(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明触知性表面を作製する方法であって、
前記方法は、
ａ．特にＩＴＯからなるナノ粒子（１５０）を、安定剤（１６０）を含む水溶液中に加え（１００）、
ｂ．前記ナノ粒子を含む前記水溶液を超音波にさらし（１１０）、
ｃ．前記ナノ粒子を、前記ナノ粒子の表面に、共有結合を介して付着可能なリガンドを備える水性懸濁液中でインキュベーションし（１２０）、及び
ｄ．前記ステップ（ｃ）でその表面が改質された前記ナノ粒子を、コロイド状懸濁液の形態で透明基質（２００）上に堆積させる（２２０）、
各ステップを備える、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）及び（ｃ）の間に、
ｅ．前記水性懸濁液をデキャントし（１１５）、
ｆ．ナノ粒子の巨大クラスタ（１５１）を前記懸濁液から分離及び除去する、
各ステップを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記安定剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートである、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記リガンドは、前記ナノ粒子の前記表面と金属−Ｏ−Ｐ結合を生成することが可能なタイプである、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記リガンドは、（アミノメチル）ホスホン酸である、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｆ）で得られる前記コロイド状懸濁液は、制御された直径を有するナノ粒子のクラスタを備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記クラスタの平均直径は、約１００ｎｍ（１００．１０−９メートル）である、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｄ）の前に、
ｇ．化学リンカー（２６０）を前記表面上に付着させることにより、前記基質（２００）の前記表面を改質する、
ステップを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｇ）の間に前記基質（２００）の前記表面上に堆積する前記化学リンカー（２６０）は、明確な幾何学的パターンに沿って堆積する、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ｄ）の後に、
ｈ．前記ステップ（ｄ）で堆積したナノ粒子の集合体上方に不動態化層（２８０）を生成する、
ステップを備える、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記不動態化層（２８０）は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記不動態化層（２８０）は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記不動態化層（２８０）は、ポリイミドからなる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｈ）の前に、
ｉ．電極のアレイ（２７１、２７２）を、前記ナノ粒子の集合体上に生成する、
ステップを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記コロイド状懸濁液は、前記ステップ（ｄ）の間、前記基質の前記表面上に、毛細管／対流堆積方法を使用して堆積する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記コロイド状懸濁液は、前記ステップ（ｄ）の間、前記基質を前記懸濁液中に含浸することにより、堆積し、
前記方法は、前記ステップ（ｄ）の後に、
ｊ．前記基質（２００）を、前記化学リンカー（２６０）により結合しないナノ粒子を除去することのできる溶媒で洗浄する、
ステップを備える、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｄ）は、
ｄｉ．ナノ粒子（１５０）を有するコロイド状懸濁液の液滴（７５０）を、前記基質（２００）の前記表面上に堆積させ、
ｄｉｉ．前記液滴（７５０）を蒸発させる（７３０）、
各ステップを備える、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記蒸発ステップ（７３０）は、前記基質（２００）を加熱することにより実行される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
