CN101365523A - 用于无机组合库的打印液体溶液阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明提供从液体溶液的母版阵列制备复本阵列的方法和***。可以使液体溶液的复本阵列反应以形成产品固体无机材料阵列以便分析和选择最佳处理过程和具有所需性质的产品。

Description

用于无机组合库的打印液体溶液阵列
相关申请的交叉引用
该申请要求Yi Dong等于2005年9月19日提交的在先美国实用新型申请第11/231309号“用于无机组合库的打印液体溶液阵列”的优先权。该在先申请的完整公开通过引用结合于此。
技术领域
本发明属于制备液体溶液复本组合库的方法和***领域。液体溶液的母版阵列(master array)可以复制在基片上。可以比如通过化学反应和/或物理调理(physical conditions)使液体溶液的阵列反应以便提供固体产品无机组合物。可以分析制得的产品组合物的组合阵列的所需性质，诸如电学性质、介电性质、磁性、机械性质、化学性质和光学性质、磷光性质、晶核形成、超导性等。
背景技术
材料的组合阵列可用于比如筛选性质独特的或性质增强的组合物。在生物科学中，组合阵列可用于发现具有所需结合或催化活性的分子。在材料科学中，已经构建组合阵列以便发现具有有用的物理、催化、化学、机械或光学性质的材料。组合技术能提供有效的途径来产生和筛选在医药、电子、光学、包装、机械和更多领域中有用的材料。
可以在许多领域中发现阵列，比如：印刷、数学、视频显示、艺术、生命科学、电子学等。这些阵列通常包括许多聚集在阵列的均匀区、具有共同性质的元素以便形成有趣的或有用的图案(诸如，图像、织构或环境)。组合阵列通常包括基片，在该基片上任意不同或***性差别的成份结合于不同位置处。大规模的组合库可以包括处于不同位置处的不同材料组合的广泛阵列，以提供含有各种有用性质的可筛选的群体。
人们发现化学中的组合阵列可用于发现具有独特性质的化学物质或发现已知分子的改进形式。在Agrafiotis等人的美国专利第5463564号“自动产生具有所需性质的化学配混物的***和方法(System and Method of AutomaticallyGenerating Chemical Compounds with Desired Properties)”中，一种以电脑为基础的迭代(interative)过程产生具有定义的化学性质的化学实体。在每一次迭代过程中，根据机器合成指令由机器产生定向的多样化化学库；对该定向的多样化化学库中的化合物进行分析以便确定具有所需性质的化合物；使用结构-性质数据选择将在下一次迭代作用中合成的化合物；自动产生新的机器合成指令以便控制用于下一次迭代作用的定向多样化化学库的合成。Agrafiotis等人的组合有机化学是比如通过将液滴底物混合并分离到不同的有机试剂中的组合机器或顺序将试剂转移至固体支持物阵列位置的机器来操作的。
生物领域中的组合阵列可以包括在诸如固体支持物上的珠子或格子之类的基片上的不规则的或***的生物分子阵列。在Fodor等人的美国专利第5424186号“极大规模固定化聚合物合成(Very Large Scale Immobilized PolymerSynthesis)”中，比如，将核苷酸的顺序混合物延伸为生长在基片上的寡聚核苷酸。伴随由通过掩模照明基片位置来指导的反应，通过使用光活化作用化学***来制备具有不同序列的寡聚核苷酸阵列。如同Agrafiotis技术，阵列的增殖需要通过重复整个合成顺序来从头再构建。
