DPN được phát triển bởi nhà nghiên cứu Mirkin nhằm phân phối những phân tử trong chế độ in dương bản (positive printing mode). Đó là kỹ thuật khắc trực tiếp dựa trên AFM mà đầu dò AFM được sử dụng như là cây viết mà phân phối vật liệu (mực) lên đế. Trong hầu hết các trường hợp, quá trình vận chuyển những phân tử mực từ đầu dò đến đế qua trung gian là mặt khum nước (water meniscus) được tạo thành qua sự ngưng tụ mao dẫn (capillary condensation). Tùy thuộc vào sự lựa chọn phân tử mực, DPN có khả năng tạo thành các cấu trúc làm từ những vật liệu khác nhau như kim loại, hợp chất vô cơ, phân tử hữu cơ và những loài sinh học. Sự chế tạo các cấu trúc chức năng rộng lớn bởi DPN đã được chứng minh và một số cấu trúc điển hình như những đường nét hữu cơ phân giải cao, khuôn mẫu kim loại và từ tính, những mảng polyme và những linh kiện sinh học.
Trong khi những tiến triển đáng kể đang đạt được trong sự chế tạo nano trên nền DPN, thì tiếp tục có sự tranh luận về chi tiết cơ chế cho quá trình mực di chuyển và khuếch tán. Những kế quả lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng sự di chuyển và sự phủ của mực phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như sự tạo thành mặt khum nước, tính chất của đầu dò và đế, thời gian và nhiệt độ phủ mực.
32
Hình 3.2: Lƣợc đồ mô tả quá trình vận chuyển mực từ đầu dò AFM đến đế thông qua mặt khum nƣớc.
Bảng 3.1: Các loại mực đƣợc sử dụng trong kỹ thuật DPN và ứng dụng
Loại mực Ứng dụng
Hữu cơ - Nghiên cứu động lực khuếch tán của ODT lên vàng
- Tác động nhiệt độ và độ ẩm lên quá trình tạo khuôn mẫu của ODT
- Quá trình ôxi hóa khử mực Alkylthiol Ferrocenyl lên vàng - Sự phủ Dye Rhodamine 6G (R6G)
- Tạo khuôn mẫu nano dây poly-EDOT - Tạo khuôn mẫu polyme dẫn
Vật liệu sinh học
- Mảng Collagen
- Viết trực tiếp protein lên SiO2
- Tạo khuôn mẫu Oligonucleotides trên vàng và SiO2
Vô cơ - Đám hoặc hạt vàng
- Khuôn mẫu nano từ— Magnetic nanopatterns - Phủ thành phần Pt
- Khuôn mẫu từ cứng Barium hexaferrite - Cấu trúc composit chứa Al2O3, SiO2 và SnO2
Đế
Hướng quét Mặt khum Phân tử mực
33