透明触知性表面（３００）であって、
歪みゲージ（３１０）を備え、前記歪みゲージ（３１０）は、
ＩＴＯからなるナノ粒子の集合体であって、透明または半透明材料からなる基質（２００）に化学リンカー（２６０）により結合されるナノ粒子の集合体と、
前記ナノ粒子の前記集合体の電気的接続のための電極と、
前記ナノ粒子の前記集合体の上方の不動態化層（２８０）と、を備え、
前記集合体の前記ナノ粒子の間のトンネル効果により電気的伝導を提供するリガンドが、前記ナノ粒子の表面とのＯ−Ｐ結合の形態での共有結合により、前記ナノ粒子に付着し、
前記化学リンカー（２６０）は、結合鎖（２６３）と、前記結合鎖（２６３）の両端にある２つの異なる化学基（２６１、２６２）とを有する、
ことを特徴とする触知性表面（３００）。
【請求項２０】
前記基質は、ポリエチレンテレフタル酸塩からなる、
ことを特徴とする請求項１９に記載の触知性表面（３００）。  
【請求項２１】
前記基質は、二酸化ケイ素からなる、
ことを特徴とする請求項１９に記載の触知性表面（３００）。
【請求項２２】
前記電極は、櫛状配列での２組の電極（５７１，５７２）を備え、
その歯（５７１０，５７２０）は、入れ子状にされる、
ことを特徴とする請求項１９に記載の触知性表面（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明触知性（触覚性）(tactile)表面を作製する方法、及びこの方法により得られる触知性表面に関する。本発明に係る方法は、特に、但しこれに限定されないが、例えばコンピュータ、電子タブレット又は電話のような電子デバイス用に特に設計される、柔軟性又は硬性の触知性スクリーンを製造するのに好適である。本発明に係る方法はまた、機能を備える（機能性の）ガラス又は透明壁を作製するのに好適である。本明細書全体に亘り、用語「透明(transparent)」と「半透明（透光性）(translucent)」とは、等価であると見なされる。
【背景技術】
【０００２】
文献ＵＳ５  ９１５  ２８５は、透明表面のための歪みゲージ(strain gauge)を作製する方法を開示する。先行技術のこの方法は、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）又はＩＴＯのピエゾ抵抗特性を使用し、これは、機能化(functionalized)される表面を構成する基板（基質）(substrate)上に薄層の形状で堆積した(deposited)透明材料である。
【０００３】
この基板が変形する際、ＩＴＯの薄層は歪み(strain)にさらされ、及びその抵抗性は変更される。こうして、上記被膜(coating)の抵抗性の変動を計測することにより、基板上の歪みを検出することができる。ＩＴＯ層のピエゾ抵抗効果は、計測可能であるが、低い抵抗性の変動に対応する。歪みに依存する抵抗性の変動は、「ゲージ率(gauge factor)」の用語で一般に知られているゲイン（利得）を規定する。こうして、ＩＴＯのピエゾ抵抗効果を使用する歪みセンサのゲージ率は低く、及び基板上の歪みのモードの精密な検出のため、一般公共用途を意図するデバイスのものにはそのコストが適合しない（not compatible）高価な計測技術及び装置を使用することが必要となる。
【０００４】
本出願人により出願された文献ＷＯ  ２０１２  ０１６９４５は、コロイド状懸濁液(colloidal suspension)中の上記表面上にナノ粒子の集合体(assembly of nanoparticles)の形状で沈殿（堆積）する(deposited)導電性ナノ粒子を使用して、特に、毛細管／対流堆積（沈殿）(capillary/convective depositing)方法を使用して、触知性表面を作製することを開示する。歪みの効果の下でナノ粒子の集合体の伝導性における変動は、この変動は上記集合体のナノ粒子の間のトンネル効果により、いかなる理論にも制約されることなく、伝導（導通）に起因するものであるが、歪みセンサのためのゲージ率を得ることを可能にする。この歪みセンサは、ピエゾ抵抗効果を用いて達成できるものより遥かに大型であるように構成される。
【０００５】
しかしながら、ＩＴＯのナノ粒子から、又は市場で入手可能な他の透明ナノ粒子からこうした歪みセンサを作製するのでは、満足できる結果が得られない。第１に、ＩＴＯのナノ粒子の導電率は、このタイプのゲージに要求されるトンネル効果伝導メカニズムを発揮するには低すぎる。第２に、ＩＴＯナノ粒子は、市場で、ナノ粉末(nanopowder)の形態で入手可能であるが、そのサイズは、非常にバラついている。
【０００６】
