專利名稱：微細顆粒結構/基材復合部件及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括基材和微結構例如三維隆起結構的微細顆粒結構/基材復合部件，所述微結構由微細顆粒例如納米顆粒在基材上的集合體形成；以及用于生產(chǎn)該復合部件的方法。
背景技術：
近些年來，在目標為極微細材料的科學和技術的發(fā)展中，例如納米科學和納米技術中，已證實可以通過設計具有約幾nm尺寸的原子、分子或其集合體的結構而形成具有多種新的功能和性質(zhì)的材料和器件。在這種情況下，為了產(chǎn)生期望的功能和性質(zhì)，重要的是精確控制原子或分子的布置狀態(tài)和集合狀態(tài)。作為滿足該要求的材料，具有約幾nm的尺寸的微細顆粒即納米顆粒引起注意。為了更有效地展現(xiàn)納米顆粒的特征，重要的是納米顆粒獨立地存在并具有良好的可分散性， 不存在納米顆粒的團聚。此外，在該說明書中，Inm至小于1微米的尺寸，典型地約幾nm至幾十nm，被稱為“納米尺寸”，并且具有納米尺寸的部件通過添加前綴“納米”來命名，例如， 命名為“納米顆?！薄τ谟糜谏a(chǎn)納米顆粒的方法，已進行了很多研究。目前，通過多種溶液方法或氣相方法的合成不僅能夠控制顆粒尺寸而且能夠形成具有均一尺寸的單分散。特別是，與本體材料不同，具有IOnm或更低的顆粒尺寸的微細顆粒不僅具有很大的每單位質(zhì)量表面積， 而且由于尺寸而表現(xiàn)出特定性質(zhì)，其被稱為“量子尺寸效應”。因此，嘗試了通過使用多種材料進行合成，并且通過用于闡明新現(xiàn)象的基礎研究開發(fā)了用于傳感器、光學材料、電子材料、電池材料和催化劑的應用。盡管由納米顆粒組成的材料和器件的特征可以通過各個微細顆粒所具有的性質(zhì)確定，但是結合到微細顆粒表面上的材料以及微細顆粒的布置以及此外微細顆粒的集合體的結構和尺寸也經(jīng)常顯著影響所述特征并且貢獻于性能的有效改善。例如，在使用納米顆粒的光學材料或?qū)w材料中，微細顆粒之間的距離是決定所述特征的重要因素。此外，認為對于傳感器而言有利的是具有提高待感知的材料與液相或氣相中的納米顆粒之間的碰撞頻率的結構，并且對于催化劑而言有利的是具有提高反應物與納米顆粒之間的碰撞頻率的結構。此外，在以納米尺寸的催化劑金屬微細顆粒為原料的碳納米管化學氣相沉積中，納米管的布置直接由金屬微細顆粒的布置決定(參見例如日本未審查專利申請公布No. 2003-183012)。因此，考慮到微細顆粒例如納米顆粒的應用，除了微細顆粒的合成以外，用于在基材上布置微細顆粒的技術變得重要。由平版印刷法和探針描畫法(probe drawing)代表的自頂向下微機械加工技術對于微細顆粒也是有效的。例如，可以通過在基材上形成自組織膜的微圖案等的方法將微細顆粒選擇性地布置在基材上的特定區(qū)域，從而使基材具有與微細顆粒具有不同的相互作用的表面，然后將微細顆粒層僅固定到具有強相互作用的表面上。
4
另一方面，自底向上途徑使用一種使用很小的模具的方法，該方法由下述非專利文獻1中公開的印入(in-print)方法和下述非專利文獻2中公開的微接觸方法代表。引用列表非專利文獻NPL 1 :S. Y. Chou, P. R. Krauss 禾口 P. J. Renstrom, Appl. Phys. Lett.，67， 3114(1995)NPL 2 :A. Kumar 和 G.M.Whitesides，Appl. Phys. Lett.，63，2002 (1993)

發(fā)明內(nèi)容
技術問題由平版印刷法和探針描畫法法代表的自頂向下微機械加工技術的出色之處在于可以以高再現(xiàn)性穩(wěn)固地形成微圖案，但是具有需要大的裝置的問題。另一方面，自底向上途徑的有利之處在于可以以低成本形成納米尺寸的微圖案，但是具有可靠性問題，例如模具的耐久性。用于形成微圖案的常規(guī)方法與用于半導體的微機械加工的方法是相同的。因此， 該方法本質(zhì)上適合用于在平滑基材上形成納米顆粒集合體的二維微圖案，但是不適合用于生產(chǎn)三維微結構例如中空結構。此外，當這樣的方法用作用于形成微細顆粒集合體的微圖案的方法時，不能夠使用需要加熱到高溫的步驟的方法，因為當加熱到高溫時微細顆粒通過加熱而彼此熔合?？紤]到這種情況而實現(xiàn)了本發(fā)明，本發(fā)明的一個目標是提供包括微結構例如三維隆起結構的微細顆粒結構/基材復合部件，所述微結構由微細顆粒例如納米顆粒在基材上的集合體形成，以及在不需要加熱至高溫的步驟的情況下生產(chǎn)該復合部件的方法。技術方案也就是說，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法，該方法包括制備具有平滑表面的基材的步驟；形成微細顆粒層的步驟，所述微細顆粒層包括密切地沿著該表面布置的微細顆粒；以及將特定的分子結合到微細顆粒上的步驟，以將微細顆粒層改變成微細顆粒集合體層，所述微細顆粒集合體層包括被該特定的分子所結合的微細顆粒，以及提高相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成三維微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層在一個區(qū)域中從表面隆起，或者降低相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層在該表面的一個區(qū)域中缺失，并且基材在該缺失部分中暴露。另外，本發(fā)明涉及微細顆粒結構/基材復合部件，其包括具有平滑表面的基材；以及通過在微細顆粒層中將特定的分子結合到密切地沿著該表面布置的微細顆粒上而產(chǎn)生的微細顆粒集合體層，所述微細顆粒集合體層包括被該特定的分子所結合的微細顆粒，以及
