콜로이드 기반의 나노미로 및 이의 제조방법
Colloid-based Nanomaze and Fabrication Method Thereof
특허 요약
본 개시 내용에서는 리소그래피, 에칭 등의 복잡한 공정을 수반하지 않고도 기재(또는 기판) 표면에 하이드로겔 콜로이드 재질의 단층막이 적층된 다중층 시트를 자극 용액에 노출시키는 것만으로 다양한 패턴으로 구현 가능한 나노미로 및 이의 제조방법이 기재된다.
청구항
번호청구항
1

a) 적어도 하나의 표면을 제공하는 기재의 표면 상에 조밀 패턴의 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막을 형성하는 단계;b) 상기 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 상에 적어도 하나의 제2 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막을 적층하여 콜로이드의 다중층 시트를 형성하는 단계; 및c) 상기 콜로이드의 다중층 시트를 자극 용액에 노출 또는 접촉시킴으로써 콜로이드의 벽(wall) 구조물에 의하여 경계가 정하여지는 콜로이드 나노미로를 형성하는 단계, 이때 인접하는 벽 구조물 사이의 공간이 나노미로의 통로(passage)로 기능함;를 포함하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 단계 a)에서 형성된 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막의 높이 대비 단계 c)에서 형성된 콜로이드 나노미로의 높이의 비는 1.5 내지 5의 범위인 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

3

제1항에 있어서, 상기 벽 구조물을 형성하는 콜로이드 간의 높이 편차는 25% 이하인 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

4

제1항에 있어서, 상기 단계 b)에 따라 형성된 콜로이드의 다중층 시트 중 제2 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 내 복수의 콜로이드들은 하측의 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 내 복수의 콜로이드들 사이의 위치에 배열된 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제4항에 있어서, 상기 단계 b)에서 형성된 콜로이드의 다중층 시트는 면심 입방 구조를 형성하도록 정렬된 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 벽 구조물의 결함 사이트(defect site)에서 통로가 방향을 전환하거나, 그리고/또는 분지하는 방식으로 콜로이드 나노미로를 형성하는 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 및 상기 제2 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 각각에서 콜로이드 입자의 직경은 각각 200 내지 900 nm의 범위 내에서 정하여지고, 그리고상기 벽 구조물 내 콜로이드의 직경(d)은 100 내지 600 nm의 범위 내에서 정하여지는 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 단계 a)에서 형성된 조밀 패턴의 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 내 인접하는 콜로이드의 중심 간 거리(center-to-center distance)는 200 내지 900 nm 범위이고, 그리고 상기 단계 b)에서 형성된 적어도 하나의 제2 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 내 인접하는 콜로이드의 중심 간 거리는 200 내지 900 nm 범위인 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

9

제1항에 있어서, 상기 나노미로의 통로의 경계를 정하는 벽 구조물의 중심 간 거리(center-to-center distance; Dm-m) 및 콜로이드 나노미로의 벽 구조물 내 인접하는 콜로이드의 중심 간 거리(center-to-center distance; Dm)는 각각 160 내지 830 nm 및 100 내지 600 nm의 범위인 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 벽 구조물 내 인접하는 콜로이드의 중심 간 거리(Dm)는 상기 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 및 상기 적어도 하나의 제2 자극응답성의 연성 콜로이드 단층막 각각에서 인접하는 콜로이드의 중심 간 거리 대비 90% 이하인 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 기재는 실리콘 웨이퍼, 규소/규소산화물 재질의 유리, 석영 커버글라스, ITO(indium tin oxide), ZnO, TiO2, 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane); PDMS), 폴리우레탄 (polyurethane), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate); PMMA), 폴리스티렌(polystyrene; PS), 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly(ethylene terephtalate); PET)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 콜로이드 나노미로 상에 플라즈몬 금속을 부착 또는 증착함으로써 금속 재질의 나노미로를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제12항에 있어서, 상기 금속 재질의 나노미로의 플라즈몬 금속은 금(Au)인 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 기재는 실리콘계 기판이며, 상기 콜로이드 나노미로를 주형으로 하여 에칭 처리를 수행함으로써 실리콘 재질의 나노미로를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 및 상기 제2 자극응답성의 연성 콜로이드 각각은 하이드로겔 재질인 것을 특징으로 하는 나노미로의 제조방법.

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적어도 하나의 표면을 제공하는 기재; 및상기 기재의 표면 상에 제1 자극응답성의 연성 콜로이드 및 적어도 하나의 제2 자극응답성의 연성 콜로이드의 조립에 의하여 형성된 콜로이드의 벽(wall) 구조물에 의하여 경계가 정하여지는 콜로이드 나노미로;를 포함하며,상기 콜로이드 나노미로 내 인접하는 벽 구조물 사이의 공간은 나노미로의 통로(passage)로 기능하고,상기 벽 구조물의 결함 사이트(defect site)에서 통로의 방향이 전환되거나, 그리고/또는 분지되며, 그리고상기 나노미로의 벽 구조물은 제1 자극응답성의 연성 콜로이드와 제2 자극응답성의 연성 콜로이드 간의 교대 배열에 의하여 형성되는 나노미로.