本出願人は、文献ＷＯ  ２０１２  ０１６９４５に開示されるような歪みセンサのため得られるゲージ率が、その中に含まれるナノ粒子のサイズの均質性(homogeneity)に直接関連することを見出した。その上、コロイド状懸濁液を作製するために、ナノ粉末を液相(liquid phase)内に導入すると、ナノ粒子クラスタの形成の原因となり、これはさらに、集合体でのナノ粒子のサイズの分散（バラつき）を増加させる。最後に、毛細管／対流堆積（沈殿）技術は、産業上よく適合するものであるが、均質なサイズで十分に小さいナノ粒子の懸濁液もまた要求する。例えば、文献ＷＯ  ２０１２  ０１６９４５に開示されるセンサは、平均直径１５ｎｍ（１５．１０−９メートル）の単一分散(mono-dispersed)の金のナノ粒子から作製され、このタイプのコロイド状懸濁液は、市場で一般的に入手可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、先行技術の欠点を改善することを目的とするものである。このため、本発明は、透明触知性表面を製造する方法に関し、この方法は、以下のステップを備える：
ａ．特にＩＴＯからなる透明ナノ粒子を、安定剤を含む水溶液に加え(incorporating)、
ｂ．前記ナノ粒子を有する前記水溶液を超音波にさらし(subjecting to)、
ｃ．前記ナノ粒子を、前記ナノ粒子の前記表面に共有結合を介して付着可能なリガンド(ligand)を備える水性懸濁液(aqueous suspension)中で、インキュベーション（温置）し(incubating)、
ｄ．その前記表面がステップ（ｃ）で前記リガンドにより改質された前記ナノ粒子を、コロイド状懸濁液の形態で透明基質上に堆積させる(depositing)。
【０００８】
こうして、安定剤が、非特異的(non-specific)方法で、その方法で分散するナノ粒子で吸着され得る一方、超音波は、ナノ粒子のクラスタを切断することができる。
このリガンドは、ナノ粒子に共有結合的方法で付着し、そして、リガンド分子の化学構造は、ナノ粒子間のトンネル効果を介して伝導（導通）の原因となる。これにより、歪みゲージを弱伝導性ナノ粒子から作製することが可能となる。リガンドと、ナノ粒子の表面の間の共有結合(covalent bond)は、安定剤の吸着結合よりさらに強力である。リガンドが安定剤の代わりとなるため、懸濁されるナノ粒子の表面を、インキュベーション（温置）により機能化(functionalize)することが可能となる。こうして、ナノ粒子は、その表面の改質により高いゲージ率を発生させるのに好適なトンネル効果又はあらゆる他の伝導効果を発生させることが可能となるが、安定しかつ溶液内で分散する。そして、異なる方法、特に毛細管／対流堆積(capillary/convective depositing)方法、の制御の下、基質（基板）の表面上に沈殿（堆積）することが可能となる。
【０００９】
「吸着」の用語は、物質の自由分子の本体表面上への固定化を意味する。
【００１０】
本発明は、有利には、以下に説明される実施形態により実施することが可能であり、これらは単独で又はあらゆる技術的に動作可能な組み合わせで考慮され得る。
【００１１】
有利には、本発明に係る方法は、ステップ（ｂ）及び（ｃ）の間に、以下のステップを備える：
ｅ．前記水性懸濁液をデキャントし（静かに注ぎ）(decanting)、
ｆ．ナノ粒子の巨大クラスタ(excessively large cluster)を前記懸濁液から分離及び除去する。
【００１２】
この代替的方法により、ナノ粒子の水溶液中でのさらに均質な分散を得ることが可能になる。
【００１３】
有利な実施形態において、リガンドは、ナノ粒子の表面と金属−Ｏ−Ｐ結合を作り出すことのできるタイプであり、好適には、（アミノエチル）ホスホン酸(phosphonic acid)（ＣＨ６ＮＯ３Ｐ）である。その理由は、ホスホン酸は、特にＩＴＯ粒子と非常に強い親和性(affinity)を有し、さらに、ナノ粒子の分散に有利に働き、このため毛細管／対流堆積の間、溶液の安定性を向上させるからである。
【００１４】
本発明に係る方法の例示的実施形態において、ステップ（ｆ）で得られるコロイド状懸濁液は、制御された直径を有するナノ粒子のクラスタを備える。こうして、本発明に係る方法は、有利には、上記プロセスをコスト効率よく実行し、及びまたより高いゲージ率を得るために、均一なサイズであるナノ粒子のクラスタを使用する。
【００１５】
有利には、クラスタの平均直径は、約１００ｎｍ（１００．１０−９メートル）である。このクラスタ直径により、この懸濁液の毛細管／対流堆積性能を維持しながら、コロイド状懸濁液をコスト効率よく実行することが可能となる。
【００１６】
ある有利な実施形態において、本発明に係る方法は、ステップ（ｄ）の前に、以下のステップを備える：
ｇ．前記基質の前記表面を、化学リンカー(chemical linker)を前記表面上に付着させることにより、改質する(modifying)。
【００１７】