提高相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成三維微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層在一個區(qū)域中從表面隆起，或者降低相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層在該表面的一個區(qū)域中缺失，并且基材在該缺失部分中暴露。本發(fā)明的有利效果在本發(fā)明的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法中，首先進行制備具有平滑表面的基材的步驟；以及形成微細顆粒層的步驟，所述微細顆粒層包括密切地沿著該表面布置的微細顆粒。需要使該基材的表面如此平滑以至于相鄰的微細顆粒可以充分地彼此接觸。然后，如此制備的微細顆粒層與特定的分子反應以將微細顆粒層改變成微細顆粒集合體層，所述微細顆粒集合體層包括被該特定的分子結合到表面上的微細顆粒。在該步驟中，在微細顆粒集合體層中，相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離根據(jù)該特定的分子的分子長度而改變。當相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離與微細顆粒層中的微細顆粒之間的中心到中心距離相比提高時，微細顆粒集合體層的表面積與微細顆粒層的表面積相比提高。 由于微細顆粒集合體層位于與微細顆粒層的面積相同的基材表面上，因此產(chǎn)生應力。結果， 微細顆粒集合體層在一個區(qū)域中從表面隆起以緩解應力，從而自發(fā)形成三維微結構。此外，當相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離與微細顆粒層中的微細顆粒之間的中心到中心距離相比降低時，微細顆粒集合體層的表面積與微細顆粒層的表面積相比降低。結果，具有與微細顆粒層相同的面積的基材的整個表面不能由微細顆粒集合體層覆蓋， 并且微細顆粒集合體層在該表面的一個區(qū)域中缺失，從而自發(fā)形成其中基材在缺失部分中暴露的微結構。如上所述，通過將合適尺寸的特定的分子結合到微細顆粒上，不需要加熱至高溫的步驟的很簡單的工藝使得微細顆粒集合體層可以自發(fā)地形成三維微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層從表面隆起或者基材在微細顆粒集合體層缺失的區(qū)域暴露。三維結構和缺失部分的尺寸和形狀根據(jù)不同的條件而變化，例如微細顆粒的尺寸和顆粒尺寸分布，微細顆粒層的厚度，特定的分子的結構(長度、大小等)和柔性，以及用于化學改性基材表面的預處理。因此，根據(jù)條件的組合，可以在基材表面上形成多種微結構。本發(fā)明的微細顆粒結構/基材復合部件是可以容易地通過本發(fā)明的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法生產(chǎn)的微細顆粒結構/基材復合部件。當形成其中微細顆粒集合體層從表面隆起的三維微結構時，微細顆粒集合體層具有大的表面積，并在微細顆粒集合體層和基材之間存在很多中空微結構，從而通過合適地選擇微細顆粒的材料和/ 或該特定的分子，該復合部件可以用作使用微細顆粒集合體層的表面物理性質(zhì)(例如導電性或表面可潤濕性)的部件，以及使用微細顆粒集合體層的表面和中空結構作為反應場所的部件，例如傳感器或催化劑器件。此外，當微細顆粒集合體層在該表面的一個區(qū)域缺失并且基材在該缺失部分暴露時，該部件可以用作其中基材的功能僅在該缺失部分中表現(xiàn)的部件。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一種實施方案的微細顆粒結構/基材復合部件的實例的截面的概念圖。圖2是顯示微細顆粒結構/基材復合部件的另一個實例的截面的概念圖。圖3是顯示微細顆粒結構/基材復合部件的再一個實例的截面的概念圖。圖4是顯示用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的步驟流程的示意性截面圖。圖5顯示代表用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的取代分子的實例的結構式。圖6顯示代表用于取代分子的后處理步驟的實例的結構式，該步驟追加到用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的步驟上。圖7顯示本發(fā)明實施例1中形成的微細顆粒集合體層的用掃描電子顯微鏡(SEM) 觀察到的圖像(a，b)，以及用原子力顯微鏡(AFM)觀察到的三維隆起結構的圖像(C)。圖8顯示本發(fā)明實施例1中形成的另一微細顆粒集合體層的SEM觀察圖像(a)和三維隆起結構的AFM觀察圖像(b)。圖9顯示本發(fā)明實施例2中形成的微細顆粒集合體層的SEM觀察圖像(a)和三維隆起結構的截面的SEM觀察圖像(b)。圖10顯示本發(fā)明實施例3中形成的微細顆粒層和多種微細顆粒集合體層的SEM 觀察圖像。圖11顯示本發(fā)明實施例4中形成的微細顆粒層和微細顆粒集合體層的SEM觀察圖像。
具體實施例方式在本發(fā)明的微細顆粒結構/基材復合部件以及用于生產(chǎn)復合部件的方法中，優(yōu)選地，將用防止微細顆粒的團聚或熔合的保護膜分子涂布的微細顆粒用作微細顆粒，并且該保護膜分子被特定的分子取代。為了防止微細顆粒的團聚和熔合，通常將用保護膜分子涂布的微細顆?；蛘呔哂行纬捎谄渖喜⒂捎糜诟男晕⒓氼w粒表面的表面改性劑組成的膜的微細顆粒用作微細顆粒。在該說明書中，在廣義上，表面改性劑也視為保護膜分子并包括在保護膜分子中。此外，當在不用保護膜分子涂布的情況下微細顆粒不團聚或彼此熔合時，不一定需要保護膜分子。此外，作為微細顆粒，優(yōu)選使用具有納米尺寸顆粒直徑的納米顆粒。由于納米顆粒具有非常大的每單位質(zhì)量表面積，可以有效地在表面上進行反應等，并且可以改善傳感器、 電極和催化劑的性能。此外，由尺寸導致的特定性質(zhì)(稱為“量子尺寸效應”)，預期作為新的傳感器、光學材料、電子材料、電池材料和催化劑的應用。盡管上文已說明，在該說明書中，Inm至小于1微米的尺寸，典型地約幾nm至幾十nm的，被稱為“納米尺寸”，并且具有納米尺寸的部件通過添加前綴“納米”來命名，例如，命名為“納米顆?！?。此外，作為該特定的分子，優(yōu)選使用具有巰基-SH、二硫基-S-S-、異氰基-NC、硫氰基-SCN、羧基-C00H、氨基-NH2、氰基-CN、硒氫基-SeH、碲氫基-TeH或膦基-PR1R2 (R1和R2 各自為H或有機基團)作為待結合到微細顆粒上的結合點的分子。如下文所述，這些官能團表現(xiàn)出對多種微細顆粒的強烈結合力。此外，可以使用官能分子作為該特定的分子。例如，在本發(fā)明的微細顆粒結構/基材復合部件中，微細顆粒和官能分子優(yōu)選具