在无机材料科学中，已经通过连续地或分别地将用于反应的不同无机材料应用在基片上来制备阵列。比如，在Shultz等人的美国专利第5985356号“新型材料组合合成(Combinatorial Synthesis of Novel Materials)”中，在使混合物反应前，多种不同的无机材料被应用于阵列的多个不同区域以便形成无机材料的组合阵列。Shultz等人讨论了使用自动学分别地将不同的组合材料应用在基片上，使用掩模指导将材料应用到基片的特定区域，使用梯度以改变比率的形式将材料应用到基片上，分隔阵列位置以便减少交叉污染。然而，要在基片上提供符合定义的、均匀的和可重复的具有比例相同的相同组合的阵列，存在问题。再次地，在Shultz等人的方法中，阵列复制过程需要从头完全再构建复本阵列(duplicate array)。该发明可以被应用于合成无机材料组合阵列的液体溶液方法中。然而，液体组合库可能难以制备。本领域已知的制备液体组合库的一般方法具有稳定性、均匀性、统一性的问题，特别是如果阵列的成员包含溶剂化的金属离子时。通常，仅仅可能使具有高化合价的离子(比如，诸如Ti4+、Ta5+和Nb5+之类的稀土金属离子)溶剂化。尽管某些有机溶剂可能偶尔在这方面起作用，更多情况下，这些离子沉淀形成非均匀的溶液或其它不稳定的溶液。即使有人能够生产含有这些金属离子(包括高化合价稀土金属离子)的溶液，如果加入新的溶剂或试剂，或与来自不同库的溶剂组合或混合，仍然存在离子物质沉淀或溶液不稳定的可能性。对于水性溶液特别如此。
因此，本领域需要一种稳定材料液体阵列(包括高化合价离子溶液)的方法以便可以储存该阵列以用于进一步处理。考虑这种中间体阵列在那种稳定条件下可以被商业化以便另一个研究者或商业实体可以根据其自己的业主权益进一步处理该阵列。
本发明人已经开发了用于控制和保持金属离子以分子水平稳定分散在溶液中，以此确保得到均匀的混合物的体系和方法，当处理液体母版阵列或将其转移至基片或中间体液体阵列时，这些技术特别有用。根据这些方法，使金属前体和可溶聚合物反应以形成不会遭受胶凝或沉淀常规问题的溶液。所述的聚合物与金属离子活性结合并用于包埋金属，防止混合物的组成离子之间的化学反应，保持离子以均匀分布的方式存在于溶液中。换句话说，聚合物起作用以确保金属离子均匀分布在溶液中，以及将离子相互分离开以便防止金属离子成分之间发生不需要的反应。在这种状态下的稳定化的阵列可以是母版阵列或复本阵列，它可以包含在最终沉积到基片上之前存在的阵列以便产生产品阵列。根据本发明的实施方式，这种稳定化的液体溶液(作为阵列的单个成员存在)一次稳定期达数月。
鉴于以上事实，人们需要能可靠地和可重复地通过液体溶液制备无机材料组合阵列的***和方法。人们希望具有能容易地在可操作的基片上制备均匀的、混合良好的和稳定的液体溶液复本阵列的***。本发明提供这些和其它技术特征，通过阅览以下内容它们将显而易见。
发明内容
本发明提供制备无机材料组合的复本组合库的方法和***。这些组合可以反应生成具有有用的可探测性质的产品。
制备无机材料组合的阵列的方法包括，比如制备具有为最终的无机材料组合设计的配方的、混合良好和均匀的液体溶液母版阵列和将母版阵列的复本阵列转移至基片上以便提供液体溶液组合的复本阵列的过程。母版阵列可以储存起来以用于在另一时间制备相同的第二、第三或第四复本阵列。可以对复本阵列进行处理，比如曝露在某些物理条件下的某些化学反应过程中以形成最终单相或多相材料的阵列。可以对反应产品组合物进行分析以确定有用的过程条件和/或鉴定具有所需性质的组合物。本发明方法的一个优点是能够在同类基片上容易地和准确地生产一套相同的各种组合物材料阵列以用于在不同化学或物理条件下进行单个测试。
母版阵列可以人工制备或通过自动技术制备。无机材料溶液的储备溶液通常人工制备以便具有已知浓度(摩尔浓度)的无机材料。起稳定作用的聚合物可以包括在内，比如以便使材料化学稳定或帮助保持材料均匀分散在溶液中。可以通过比如混合母版阵列位置上的两种或多种储备溶液来制备两种或多种无机材料的组合。母版阵列可以具有比如2个或更多个位置，8个或更多个位置，32个或更多个位置，96个或更多个位置，384个或更多个位置。每一个母版阵列位置能接受材料，该材料提供与在母版阵列上的其它位置的组合明显不同的(比如在材料和/或材料比例上)无机材料组合。一般的母版阵列可以包括在两个或多个孔中含有不同无机材料组合的一个或多个多孔板(multiwell dish)。