こうして、このリンカーは、ナノ粒子の集合体と基質との間に強力な結合を作り出して、後続する技術的ステップを許容してこの集合体を湿潤(humidity)に対して耐性あるものとする。
【００１８】
上記実施形態のある特定の代替例において、ステップ（ｇ）の間に前記基質の前記表面に堆積する化学リンカーは、明確な(definite)幾何学的パターンに沿って堆積する。こうして、基質上に堆積するナノ粒子の集合は、洗浄(rinsing)で要求されるパターンに沿って構成される。
【００１９】
有利には、本発明に係る方法は、ステップ（ｄ）の後に、リンカーを前記基質の前記表面上に付着させることを含む実施形態において、以下のステップを備ええる：
ｈ．不動態化層(passivating layer)を、ステップ（ｄ）で堆積したナノ粒子の集合の上方(above)に生成する。
【００２０】
こうして、デバイスの外部湿潤に対する、およびこれらの湿潤変動に対する、感受性（感応性）(sensitivity)は、低くなる。この不動態化層はまた、ナノ粒子の集合体を電気的に絶縁する。
【００２１】
有利には、この不動態化層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる。この硬性の不動態化層により、本発明に係る方法により得られる触知性表面を磨耗から保護することができる。
【００２２】
代替的に、不動態化層は、窒化ケイ素（シリコン窒化物）（Ｓｉ３Ｎ４）からなる。
【００２３】
代替的実施形態において、不動態化層は、ポリイミド(polyimide)からなる。この実施形態により、柔軟性の触知性表面を得ることが可能となる。
【００２４】
有利には、リンカーを前記基質の前記表面へ付着させることを含むそのバージョンにおいて、本発明に係る方法は、ステップ（ｈ）の前に、以下のステップを備える：
ｉ．電極アレイを前記ナノ粒子の集合体上に生成する。
【００２５】
こうして、異なる結合システム(connection systems)を、同一のナノ粒子の集合体に適用することが可能となり、これにより、異なる歪み又は応力の計測(measurements)を得ることができる。
【００２６】
本発明に係る方法のステップ（ｄ）の第１の実施形態において、前記コロイド状懸濁液は、ステップ（ｄ）の間、毛細管／対流堆積方法を使用して、前記基質の前記表面上に堆積（沈殿）する。この方法は、産業上よく制御され、及び本発明の方法に係るコロイド状懸濁液の調製(preparation)により、これを制御下に保って、得られる結果の品質を保証することが可能となる。
【００２７】
本発明に係る方法のステップ（ｄ）の第２の実施形態において、コロイド状懸濁液は、上記ステップ（ｄ）の間、前記基質を前記懸濁液中に含浸する(immersing)ことにより堆積し、及びこの方法は、ステップ（ｄ）の後、以下のステップを備える：
ｊ．前記基質を、前記化学リンカーで結合しないナノ粒子を除去することができる溶媒で洗浄(rinsing)する。
【００２８】
この実施形態により、高い生産性率がもたらされる。
【００２９】
本発明に係る方法のステップ（ｄ）の第３の実施形態において、上記ステップ（ｄ）は、以下のステップを備える：
ｄｉ．ナノ粒子を有するコロイド状懸濁液の液滴(drop)を前記基質の前記表面上に堆積し、
ｄｉｉ．前記液滴を蒸発させる。
【００３０】
この実施形態は、ステップ（ｄ）を実行するために使用されるナノ粒子の生産性と品質との間に妥協をもたらす。さらに、この実施形態は、毛細管／対流堆積の技術より、コロイド状懸濁液中のナノ粒子のサイズに対してより感受性（感応性）が低い(less sensitive)。及びこれは、特にクラスタの形状のＩＴＯナノ粒子を含むこうした懸濁液を沈殿（堆積）するのに特に好適であると判明している。
【００３１】
有利には、液滴蒸発ステップは、前記基質を加熱することにより実行される。こうして、堆積（沈殿）プロセスは、さらに加速される。
【００３２】
本発明はまた、透明触知性表面に関し、これは、ナノ粒子の集合体を有する歪みゲージを備え、このゲージは、本発明に係る方法を使用して得られる。こうして、この触知性表面は、それに付与される力、又はそれに加わる歪みを計測するために使用される。
【００３３】
本発明に係る触知性表面のある実施形態において、この表面は、ポリエチレンテレフタル酸塩(polyethylene terephthalate)からなる基質(substrate)を備える。この実施形態は、柔軟性の触知性表面を作製するのに好適である。
【００３４】
他の実施形態において、本発明に係る触知性表面は、二酸化ケイ素(silicon dioxide)からなる基質を備える。この実施形態は、硬性の触知性表面を作製するのに好適である。
【００３５】