7有導電性。在這種情況下，具有形成于其中的三維微結構的微細顆粒集合體層可以優(yōu)選地用作電極。此外，優(yōu)選地，該官能分子是含氟分子，并且微細顆粒集合體層形成超拒水表面。此外，優(yōu)選地，該微細顆粒和/或該官能分子具有催化功能，并且具有形成于其中的三維微結構的微細顆粒集合體層充當催化劑。此外，優(yōu)選地，基材充當電極，微細顆粒和官能分子缺乏導電性，并且電極在缺失部分中暴露。根據(jù)本發(fā)明，其中電極在缺失部分中暴露的結構可以在不使用諸如平版印刷的方法的情況下容易地形成。其中很多微電極布置在表面上的這種結構可以用作微電極陣列。在該微電極陣列中，與其中不形成微結構的電極相比，可以提高從溶液向電極的材料供應速率。結果，例如，可以通過使用微電極陣列進行高靈敏度電化學測量，因而該微電極陣列可以用作微分析電極。在本發(fā)明的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法中，優(yōu)選地，微細顆粒層通過涂布法、印刷法、Langmuir-Blodgett法、轉(zhuǎn)印法、澆注法、剝離法或浸漬法形成。接下來，參照附圖詳細地具體說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案。在本發(fā)明的實施方案中，主要描述根據(jù)權利要求7和8的微細顆粒結構/基材復合部件以及根據(jù)權利要求 1和2的用于生產(chǎn)復合部件的方法的實例。圖1(a)和(b)是各自顯示根據(jù)本發(fā)明一種實施方案的微細顆粒結構/基材復合部件的一個實例的截面的概念圖，并且圖I(X)是顯示用作基底的微細顆粒層4的截面的概念圖。在圖1顯示的情況中，微細顆粒層4是單層，并且由微細顆粒層4形成的微細顆粒集合體層6a和6b也是單層。如圖1 (χ)中所示，首先，將微細顆粒2布置在基材1上，微細顆粒2的表面用保護膜分子3涂布。這是因為納米尺寸的微細顆粒2具有通過微細顆粒的團聚而形成團聚體的強烈傾向。因此，為了防止微細顆粒2的團聚或熔合，通常使用的微細顆粒2用保護膜分子 3涂布，或者具有形成于其上并由用于改性微細顆粒2的表面的表面改性劑組成的膜。在該實施方案中，在廣義上，表面改性劑也視為保護膜分子3，并且描述了由保護膜分子3組成的保護膜形成于微細顆粒2的表面上的情況。需要使基材1的表面如此的平滑以至于微細顆粒層4中的相鄰的微細顆粒2可以充分地彼此接觸。用保護膜分子3涂布的微細顆粒2密切地沿著基材1的表面布置，例如處于最密堆積狀態(tài)或者接近最密堆積狀態(tài)的狀態(tài)。因此，在微細顆粒層4中，兩個相鄰的微細顆粒2之間的距離(兩個相鄰的微細顆粒2的表面之間的最短距離)基本上等于形成于兩個微細顆粒2上并由保護膜分子3組成的保護膜的總厚度(各保護膜的厚度的兩倍)。因此，可以通過合適地選擇保護膜分子3的分子長度而合適地控制兩個相鄰的微細顆粒2之間的距離。如此制備的微細顆粒層4與用作特定的分子的取代分子5反應，以通過取代分子 5取代保護膜分子并將微細顆粒層4改變成包括微細顆粒2的微細顆粒集合體層6，取代分子5結合于該微細顆粒2上；從而在微細顆粒集合體層6中形成三維隆起結構7或缺失部分8。每個取代分子5需要具有向微細顆粒2上的至少一個結合點。圖1 (a)和(b)各自顯示了其中取代分子如和恥各自具有向微細顆粒2上的一個結合點的情況。在這種情況下，各個取代分子5在結合點處結合到微細顆粒2之一上，并在另一末端通過分子間力結合到與相鄰的微細顆粒2結合的取代分子5的一個末端。圖1 (a)顯示了取代分子fe的分子長度比保護膜分子3的分子長度顯著地更長的情況。在這種情況下，微細顆粒2之間的距離被進入相鄰的微細顆粒2之間的長的取代分子5擴大，因而微細顆粒集合體層6a中的微細顆粒2的中心到中心距離大于微細顆粒層4 中的微細顆粒2的中心到中心距離。因此，微細顆粒集合體層6a的表面積也大于微細顆粒層4的表面積。當微細顆粒集合體層6a位于具有與微細顆粒層4相同的面積的基材1上時，不可避免地形成三維形狀，其中微細顆粒集合體層6a的一部分不配合到平面上并且部分地隆起。結果，自發(fā)地形成具有環(huán)形、圓形或蜂巢形的空間三維隆起結構7。另一方面，圖1 (b)顯示了取代分子恥的分子長度比保護膜分子3的分子長度顯著地短的情況。在這種情況下，相鄰的微細顆粒2之間的距離被更短的取代分子恥占據(jù)， 從而降低了微細顆粒之間的距離。結果，微細顆粒集合體層6b中的微細顆粒2的中心到中心距離短于微細顆粒層4中的微細顆粒2的中心到中心距離，并且微細顆粒集合體層6b的表面積也小于原始的微細顆粒層4的表面積。因此，微細顆粒集合體層6b不能夠覆蓋具有與微細顆粒層4相同的面積的基材1的整個表面，并且微細顆粒集合體層6b在該表面的一部分上缺失。結果，自發(fā)地形成微結構，其中在微細顆粒集合體層6b中部分地存在缺失部分8例如裂縫或間隙，基材1在缺失部分8中暴露。圖2(c)和(d)是顯示根據(jù)該實施方案的微細顆粒結構/基材復合部件的另一個實例的截面的概念圖。圖2(c)和(d)顯示了取代分子5c和5d具有向微細顆粒2上的兩個結合點的情況。在這種情況下，一些取代分子5各自在一個結合點處結合到一個微細顆粒2上并在另一個結合點處結合到相鄰的微細顆粒2上。以這種方式，當各個取代分子5 結合到微細顆粒2上從而將兩個微細顆粒交聯(lián)時，與一個結合點的情況相比形成具有高的機械強度的穩(wěn)定的微細顆粒集合體層6。與圖1中類似，在圖2顯示的情況中微細顆粒層4 是單層，并且由其形成的微細顆粒集合體層6c或6d也是單層。與一個結合點的情況類似，即使在兩個結合點的情況下，根據(jù)取代分子5的分子長度形成不同類型的微結構，其可以粗略地分為兩種類型。也就是說，圖2(c)顯示了取代分子5c的分子長度比保護膜分子3的分子長度的兩倍長度(微細顆粒層4中的相鄰微細顆粒之間的距離)顯著地長的情況。在這種情況下， 微細顆粒2之間的距離被進入相鄰的微細顆粒2之間的長的取代分子5c擴大，因此微細顆粒集合體層6c中的微細顆粒2的中心到中心距離大于微細顆粒層4中的微細顆粒2的中心到中心距離。結果，微細顆粒集合體層6c的一部分部分地隆起以自發(fā)地形成具有環(huán)形、 圓形或蜂巢形的空間三維隆起結構7。另一方面，圖2(b)顯示了取代分子5d的分子長度比保護膜分子3的分子長度的兩倍長度顯著地短的情況。在這種情況下，由于相鄰的微細顆粒2之間的距離被更短的取代分子5d占據(jù)，降低了微細顆粒之間的距離，并且微細顆粒集合體層6d中的微細顆粒2的中心到中心距離短于微細顆粒層4中的微細顆粒2的中心到中心距離。結果，微細顆粒集合體層6d不能夠覆蓋具有與微細顆粒層4相同的面積的基材1的整個表面，并且微細顆粒集合體層6d在該表面的一部分中缺失，從而不可避免地形成微結構，其中在微細顆粒集合體層6d中部分地存在缺失部分8例如裂縫或間隙，基材1在缺失部分8中暴露。