无机材料可以是比如不包括碳-氢键的任何材料。无机物质可以由在水性的和/或有机溶剂液体中的溶液形式的金属化合物生产。在许多情况下，无机物质可以是与溶液形式的起稳定作用的聚合物相结合的金属化合物。一般的无机物质是金属、金属离子、金属盐和/或金属氧化物。这些物质可以是比如铝、锑、钡、铋、硼、镉、钙、碳、铈、铬、钴、铜、镝、铒、铕、钆、锗、金、铪、钬、铟、铱、铁、镧、铅、锂、镥、镁、锰、钼、钕、镍、铌、钯、铂、钋、镨、铼、铑、钌、钐、钪、硒、硅、银、锶、钽、碲、铽、铊、铥、锡、钛、钨、钒、镱、钇、锌、锆的化合物，它们的氧化形式和/或它们的离子化形式。
基片可以是任何适用于复本阵列且与反应兼容以产生产品组合物的基片。基片一般由与反应条件兼容且具有适合接受组合的转移物和适合组合物分析的表面的材料制成。普通的基片由比如陶瓷、玻璃、石墨、硅、氧化铝、聚合物、碳复合物、金属等制成。基片可以采用任何合适的形式，诸如平圆盘、分离的表面或珠群。
将组合从母版阵列转移至复本阵列的过程可以是顺序的，或者可以并行转移阵列的成员。复本阵列在布局上可以安排成与母版阵列准确一致，或者复本可以包括与母版阵列排版不同的选择组合成员。在一个实施方式中，转移过程包含顺序将母版阵列液体无机物质组合用机器转移至基片的过程。在代替的实施方式中，转移过程包含比如使用转移块一次将液体无机物质组合并行转移到基片上的过程。
使干燥的液体阵列的复本阵列反应以形成产品固体无机材料阵列的过程可以通过将组合曝露在促进所需反应的化学和/或物理条件下来完成。可以通过将材料组合曝露在某一温度、pH、光频率、金属蒸汽(比如促进外延生长)、压力、溶剂、气体等中某一时间长度来促进反应。温度在许多实施方式中是重要的反应参数。比如，可以通过将基片上的组合曝露于450℃或更高的温度下来进行反应以便形成产品组合物。反应过程可以包括调节反应环境压力，比如从强真空至高压，从约10托至约5000psi，从约100托至约2000psi，从约500托至约1000psi或从约760托至约100psi。
可以通过分析产品组合物来确定有用的过程参数和组合物。可以通过检测从基片上的一个或多个产品组合物发出的信号进行分析。分析组合物可以基于光谱检测、检测电流、检测测电压、显微镜检测、荧光检测、磁检测和或类似手段，视情况而定。
在比较反应过程参数的实施方式中，将相同的复本阵列从母版阵列转移至两个基片上，使第一复本阵列曝露在第一方法条件下，使第二复本阵列曝露在第二方法条件下。检测来自第一和第二阵列相同位置的信号。比较从第一和第二阵列上的相应阵列位置检测到的信号以便确定第一和第二方法条件对无机材料组合影响的区别。可以选择形成更需要的产品的方法条件用于产品的大规模生产，或该条件可以为更多轮的过程参数筛选过程提供比较的标准。
本发明中考虑制备无机材料组合的复本阵列和用于反应和产品组合物筛选的***。比如，所述的***可以包括液体溶液母版阵列、具有接受液体溶液复本阵列的表面的基片、和将液体溶液从母版阵列转移至基片表面的设备。
无机材料液体溶液可以基本上如以上对于制备复本阵列的方法所描述的。该液体溶液可以包含无机溶液或聚合物稳定的溶液。所述的聚合物可以是比如聚阴离子聚合物、聚阳离子聚合物、混合离子聚合物、肽、聚乙烯亚胺(PEI)、肝素、羧化聚乙烯亚胺(PEIC)、聚环氧乙烷、聚电解质、聚丙烯酸酯、全氟磺酸酯、全氟羧酸酯、丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、多核苷酸、蛋白质、聚碳酸酯、二乙基氨基乙基-葡聚糖、硫酸葡聚糖、聚谷氨酸、聚磷酸酯、聚硼酸酯、次氮基三乙酸酯(NTA)、乙二胺四乙酸酯(EDTA)类、多组氨酸、DMPS、DMSA、DMSO、联吡啶、乙二醇双(2-氨乙基)四乙酸(EGTA)、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、羟乙基淀粉(HES)、葡聚糖、糊精、菊粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚苯乙烯和/或类似物。