有利には、本発明に係る触知性表面は、入れ子状（ネスト状）の櫛状配列(nested comb arrangement)の２組の電極を有する電極アレイを備える。こうして、ナノ粒子の集合体の基質上での同一の堆積パターン、及び堆積する電極の同一の数により、より多くの基本ゲージ(elementary gauges)を作製することができる。
【００３６】
本発明は、図１から図７を参照して、その好適な実施形態において以下に開示されるが、あらゆる意味において限定的に解されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の方法に係る、ナノ粉末から、毛細管／対流堆積に好適な、ナノ粒子の分散を備える水溶液の調合を示すチャートである。
【図２】図２は、本発明の方法に係る、基質の調合、及びこの基質上でのナノ粒子の集合体の堆積を示すチャートである。
【図３】図３は、本発明に係る触知性表面の例示的実施形態の斜視図である。
【図４】図４は、図３の触知性表面センサの詳細上面図であり、このセンサは、ナノ粒子の集合体を有する。
【図５】図５は、触知性表面センサの例示的実施形態の上面図であり、このセンサは、櫛状配列の電極アレイを備える。
【図６】図６は、本発明に係る方法により作製された歪みセンサの、このセンサに加えられる歪みに応じた抵抗変動の例を示す図である。
【図７】図７は、液滴の蒸発を介したコロイド状懸濁液の基質上への堆積（沈殿）のための方法の概要を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
水分散体(water dispersion)の調合に関する本発明に係る方法の例示的実施形態を示す図１において、この方法は、安定剤（１６０）を有する水溶液中に、ナノ粉末の形状のナノ粒子（１５０）を加える(incorporating)ことを備える第１のステップ（１００）を備える。このナノ粒子は、透明(transparent)又は半透明(translucent)材料からなる。非限定的例として、この粒子は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、又はスズドープ酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、又はＩＴＯからなる。ナノ粉末は、ナノ粒子のクラスタ（１５１）を備える。
【００３９】
ある例示的実施形態において、安定剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(polyoxyethylene sorbitan monolaurate)であり、これは「Ｔｗｅｅｎ−２０」の名前の下、市場で入手可能である。均質化(homogenizing)ステップ（１１０）の間、前のステップ（１００）の間にナノ粉末が加えられた水溶液は、ナノ粒子のクラスタを分割する(break up)のに十分な出力で超音波により攪拌(agitation)を受ける。これにより、安定剤の分子（１６０）が、非特異的方法で、このように分散されたナノ粒子により吸着されることができる。
【００４０】
任意的なデカンテーション(decantation)フェーズ（１１５）により、巨大クラスタ(excessively large clusters)を堆積物（沈殿物）から分離することが可能となる。こうして、水溶液は、約１００ｎｍ（１００．１０−９メートル）の均質なサイズのナノ粒子のクラスタの分散(dispersion)を備える。機能化ステージ（１２０）の間、リガンドは、大気温（室温）で約１２時間インキュベート（温置）(incubated)された水溶液と混合され、そのパラメータは、リガンドの性質に基づいて調整される。
【００４１】
好適な実施形態において、リガンドは、（アミノメチル(aminomethyl)）ホスホン酸(phosphonic acid)である。これらの条件において、リガンド（１７０）は、ナノ粒子（１５０）と強力に相互作用し、及びこれらに共有結合で付着し、これにより、上記ナノ粒子との吸着のみにより結合する安定剤（１６０）の分子の代わりとなる。この安定剤は、水による一連の洗浄動作を備える洗浄(rinsing)ステップ（１２５）の間、水溶液から除去される。この水溶液は、こうして、毛細管／対流堆積により、又は他の方法を使用して、沈殿（堆積）できる状態となる。
【００４２】