例如，如在上述實例中一樣，當將具有由保護膜分子3組成且厚度為約0. 6nm的保護膜的金微細顆粒用作微細顆粒2時，保護膜彼此密切接觸，相鄰的微細顆粒之間的距離 (表面之間的最短距離)為0. 6nmX2 =約1. 2nm。另一方面，當將線性烷烴二硫醇HS(CH2) nSH用作取代分子5時，碳數(shù)η為8的辛烷二硫醇的分子長度為約1. 2nm并基本上等于該距離。因此，當保護膜分子3被辛烷二硫醇取代時，認為相鄰的微細顆粒之間的距離變化最小。相反，當1 <n <8時，如圖2(d)所示，在微細顆粒集合體層6d中形成缺失部分8，而當8 < n( < 20)時，如圖2(c)所示，在微細顆粒集合體層6c中形成三維隆起結構7。圖3是顯示根據(jù)該實施方案的微細顆粒結構/基材復合部件的再一個實例的截面的概念圖。圖3(y)顯示了微細顆粒層如的截面，圖3(e)顯示了微細顆粒集合體層6e的截面。該實例是其中微細顆粒層4e具有多層結構的情況，其中微細顆粒2分層為多個層， 并且由微細顆粒層4e形成的微細顆粒集合體層6e也具有多層結構。同樣，在圖3所示的實例中，如圖1中所示的實例中那樣，各個取代分子^？具有向微細顆粒2上的一個結合點。 各個取代分子5具有向微細顆粒2上的兩個或更多個結合點的情況可以認為與顯示單層的實例的圖2中相同。即使當微細顆粒4具有多層結構時，與單層的情況類似，形成的微結構根據(jù)取代分子5和保護膜分子3的分子長度粗略地分為兩種類型。即，當取代分子k的分子長度比保護膜分子3長時，基本上如圖3所示，微細顆粒集合體層6e的一部分部分地隆起以形成具有環(huán)形、圓形或蜂巢形的空間三維隆起結構7。然而，當微細顆粒層4是多層膜時，該多層膜需要具有如此小的厚度以至于必要量的取代分子5可以從微細顆粒層4的表面滲透到最底層(與基材1接觸)。另一方面，盡管未在圖中示出，當取代分子5的分子長度短于保護膜分子3時，通常，在微細顆粒集合體層6中部分地形成缺失部分8例如裂縫或間隙，并且基材1在這些部
分中暴露。作為基材1的材料，可以從金屬、半導體和絕緣體中合適地選擇任何材料。然而， 基材1需要具有如此平滑的表面以至于微細顆粒層4中的相鄰的微細顆粒2可以充分地彼此接觸。此外，微細顆粒集合體層6中的三維隆起結構7和缺失部分8通過當微細顆粒2 的保護膜分子3被取代分子5取代時微細顆粒在基材1表面上的移位形成。因此，產(chǎn)生與微細顆粒的強烈相互作用以至于微細顆粒的移位變得不可能的基材不能用作基材1。三維隆起結構7和缺失部分8根據(jù)基材1和微細顆粒2之間或者保護膜分子3和取代分子5之間的相互作用的強度而變化。因此，當基材1的表面圖案化成具有不同性質(zhì)的兩個或更多個區(qū)域時，可以形成在各個區(qū)域中具有不同的三維結構7或缺失部分8的微細顆粒集合體層6。微細顆粒2為具有約IOOnm或更小的直徑的納米顆粒。作為微細顆粒2的材料， 可以根據(jù)將要形成的微細顆粒集合體層6的性質(zhì)從金屬、半導體和絕緣體中合適地選擇任何材料。然而，當具有高導電性的微細顆粒層形成為微細顆粒集合體層6時，需要使用具有約5nm或更大的顆粒直徑尺寸的微細顆粒2，因為即使使用由金屬組成的微細顆粒，隨著直徑降低到表現(xiàn)出量子尺寸效應的程度，導電性降低。此外，微細顆粒的尺寸變化越小，越容易形成具有規(guī)則結構的三維隆起結構7和缺失部分8。需要使保護膜分子3和表面改性劑具有比取代分子5和微細顆粒2之間弱的向微細顆粒2的結合強度，以便適合于被取代分子5取代。因此，作為保護膜分子3，優(yōu)選使用例 如脂族胺、脂族酰胺、脂族醇、脂族羧酸、脂族酯和脂族膦。取代分子5具有的作為向微細顆粒上的結合點的官能團的實例包括巰基-SH、ニ 硫基-S-S-、硒氫基-SeH、碲氫基-TeH、氨基-NH2、膦基-PR1R2 (其中R1和R2各自為氫原子 或有機基團)、氰基-CN、硫氰基-SCN、異氰基-NC和羧基-C00H。官能團與該官能團能夠結 合的微細顆粒的組成材料的組合的實例包括-SH Au、Ag、Pt、Pd、Cu、Fe、SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe,PbTe、InP、InAs、InSb、GaP、GaAs、GaSb、ZnS、ZnSe、ZnTe, CdS, CdSe, CdTe-S-S-Au, Ag、Pt、Pd、Cu、Fe、SnS、SnSe, SnTe, PbS、PbSe、PbTe、InP、InAs、InSb、GaP、GaAs、GaSb、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe-SeH Au、Ag、Pt、Pd、Cu、Fe、SnS、SnSe, SnTe, PbS、PbSe,PbTe、InP、InAs、InSb、GaP、GaAs、GaSb、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe-TeH Au、Ag、Pt、Pd、Cu、Fe、SnS、SnSe, SnTe, PbS、PbSe,PbTe > InP> InAs > InSb、GaP> GaAs > GsSb、ZnS> ZnSe >ZnTe、CdS、CdSe、CdTe-NH2 Au、Ag、Pt、Pd、Cu、Fe、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、InP、InAs、InSb、GaP、GaAs、GaSb、ZnS、ZnSe、ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, TiO2, ZnO, In2O3, NiO、VO2, SnO2-PR1R2 Au、Pd、Pt、Rh、Ni、Ti02、Zn0、ln203、NiO、V02、SnO2-CN Au-SCN Au、Ag、Pt、Pd、Cu、Fe-NC Au、Ag、Pt、Pd-COOH Au、Ag、Ti02、ZnO> In2O3> NiO、VO2> SnO2具有這樣的官能團并化學吸附于微細顆粒2上的分子也可以用作保護膜分子3或 者表面改性劑。然而，在這種情況下，需要使保護膜分子3或表面改性劑具有比隨后結合到 微細顆粒2上的取代分子5更弱的向微細顆粒2上的結合力，以使得不抑制通過取代分子 5的取代反應。例如，當微細顆粒2是金微細顆粒吋，具有氨基-NH2或膦基-PR1R2的分子可以 被具有巰基的分子取代，這是因為金和巰基-SH之間的強結合。因此，具有氨基或膦基 的分子可以用作保護膜分子3，并且具有巰基的分子可以用作取代分子5。