフィルムアプリケータの下に（テープタブを使用して、手によって）引いた。ガラススライド上のクロモニックコーティングを室温の空気中で約１０分間にわたって乾燥し、その後、絶対２００プルーフのエタノール（ケンタッキー州シェルビービルのエーパー・アルコール・アンド・ケミカル社）中で５秒間にわたってディップコーティングした。コーティングされたガラススライドを１１０℃の対流式オーブン内に約１５秒間置くことによって、過剰なエタノールを除去した。このスライドを、酸素ガスプラズマ環境で、ＹＥＳ  Ｇ１０００プラズマ洗浄システム（カリフォルニア州サンノゼのイールド・エンジニアリング・システムズ社）を使用して１分間にわたって反応性イオンエッチングによって処理した。クロモニックコーティングを含むスライドを、その上に接地板電極を備えた活性平板電極の上に置いた。次いで、プラズマチャンバを約４０（Ｐａ３００ミリトール）の真空圧力下に起き、ガス種（Ｏ２）でパージした。使用された電力出力は、５００ワットであり、それがプラズマを生み出す。プラズマ洗浄プロセス後、スライドを金属蒸発装置に移し、その装置でコーティングされたガラススライド上に金属を順次堆積した。第１の金属Ｔｉを、約５．３Ｅ−４Ｐａ（４．０Ｅ−６トール）未満の圧力の真空槽内で電子ビームによって加熱した。厚さ約５ナノメートル（５０オングストローム）を有するチタン層を堆積した。チタン層の後に、同様の条件下で、同一の真空槽内で、タングステンボート内の高電圧熱抵抗を通じて加熱することによって、約６０ナノメートルの厚さを有する金の層を堆積した。これで、クロモニックコーティング及びガラススライドの露出領域を金属でコーティングした。ガラススライドを、８〜１０滴のＮＨ４ＯＨを含有する約３００ｍＬの水に浸し、それがクロモニックコーティングをスライドから剥がれ落とすことをもたらした。ガラススライドの露出領域上に堆積された金属は、スライド上に残ったが、スライドのクロモニックコーティングされた領域に堆積された金属は剥がれ落ちた。このナノワイヤを含むスライドを基板として使用して、前述のコーティング、金属被覆、及び水洗浄プロセスを繰り返した。コーティング方向は、既にガラススライド上に存在するナノワイヤの方向に本質的に直交していた。
【００７８】
光学顕微鏡検査は、ワイヤの最上層が本質的に最下層に直交して配向された金属ワイヤのグリッドを示した。光学顕微鏡検査による分析は、ナノワイヤの両方の組が、幅約３００ナノメートル〜４００ナノメートルであり、約２マイクロメートル〜約１５マイクロメートルのピッチ（ナノワイヤ間の距離）を有することを示した。デルコム（Delcom）７１７非接触コンダクタンスモニタ（ウィスコンシン州プレスコット（Prescott, WI）のデルコム・インスツルメンツ社（Delcom Instruments, Inc.）から入手可能）を使用したこのサンプルの表面抵抗測定で、２３Ω／スクエア（ohms/square）の値を得た。
【００７９】
本開示は、様々な実施形態の「発明を実施するための最良の形態」を添付図面と併せて考慮すれば、より完全に理解されてもよい。
【００８０】
本発明は様々な変更例及び代替形状が可能であるが、その具体例を例として図面に示すとともに詳細に説明する。しかしながら、記載される特定の実施形態に本発明を限定することを意図しないことは理解されるべきである。逆に、本発明は、本発明の精神及び範囲内にあるすべての修正形態、等価な形態、及び代替形態を網羅することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本明細書に記載の方法によって形成されたガラススライドの表面上の複数の金ナノワイヤを示す光学顕微鏡写真である。
【図２】本明細書に記載の方法によって形成されたガラススライドの表面上の複数の金ナノワイヤを示す他の光学顕微鏡写真である。
【図３】図１及び図２に示される金ナノワイヤの原子間力顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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