図２において、沈殿（堆積）用の水溶液の調合と並行して、ナノ粒子の集合体の堆積を受容するよう設計された基質の表面が、準備される。付着ステップ（２１０）の間、リンカー(linker)（２６０）は、基質（２００）の表面に付着する。この基質は、透明又は半透明材料からなる。非限定的例として、この基質は、柔らかい触知性表面を作り出すため、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate)又はＰＥＴからなる。他の例示的実施形態において、基質（２００）は、硬い(rigid)触知性表面を作り出すため、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる。さらに他の例示的実施形態において、柔らかい基質は、硬い支持部(support)に接着される。このリンカー（２６０）は、結合鎖(bond chain)（２６３）、例えば炭素鎖、から構成される分子と、及びこの結合鎖の両端にある２つの異なる化学基(chemical functions)（２６１，２６２）とを有する。２つの化学基の一方は、リンカー（２６０）を基質（２００）の表面上に付着させるため使用され、他方は、リンカーをナノ粒子の表面上に付着させるため使用される。
【００４３】
非限定的例として、ＳｉＯ２又はＰＥＴ基質のための化学リンカーは、シラン(silane)（ＳｉＨ４）であり、これは、最初にＵＶオゾン処理により活性化される基質の表面のＯＨ基と相互作用することができ、及びリンカーの他端（２６１）に、ナノ粒子の表面上に最初に付着するアミノ基（ＮＨ２）に付着することができるカルボキシル基(carboxylic group)（ＣＯＯＨ）を備える。
【００４４】
上記リンカー（２６０）の基質の表面上への付着動作（２１０）は、例えば、含浸(immersion)により実行される。特定の実施形態において、リンカーは、例えばソフトリソグラフィのようなマイクロプリント方法により、明確なパターンでこのリンカーを堆積するため、基質の表面に付着する。
【００４５】
堆積（沈殿）ステップ（２２０）の間、コロイド状懸濁液中のナノ粒子（１５０）の集合体は、リンカーが付着する基質の表面上に堆積する。ある例示的実施形態において、堆積は、毛細管／対流堆積技術により、所定の幾何学パターンを使用して、例えばナノ粒子ファイバ（２５０）の形状で、実行される。本発明に係る方法の実施形態において、このパターンは、対流堆積(convective depositing)パラメータを制御することにより得られる。他の実施形態において、ナノ粒子の集合体の堆積パターンは、リンカーの付着パターンの複製である。
【００４６】
この理由は、リンカーがナノ粒子を、基質の表面上に恒久的に貼り付ける（付着させる）(sticks)からである。こうして、基質をコロイド状懸濁液中に含浸することにより、ナノ粒子は、リンカーのマイクロプリントパターンに対応するパターンで、基質の表面上に貼り付く。リンカーのパターンの外側に位置するナノ粒子は、表面から洗浄により除去される。こうして、この実施形態により、パターン状に組織化されたナノ粒子の集合体を、含浸によりこの集合体を堆積する方法を用いて、得ることができる。
【００４７】
他の実施形態に基づく図７において、ナノ粒子の集合体は、コロイド状懸濁液中で、基質の表面上に、液滴の形状で、堆積（沈殿）する。こうして、この方法の第１のステップ（７１０）において、ナノ粒子（１５０）を有するコロイド懸濁液中の液滴（７５０）は、基質（２００）の表面上に堆積し、この表面は、最初に化学リンカー（２６０）がすでに付着している。ナノ粒子の化学リンカーとの化学的親和性を理由として、必然的に、この方法の第２のステップ（７２０）において、ナノ粒子の単一被覆(single coat)（７５１）は、基質の表面で、化学リンカーに付着する。蒸発ステップ（７３０）の間、その中心からの液滴の蒸発は、この液滴の端部がその中心へ移動することの原因となり、ナノ粒子の堆積をもたらす。
【００４８】
こうした堆積は、化学リンカーにより基質に付着したままである第１の単一被膜（７５１）上に組織される。この技術により、より高い生産性の利益を享受しながら、毛細管／対流堆積を通じて達成可能なものに匹敵する構造で堆積を実行することが可能となる。また、液滴（７５０）に含まれる全てのナノ粒子（１５０）が使用されるため、同一の結果のために、懸濁液中に堆積するナノ粒子の量を低減することが可能となる。こうして、先行技術の毛細管／対流堆積方法を使用した場合の数時間と比較して、堆積時間を数分に減少させることが可能となる。及び、先行技術の堆積技術と比較すると、等価な機能性のために使用されるナノ粒子の量は、１０分の１（１／１０）に減少する。その上、この方法は、既存のマイクロプリント方法に適合する。さらに、この堆積方法は、ナノ粒子のサイズに対して遥かに感受性（感応性）が低く(less sensitive)、及び特にナノ粒子のクラスタを含むコロイド状懸濁液を沈殿（堆積）させることに好適である。ある実施形態において（図示せず）、液滴（７５０）が上記基質上にすでに堆積した後、適切な手段が、基質（２００）を加熱するため使用される。これにより、上記液滴（７５０）の蒸発が加速される。
【００４９】
図２に戻り、回路の作製のステップ（２３０）の間、ナノ粒子の集合体の電気的接続のための電極（２７０）は、リソグラフィ技術を使用して作製される。例として、透明電極は、ＩＴＯの堆積物で作製され、フォトリソグラフィ又はソフトリソグラフィにより堆積される。