已報導了該 取代反應的細節(jié)(參見 Marvin G. Warner, James E. Hutchison(2003) =Marie-Isabelle Baratoned (ed.) Synthesis and assembly of functionalized Gold Nanoparticles, "Synthesis Functionalization and Surface Treatment of Nanoparticles，，,美國不斗學 出版社，USA, p. 67-89)。在根據(jù)本發(fā)明的實施方案的微細顆粒結構/基材復合部件中，當形成其中微細顆 粒集合體層6從表面隆起的三維隆起結構7吋，微細顆粒集合體層6具有大的表面積，并且在微細顆粒集合體層6和基材1之間存在很多中空微結構。通過合適地選擇微細顆粒2的材料和/或取代分子5，可以將復合部件用作使用微細顆粒集合體層6的物理性質(zhì)例如導電性或表面可潤濕性的部件。例如，可以通過微細顆粒2的材料和尺寸或者待結合的取代分子5的類型和長度來控制微細顆粒集合體層6的導電性。因此，可以通過使用微細顆粒集合體層6獲得具有期望的抗靜電效果的表面。特別是，當微細顆粒2由金屬組成，并且待結合到微細顆粒2上的取代分子5是具有高導電性的分子例如共軛分子時，也可以提高微細顆粒集合體層6的導電性，因而具有形成于其中的三維隆起結構7的微細顆粒集合體層6可以用作具有大的表面積的電極。此外，可以通過取代分子5的性質(zhì)控制微細顆粒集合體層6的表面可潤濕性。因此，可以通過使用微細顆粒集合體層6而獲得具有期望的可潤濕性的表面。此外，固體表面的拒水性由表面自由能和表面微結構決定，但是可以通過例如使用具有大的表面能的含氟分子作為取代分子5并形成三維隆起結構7而獲得超拒水表面。此外，通過合適地選擇微細顆粒2的材料和/或取代分子5，可以使用該復合部件作為下述的部件(例如傳感器或催化劑器件)它利用具有大的表面積或者形成于微細顆粒集合體層6和基材1之間的中空結構的微細顆粒集合體層6的表面，這通過使其充當具有高反應效率的化學反應場所而實現(xiàn)。該微細顆粒結構/基材復合部件可以通過使其充當具有高反應效率的化學反應場所而用作具有高性能的化學反應器。特別是，當將具有催化作用的材料用于微細顆粒2和取代分子5時，可以在該反應場所中進行催化化學反應，并且使微細顆粒結構/基材復合部件充當催化反應器。此外，即使當取代分子5不具有催化作用時，可以將充當催化劑的分子加入分子5中并結合到微細顆粒2上。在這種情況下，酶可以用作具有催化活性的取代分子5或者待添加的分子。此外，當微細顆粒集合體層6在基材1的表面的一個區(qū)域中缺失并且基材1在該缺失區(qū)域8中暴露時，根據(jù)該實施方案的微細顆粒結構/基材復合部件可以用作僅在缺失區(qū)域8中表現(xiàn)出基材1的功能的部件。例如，其中電極在具有納米尺寸的寬度的部分中暴露的結構可以通過如下方式形成使用由具有高導電性的材料組成的基材作為基材1并用作電極，并將具有低導電性的材料用于微細顆粒2和將要結合到微細顆粒2上的取代分子 5。圖4是顯示用于生產(chǎn)根據(jù)該實施方案的具有三維隆起結構的微細顆粒結構/基材復合部件的步驟流程的示意性截面圖。首先，如圖4(a)中所示，例如，制備清潔的基材1，例如硅基材，其中表面被鏡面拋光并在該表面上形成熱氧化膜。另一方面，通過將微細顆粒2分散于合適的溶劑中而制備分散溶液11，所述微細顆粒2具有用保護膜分子3涂布的表面。溶劑不受到特別的限制，但是例如可以使用甲苯、環(huán)己烷或氯仿。然后，如圖4(b)中所示，在基材1上使用分散溶液11形成微細顆粒層4，該微細顆粒層包含用保護膜分子3涂布的微細顆粒2。用于形成微細顆粒層4的方法不受到特別的限制，但是可以合適地使用涂布法、印刷法、Langmuir-Blodgett法(LB法)、轉(zhuǎn)印法、澆注法、剝離法或浸漬法。在LB法中，將通過將保護膜分子3涂布的金屬微細顆粒2分散于溶劑例如甲苯或氯仿中而制備的分散溶液11散布在靜止的水表面上，然后將溶劑蒸發(fā)以在水表面上形成微細顆粒層，該微細顆粒層包含用保護膜分子3涂布的金屬微細顆粒2。然后，通過表面降低方法等將微細顆粒層轉(zhuǎn)移到位于水表面下的基材1上。LB方法的有利之處在于可以通過散布在水表面上的分散溶液11的濃度和量、表面壓力等容易地控制厚度，并且也能夠形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒2的單層膜。在轉(zhuǎn)印法中，首先，通過澆注法或LB法在固體表面或水表面上形成微細顆粒膜， 該微細顆粒膜包含用保護膜分子3涂布的微細顆粒2。將微細顆粒膜轉(zhuǎn)移到由聚二甲基硅氧烷等組成的轉(zhuǎn)移介質(zhì)的表面上，并像印章一樣將轉(zhuǎn)移介質(zhì)按壓到基材11上以將微細顆粒層4置于基材1的表面上。在除以上以外的方法中，將分散溶液11置于基材1上，然后將溶劑蒸發(fā)以直接在基材1上形成微細顆粒層4，該微細顆粒層包含用保護膜分子3涂布的微細顆粒2。用于將分散溶液11置于基材1上的方法不受到特別的限制，但是在涂布法中可以使用鑄涂法、噴涂法或旋涂法，而在印刷法中可以使用噴墨印刷法、絲網(wǎng)印刷法、膠印法或凹版印刷法。在澆注法中，將分散溶液11滴到基材1上，并將溶劑逐漸蒸發(fā)。在浸漬法中，將基材1在分散溶液11中浸漬幾分鐘到幾小時，然后將溶劑蒸發(fā)。在剝離法中，預先通過平版印刷等在基材1上形成光致抗蝕劑層的圖案，將微細顆粒層形成于包括光致抗蝕劑層的基材1的整個表面上，然后將光致抗蝕劑層與沉積于其上的微細顆粒層一起去除，以選擇性地留下直接沉積于基材1上的微細顆粒層，從而形成圖案化的微細顆粒層。然后，如圖4 (c)中所示，使其上形成了微細顆粒層4 (該微細顆粒層包含用保護膜分子3涂布的微細顆粒2、的基材1與含有取代分子5的溶液或氣體接觸。該處理使得保護膜分子3被取代分子5取代。結果，微細顆粒2之間的距離改變以形成具有三維隆起結構7的微細顆粒集合體層6a。保護膜分子3用于防止微細顆粒2的熔合或團聚的目的。因此，當微細顆粒2是不具有聚集產(chǎn)生微細顆粒的熔合或團聚的性質(zhì)的微細顆粒時，不需要使用保護膜分子3。在這種情況下，預先結合到微細顆粒2上的保護膜分子3不需要通過特定的分子的取代來去除，從而有利于該特定的分子的選擇(消除了如下限制隨后結合到微細顆粒2上的取代分子5需要具有比預先結合到微細顆粒2上的保護膜分子3更強的結合到微細顆粒2上的結合力)。圖5顯示了代表用于生產(chǎn)該實施方案的微細顆粒結構/基材復合部件的取代分子 5的實例的結構式。