[發明專利]一種離子束誘導的液膜圖案化印刷方法

有效

• 申請號: 202010340913.3
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111646425B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 王昊;孟凱鑫
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/00
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 茍冬梅

本申請提供了一種離子束誘導的液膜圖案化印刷方法，具體包括：準備固體基片和液體樣品；在固體基片的表面滴加液體樣品的液滴形成液池；在圖形發生器上創建圖案，根據所創建的圖案設置圖案的幾何參數以及離子束的參數；利用離子束對所述液池進行輻照，基于離子束與液池中的液體分子的相互作用和離子束與固體基片之間的相互作用，離子束驅動液池中的液體流動，以在固體基片上印刷出所創建的圖案。本申請所提供的離子束誘導的液膜圖案化印刷方法不需要微通道，靈活性強，裝置簡單，不需要在固體基底上附加復雜的電極和電路，不需要在固體基片的表面做任何的預先處理，可以達到納米級的精度，所形成的液膜的寬度可以達到200納米左右，厚度可以達到20納米左右。

技術領域

本申請涉及納米圖案印刷技術領域，特別是涉及一種離子束誘導的液膜圖案化印刷方法。

背景技術

在微納米尺度驅動液體流動并形成圖案化形狀這項技術在很多生產生活領域都有非常重要的應用，例如：打印和油墨印刷、微流控系統、芯片上實驗室裝置，這項技術使得化學反應和生物分析可以在納米尺度進行。已經有一些技術方案用于驅動和圖案化液體，例如傳統的油墨印刷，印刷電路，微通道流動，電動流動、電滲流動、電潤濕，熱毛細驅動等。

但是，現有技術中存在一下四方面的問題：

(1)靈活度小。例如，基于微通道傳輸液體的方式，通道形狀固定，只能流動形成之前設計的微通道的路徑，不能臨時更改路徑，不能形成新的軌跡，靈活度太小。

(2)裝置復雜。例如，基于電驅動的液體流動方式，需要在固體基底上附加復雜的電極和電路，還需要幾千伏特的高壓電源來驅動流體，裝置復雜。

(3)需要在固體表面預先進行表面結構或者表面化學性質的處理?，F有技術中，需要對固體表面預先進行潤濕性選擇性修飾的步驟，或是化學處理，或是表面微結構處理，工藝繁瑣，靈活性差。

(4)精度低。現有技術中，例如噴墨打印、油墨印刷、以及基于熱毛細驅動液體流動這些方式的精度，液膜的寬度在幾十微米以上，厚度在1微米及以上，精度低，無法實現納米尺度液膜的圖案化。無法在微米尺度及以下鋪成復雜的圖案。

因此，亟需開發一種簡易的、靈活性強的、精度高的驅動液體流動和圖案化的印刷方法。

發明內容

本申請提供一種離子束誘導的液膜圖案化印刷方法，以解決現有技術中微納米尺度驅動液體流動并形成圖案化形狀靈活度小、裝置復雜、需要對固體基片預先進行處理、精度低的問題。

一種離子束誘導的液膜圖案化印刷方法，包括：

準備固體基片和液體樣品；

在固體基片的表面滴加液體樣品的液滴形成液池；

在圖形發生器上創建圖案，根據所創建的圖案設置圖案的幾何參數以及離子束的參數；

利用離子束對所述液池進行輻照，基于離子束與液池中的液體分子的相互作用和離子與固體基片之間的相互作用，離子束驅動液池中的液體流動，以在固體基片上印刷出所創建的圖案。

進一步地，所述離子束為氦離子束、鎵離子束或者電子束中的一種。

進一步地，當所述離子束為氦離子束時，所述離子束的注入劑量在0.3pC/μm²以上。

進一步地，所述液體樣品為：1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺鹽或者1-乙基-3甲基咪唑四氟硼酸鹽。

進一步地，所述固體基片為：二氧化硅固體基片、銅片或者金片中的一種。

進一步地，當所述固體基片為二氧化硅固體基片時，所述準備固體基片包括：

準備一個二氧化硅固體基片；