【００５０】
不動態化（表面安定化、パッシべーション）ステップ（２４０）の間、不動態化層(passivating layer)（２８０）は、全体的に(on the whole)堆積する。この透明層は、有機物又はセラミックであってよいが、ナノ粒子の集合体、及びこのナノ粒子の集合体を使用するデバイスを、外部攻撃から保護する。この不動態化層（２８０）は、これを構成する材料に基づいたサイズとされ、これにより、機械的歪みをナノ粒子の集合体へ伝達することができる。非限定的例として、不動態化層は、ポリイミド、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、又は窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなる。
【００５１】
図３において、例示的実施形態によれば、本発明に係る触知性表面（３００）は、電極により明確なパターンで接続される複数のナノ粒子の集合体を有する複数のセンサ（３１０）を備える。センサのそれぞれは、本発明に係る方法により作製され、このセンサに付与される力の強度及び方向を計測することができる一連の基本歪みゲージ(elementary strain gauges)を構成する。
【００５２】
図３の触知性表面の例示的実施形態を示す図４において、それぞれのセンサ（３１０）は、電極（４７１、４７２）により接続され、明確な(deninite)パターンで組織されるナノ粒子（１５０）の集合体、例えばナノ粒子ファイバ、を備える。ナノ粒子の集合体での配列パターン、及び電極（４７１，４７２）によるこれらの配列の接続パターンは、協働して、それぞれのセンサの、これに付与される力のトルソー(force torsor)の各コンポーネントに対する感受性（感応性）を決定する。
【００５３】
図５において、本発明に係る触知性表面の例示的実施形態によれば、この触知性表面のセンサ（３１０）の電極は、相互嵌合(interdigitated)配列として知られる入れ子状（ネスト状）の櫛状配列(nested comb arrangements)の電極（５７１，５７２）のアレイで組織される。この実施形態により、同一のゲージ機能性、及び基質上に堆積する同量のナノ粒子でありながら、より小型のデバイスを製造することが可能となる。こうして、この例示的実施形態によれば、他の配列（５７２）の他の歯(tooth)（５７２０）と並列する櫛状配列（５７１）の歯のそれぞれ（５７１０）は、これらの歯の間に基本ゲージを規定する。この基本ゲージは、このゲージを画定する電極間に位置する集合体のナノ粒子間でのトンネル効果による電気伝導の地点にある。トンネル効果による伝導の現象は、リガンドの化学的性質に依存する。そして、リガンドとナノ粒子の表面との間の結合が共有結合である場合、例えばホスホン酸リガンドとＩＴＯナノ粒子との場合における金属−Ｏ−Ｐ結合である場合、リガンド分子の長さは、ナノ粒子の間のトンネル効果による伝導（導通）にほとんど影響を及ぼさない。
【００５４】
図６において、トンネル効果による伝導の変動の使用により、非常に感受性（感応性）の高い歪みゲージを作製することが可能となる。例えば、ＩＴＯナノ粒子の集合体の、付着するホスホン酸リガンドとで構成される基本ゲージの抵抗（６１０）の比例的変動(proportional variation)（△Ｒ／Ｒ０）のプロット（６３０）は、本発明に係る方法を使用して得られるが、この基本ゲージにより維持される歪み（６２０）に依存する反応において指数関数的変化を示す。この例示的実施形態において、ゲージファクタは、−１％の圧縮から１％の引張り(pulling)歪みまで、歪みがない場合に２４３０．１０３オームの抵抗Ｒ０で、調査された歪み範囲上で、８５の値に到達する。 
【００５５】
上記の説明及び例示的実施形態は、本発明が要求される目的を達成することを示す。特に、本発明に係る方法により、特にＩＴＯである透明ナノ粒子、及び特定のリガンドを使用して、コスト効率のよい方法で、透明触知性表面を作製して、非常に感受性（感応性）の高い基本ゲージを得ることができる。化学リンカーの使用により、こうした基本ゲージを、硬性又は柔軟性を問わず、あらゆるタイプの表面上に、堆積することができ、及び堆積を不動態化層で保護することが可能となる。説明されない他の代替例を使用することもでき、特に、電極は、ナノ粒子の集合体上で、この集合体及び基質の間に堆積することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３−４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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