圖5(a)和(b)中所示的取代分子A和B分別為各自具有一個巰基-SH 作為結合到微細顆粒2上的結合點的取代分子的實例。圖5(c)中所示的取代分子C是各自具有兩個巰基作為結合到微細顆粒2上的結合點的取代分子的實例。由于取代分子A和B各自僅具有一個結合到微細顆粒2上的結合點，在微細顆粒集合體層6中，分子的末端之一(結合點)結合到微細顆粒2之一上，并且另一末端通過分子間力結合到與相鄰的微細顆粒2結合的取代分子的末端上。在這種情況下，存在如下的弱點三維隆起結構7的機械強度弱于取代分子C中該分子的兩個末端均結合到微細顆粒 2上從而使兩個微細顆粒交聯(lián)的情況。即使使用這樣的取代分子，當分子的另一末端充當通過化學鍵合將取代分子連接在一起的連接基時，可以形成具有與具有兩個結合點的取代分子相同的機械強度的三維隆起結構。例如，各個取代分子A和B的另一末端為可以充當有機金屬絡合物的配體的三聯(lián)吡啶基團。在這種情況下，可以通過提供形成絡合物結構所需的中心金屬離子而在相鄰的取代分子5之間形成絡合物結構，使得取代分子5可以通過化學鍵合而連接(參見例如日本未審查專利申請公布No. 2008-153257)。圖6所圖示的結構式顯示了用于取代分子5的后處理步驟，該步驟追加到圖4中所示的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的步驟中。在該步驟中，在取代分子5例如取代分子A和B結合到微細顆粒2上之后，將基材1浸漬到含有中心金屬離子的乙醇溶液中。采用具有三聯(lián)吡啶基團的取代分子A或B作為配體，通過提供Mn2+、i^2+、C02+、m2+、Cu2+、 Zn2+或Ru2+作為中心金屬離子而形成雙三聯(lián)苯絡合物，從而將微細顆粒2交聯(lián)。根據(jù)該實施方案的生產(chǎn)方法，可以通過非常簡單的使形成于基材上的微細顆粒層 4與取代分子5反應的方法而在基材1上形成三維微結構，在該三維微結構中微細顆粒集合體層6以環(huán)形、圓形或蜂巢形隆起，或者形成具有缺失部分例如納米尺寸的裂縫或間隙的微結構。實施例1在實施例中，說明用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對實施方案中所述的微細顆粒集合體層和三維隆起結構的觀察結果，微細顆粒集合體層在多種基材的各自表面上形成。在這種情況下，將具有4.7士 1. Inm的直徑(由使用掃描電子顯微鏡觀察的圖像估計)的金微細顆粒用作微細顆粒2。此外，將具有約0.6nm的分子長度的烷基胺用作保護膜分子3，并使用被厚度為約0. 6nm的保護膜3涂布的金微細顆粒2。在實施例1中，在硅基材的表面上形成微細顆粒集合體層6，該硅基材上形成了熱氧化膜。首先，制備具有鏡面拋光表面的硅基材作為基材1，在該表面上形成了熱氧化膜。然后，通過Langmuir-Blodgett (LB)法形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒膜。首先，將用保護膜分子3涂布的金微細顆粒2以30質(zhì)量％的濃度分散于甲苯中。然后，將20 μ L得到的分散溶液用滴管澆注于水表面上，并將甲苯蒸發(fā)以在水表面上形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒膜。此外，30質(zhì)量％的濃度是包括保護膜分子在內(nèi)的質(zhì)量百分比，但是主要包括金微細顆粒的質(zhì)量。然后，將微細顆粒膜轉(zhuǎn)移到硅基材1上，產(chǎn)生用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒層4e。然后，將取代分子A (參見圖5(a)，η = 7)作為取代分子5以ImM的濃度溶解于甲醇中。將其上形成有微細顆粒層4的基材1浸漬于得到的溶液中，持續(xù)預定的時間。然后， 將基材1取出并用甲醇洗滌。該處理使得保護膜分子3可以被取代分子A取代，從而形成具有三維隆起結構7的微細顆粒集合體層6e。圖7(a)和(b)各自顯示了如上所述形成的微細顆粒集合體層6e的SEM觀察圖像。 圖7(a)顯示了浸漬時間為2小時的情況，圖7(b)顯示了浸漬時間為18小時的情況。取代分子A的分子長度為約1. 8nm，并且大于保護膜的約0. 6nm的厚度(保護膜分子的分子長度)。在實施例1中，如圖3中所示，取代分子k的分子長度長于保護膜分子3 的分子長度。在這種情況下，微細顆粒2之間的距離被進入相鄰的微細顆粒2之間的更長的取代分子5e擴大。結果，微細顆粒集合體層6e中的微細顆粒2的中心到中心距離提高至大于微細顆粒層4中的微細顆粒2之間的中心到中心距離。因此，微細顆粒集合體層6e
14的表面積也大于原始的微細顆粒層4的表面積。當微細顆粒集合體層6e位于具有與微細顆粒層4相同的面積的基材1上時，微細顆粒集合體層6e的一部分不配合到平面上，不可避免地形成三維形狀，其中微細顆粒集合體層6e部分地隆起。結果，形成具有環(huán)形、圓形或蜂巢形的三維隆起結構7。在圖7(a)和(b)的任何一個中，在微細顆粒集合體層6e中實際觀察到以環(huán)形隆起的三維隆起結構7，并且發(fā)現(xiàn)密度隨著浸漬時間的提高而提高。圖7(c)顯示了以環(huán)形隆起的三維隆起結構7的AFM觀察圖像。三維隆起結構7的高度為約5 μ m。圖8顯示了在相同條件下形成的具有以蜂巢形隆起的三維隆起結構7的微細顆粒集合體層6e的SEM觀察圖像(a)和AFM觀察圖像(b)。AFM觀察圖像表明，以蜂巢形隆起的三維隆起結構7的高度為約5至10 μ m。目前，用于選擇性地形成圖7中所示的環(huán)形結構或者圖8中所示的蜂巢形結構的條件不是完全已知的。環(huán)形結構傾向于相對來說在基材上的任何地方形成，而蜂巢形結構傾向于主要在基材的中心部分形成。此外，用于容易地形成各個結構的浸漬時間略微不同， 但是不可能通過僅控制浸漬時間進行控制從而必定地形成這些結構之一。在實施例2中，在硅基材的表面上形成微細顆粒集合體層6e，該硅基材被圖案化成其中形成金層的區(qū)域和其中熱氧化膜暴露的區(qū)域。首先，制備硅基材，其中表面被鏡面拋光，并且在該表面上形成熱氧化膜。然后，通過真空蒸發(fā)法將金沉積到硅基材的表面的一部分上，并將硅基材的表面圖案化成其中沉積了金的區(qū)域和其中熱氧化膜暴露的區(qū)域。將該硅基材用作基材1。然后，以與實施例1中基本相同的方式通過LB法形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒膜。即，將15 μ L分散溶液用滴管澆注于水表面上，然后將溶劑蒸發(fā)以在水表面上形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒膜。然后，將微細顆粒膜轉(zhuǎn)移到硅基材1上，形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒層4。在這種情況下，使微細顆粒膜延伸于其中形成金層的區(qū)域和其中熱氧化膜暴露的區(qū)域兩者上。然后，通過與實施例1相同的方法，將其上形成有微細顆粒層4的基材1浸漬于取代分子A的甲醇溶液中22小時。然后，將基材1取出并用甲醇洗滌。該步驟使得保護膜分子3可以被取代分子A取代，從而形成具有三維隆起結構7的微細顆粒集合體層6e。圖9(a)顯示了如上所述形成的微細顆粒集合體層6e的SEM觀察圖像。在形成了金層的區(qū)域中，形成了微細顆粒集合體層6e，該微細顆粒集合體層具有以基本上圓形隆起的三維隆起結構7。另一方面，在熱氧化膜暴露的區(qū)域，形成了微細顆粒集合體層6e，該微細顆粒集合體層6e具有以更復雜的形狀隆起的三維隆起結構7。該結果表明，形成的三維隆起結構7隨著基材1的表面的性質(zhì)和組成材料的改變而變化。圖9(b)顯示了具有形成于其上的微細顆粒集合體層6e的基材的截面的SEM觀察圖像，所述截面沿著熱氧化膜暴露的區(qū)域中的線截取。這表明了這樣一種狀態(tài)其中微細顆粒集合體層6e隆起以形成具有中空結構的三維隆起結構7。在實施例3中，在云母基材的表面上形成多種自組織單分子膜中的每一種，在該云母基材上已完全形成金層，并在各個單分子膜上形成微細顆粒集合體層6e。首先，通過真空蒸發(fā)法在云母基材的整個表面上沉積金，并進一步在其上形成多種自組織單分子膜中的每一種。形成的自組織單分子膜是下列三種分子的單分子膜(a) 1，10-癸二硫醇；(b) 4-巰基吡啶；以及 (c) 2-硝基-4-三氟甲基苯-1-硫醇。將三種基材中的每一種用作基材1。然后，以與實施例2中相同的方式通過LB法形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒 2組成的微細顆粒膜。即，將15yL分散溶液用滴管澆注于水表面上，然后將溶劑蒸發(fā)以在水表面上形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒膜。然后，將微細顆粒膜轉(zhuǎn)移到硅基材1上，從而產(chǎn)生用保護膜分子3涂布的微細顆粒 2組成的微細顆粒層如。然后，通過與實施例2相同的方法，將其上形成有微細顆粒層如的基材1浸漬于取代分子A的甲醇溶液中22小時。然后，將基材1取出并用甲醇洗滌。該步驟使得保護膜分子3可以被取代分子A取代，從而形成具有三維隆起結構7的微細顆粒集合體層6e。圖IO(X)顯示了在被取代分子A取代之前用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒層4e的SEM觀察圖像。此外，圖10(a)至(c)顯示了在微細顆粒層4的保護膜分子3 (其分別形成于自組織單分子膜(a)至(c)上)被取代分子A取代后微細顆粒集合體層6e的SEM觀察圖像。在圖10(a)和圖10(c)中，觀察到的明亮(發(fā)白)部分對應于隆起部分。在圖 10(a)中，形成網(wǎng)絡隆起結構，而在圖10(c)中，形成延伸而又略微彎曲的線性隆起結構。在圖10(b)中，形成了具有寬的隆起部分和裂開的頂部的隆起結構。與圖IO(X)對比表明，隆起結構導致的不規(guī)則性在微細顆粒集合體層6e中通過用取代分子A的取代而形成。三維隆起結構7根據(jù)作為基底的自組織單分子膜的類型而變化。這表明可以通過構成單分子膜的分子的類型(末端官能團的類型)等控制三維隆起結構7的形狀。在實施例4中，在具有約0. Imm厚度的裂開的云母基材上形成微細顆粒集合體層。首先，制備云母基材作為基材1。然后，通過LB法形成用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒膜。首先， 將用保護膜分子3涂布的金微細顆粒2以2質(zhì)量％的濃度分散于環(huán)己烷中。然后，將60 μ L 得到的分散溶液用滴管澆注于水表面上，然后將溶劑蒸發(fā)以在水表面上形成用保護膜分子 3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒膜。然后，將微細顆粒膜轉(zhuǎn)移到云母基材1上，產(chǎn)生用保護膜分子3涂布的微細顆粒2 組成的微細顆粒層4e。然后，將取代分子C(參見圖4(c) ；丁二硫醇)作為取代分子5以ImM的濃度溶解于甲醇中。將其上形成有微細顆粒層4e的基材1浸漬于得到的溶液中84小時。然后，將基材1取出并用甲醇洗滌。該處理使得保護膜分子3可以被取代分子C取代，從而形成具有缺失部分8的微細顆粒集合體層。圖ll(x)顯示了在被取代分子C取代之前用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒層4e的SEM觀察圖像。此外，圖11(a)顯示了在微細顆粒層如的保護膜分子 3被取代分子C取代后微細顆粒集合體層的SEM觀察圖像。取代分子C的分子長度為約0. 6nm,并且小于微細顆粒層如中的相鄰的微細顆粒2之間的約1. 2nm的距離。實施例4是其中在兩個末端均具有結合點的取代分子5的分子長度短于保護膜分子3的分子長度的兩倍長度的情況。在該情況中，微細顆粒2之間的距離通過進入相鄰的微細顆粒2之間的較短的取代分子C而降低。結果，微細顆粒集合體層中的微細顆粒2之間的中心到中心距離小于微細顆粒層如中的微細顆粒2之間的中心到中心距離。因此，微細顆粒集合體層的表面積也小于原始的微細顆粒層4e的表面積。因而， 微細顆粒集合體層不能夠覆蓋具有與微細顆粒層如相同的面積的基材，從而在微細顆粒集合體層的一些部分中部分地形成缺失部分，例如裂縫或間隙，基材1在這些部分中暴露。實際上，在被取代分子C取代后的微細顆粒集合體層的觀察圖像中(圖11 (a))，作為與取代分子C取代之前的微細顆粒層如的觀察圖像(圖1100)相比的陰暗部分，觀察到在微細顆粒集合體層6的一些部分中產(chǎn)生的缺失部分，例如裂縫或間隙。盡管已基于實施方案和實施例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于這些實施例，并且當然可以在不偏離本發(fā)明精神的范圍的情況下做出合適的改變。工業(yè)實用性在根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法中，可以在不使用平版印刷等的情況下容易地形成具有三維微結構特征的微細顆粒集合體層。根據(jù)微細顆粒的材料和尺寸以及基材的材料，該具有三維微結構的微細顆粒結構/基材復合部件可以用作用于新型傳感器的電子材料、用于電極的電化學材料以及催化劑。附圖標記1...基材，2...微細顆粒(例如金納米顆粒)，3...保護膜分子，4、4e...用保護膜分子3涂布的微細顆粒2組成的微細顆粒層，如至^...取代分子，6a至6e...微細顆粒集合體層，7...三維隆起結構，8...缺失部分，11...用保護膜分子3涂布的微細顆粒2 的分散溶液
權利要求
1.用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法，該方法包括制備具有平滑表面的基材的步驟；形成微細顆粒層的步驟，所述微細顆粒層包括密切地沿著該表面布置的微細顆粒；以及將特定的分子結合到微細顆粒上的步驟，以將微細顆粒層改變成微細顆粒集合體層， 所述微細顆粒集合體層包括被該特定的分子所結合的微細顆粒，以及提高相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成三維微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層在一個區(qū)域中從表面隆起，或者降低相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層在該表面的一個區(qū)域中缺失，基材在該缺失部分中暴露。
2.根據(jù)權利要求1的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法，其中將用防止微細顆粒的團聚或熔合的保護膜分子涂布的微細顆粒用作該微細顆粒，并且該保護膜分子被該特定的分子取代。
3.根據(jù)權利要求1的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法，其中使用具有納米尺寸顆粒直徑的納米顆粒作為該微細顆粒。
4.根據(jù)權利要求1的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法，其中作為該特定的分子，使用具有巰基-SH、二硫基-S-S-、異氰基-NC、硫氰基-SCN、羧基-C00H、氨基_NH2、 氰基-CN、硒氫基-SeH、碲氫基-TeH或膦基-PR1R2 (R1和R2各自為H或有機基團)作為結合到微細顆粒上的結合點的分子。
5.根據(jù)權利要求1的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法，其中使用官能分子作為該特定的分子。
6.根據(jù)權利要求1的用于生產(chǎn)微細顆粒結構/基材復合部件的方法，其中微細顆粒層通過涂布法、印刷法、Langmuir-Blodgett法、轉(zhuǎn)印法、澆注法、剝離法或浸漬法形成。
7.微細顆粒結構/基材復合部件，其包括具有平滑表面的基材；以及通過在微細顆粒層中將特定的分子結合到密切地沿著該表面布置的微細顆粒上而形成的微細顆粒集合體層，所述微細顆粒集合體層包括被該特定的分子所結合的微細顆粒， 以及提高相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成三維微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層在一個區(qū)域中從表面隆起，或者降低相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成微結構，在該微結構中微細顆粒集合體層在該表面的一個區(qū)域中缺失，基材在該缺失部分中暴露。
8.根據(jù)權利要求7的微細顆粒結構/基材復合部件，其中微細顆粒層中的微細顆粒被防止微細顆粒的團聚或熔合的保護膜分子涂布，并且該保護膜分子被該特定的分子取代。
9.根據(jù)權利要求7的微細顆粒結構/基材復合部件，其中該微細顆粒為具有納米尺寸顆粒直徑的納米顆粒。
10.根據(jù)權利要求7的微細顆粒結構/基材復合部件，其中該特定的分子為各自具有巰基-SH、二硫基-S-S-、異氰基-NC、硫氰基-SCN、羧基-C00H、氨基-NH2、氰基-CN、硒氫基-SeH、碲氫基-TeH或膦基-PR1R2 (R1和R2各自為H或有機基團)作為結合到微細顆粒上的結合點的分子。
11.根據(jù)權利要求7的微細顆粒結構/基材復合部件，其中該特定的分子為官能分子。
12.根據(jù)權利要求11的微細顆粒結構/基材復合部件，其中該微細顆粒和官能分子具有導電性。
13.根據(jù)權利要求12的微細顆粒結構/基材復合部件，其中將具有形成于其中的三維微結構的微細顆粒集合體層用作電極。
14.根據(jù)權利要求11的微細顆粒結構/基材復合部件，其中該官能分子是含氟分子，并且微細顆粒集合體層形成超拒水表面。
15.根據(jù)權利要求11的微細顆粒結構/基材復合部件，其中該微細顆粒和/或該官能分子具有催化功能，并且具有形成于其中的三維微結構的微細顆粒集合體層充當催化劑。
16.根據(jù)權利要求7的微細顆粒結構/基材復合部件，其中該基材充當電極，微細顆粒和官能分子不具有導電性，并且電極在缺失部分中暴露。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有微結構例如三維隆起結構的微細顆粒結構/基材復合部件，所述微結構由基材上的微細顆粒例如納米顆粒的集合體形成；以及用于在不需要加熱至高溫的步驟的情況下生產(chǎn)該復合部件的方法。制備了具有平滑表面的基材(1)，形成了包括沿著該表面布置的微細顆粒(2)的微細顆粒層(4)，并且取代分子(4)結合到微細顆粒(2)上以將微細顆粒層(4)改變成包括被取代分子(4)結合的微細顆粒(2)的微細顆粒集合體層(6)，從而提高相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成其中微細顆粒集合體層(6)的一部分從表面隆起的三維微結構(7)，或者降低相鄰的微細顆粒之間的中心到中心距離以形成其中微細顆粒集合體層(6)在該表面的一部分中缺失、基材(1)在該缺失部分(8)中暴露的微結構。
文檔編號B82B3/00GK102282095SQ200980154409
公開日2011年12月14日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權日2008年12月4日
發(fā)明者保原大介 申請人:索尼公司