转移设备可以是任何合适的设备，诸如多管吸移管管理器、机器转移设备、直接印刷或间接印刷技术、泵驱动导管、顺序转移设备、并行转移设备等。在一种实施方式中，转移设备是具有按与母版阵列位置对齐来设置的转移探管(probe)阵列的转移块。这些探管可以是比如针管或毛细管。
***可以包括比如加热设备以便干燥材料组合、从组合中蒸发聚合物和/或提供优选的反应温度。加热设备可以是比如加热板、干燥器、烘箱、加热炉、加热灯、激光、电阻加热器等，以便在基片或阵列位置提供所需的热量。在许多实施方式中，加热设备是提供反应温度和/或压力以便将材料组合转化为产品组合物的烘箱。
本发明的***可以包括一个或多个检测器以便检测来自基片表面的信号。检测器可以是比如欧姆表、荧光计、电压表、安培表、光度计、电荷耦合装置、磁力仪、酶、显微镜等。检测器可以用于分析或筛选产品组合物的组合阵列以获得有用的性质。
本发明的实施方式涉及制备液体溶液复本阵列的方法，该方法包括制备液体溶液母版阵列，每一种液体溶液在母版阵列中具有独特的地址；将母版阵列的复本阵列转移至第一基片上。这种转移可以依次(意味着每一个阵列成员按顺序转移)或并行(成员同时转移)进行。在并行转移的情况下，可以使母版阵列与转移块接触，然后使转移块与基片接触。
这样就产生了液体溶液的第一复本阵列。然后可以将液体溶液阵列的该复本阵列转化为固体无机材料的产品阵列。转化作用可以通过干燥、化学反应或通过将基片加热至大于约20℃的温度而发生。产品阵列中的固体无机材料可以是氧化的形式或离子形式。
根据本发明的实施方式，在母版阵列的每一个地址，母版阵列的液体溶液组合至少两种金属元素、金属化合物、含有金属的化合物或无机化合物，和它们的各种组合。母版阵列在阵列中具有至少8种溶液，因此具有至少8个位置。在本发明的一种实施方式中，母版阵列的每一种液体溶液包含在多孔板的一个孔中。
根据本发明的实施方式，其上印刷了复本阵列的基片可以包含各种材料，包括陶瓷、玻璃、硅、石英、石墨、聚合物、塑料、复合物、金属和金属化合物。而且，液体溶液母版阵列可以具有至少一种液体溶液以稳定形式存在于阵列中。在一些实施方式中，稳定的液体溶液可以用聚合物稳定，但是考虑稳定液体溶液的其它方法。当聚合物被用于稳定液体溶液时，至少一种液体溶液的成分可能结合到聚合物上。
本发明的实施方式的优点包括制备两个复本阵列或两个产品阵列，比较这两者之间的不同，它们仅仅在处理过程中具有轻微差别。由于每种阵列可以含有大量的地址，这使得要并行操作大量的实验。比如，本发明的实施方式包括制备液体溶液复本阵列的方法，该方法包括以下过程：首先制备液体溶液的母版阵列，每一种液体溶液在母版阵列中具有独特的地址；将每一种液体溶液的至少一部分从母版阵列转移至第一基片以便形成液体溶液的第一复本阵列；将每种液体溶液的至少一部分从母版阵列转移至第二基片以便形成液体溶液的第二复本阵列；使用第一方法以便将液体溶液的第一复本阵列转化为固体无机材料的第一产品阵列；使用第二方法将液体溶液的第二复本阵列转化为固体无机材料的第二产品阵列；然后检测来自第一产品阵列的至少一个地址的信号，将该信号与从第二产品阵列的相应地址检测到的信号作比较。第一和第二方法参数可以是温度、压力、时间、辐射照射、化学反应、溶剂曝露或气体接触。
本发明的实施方式包括制备液体溶液复本阵列的***。这种***可以包含液体溶液母版阵列，每一种液体溶液在母版阵列中具有独特的地址；基片，该基片具有接受来自液体溶液母版阵列的复本阵列的表面；用于将母版阵列的至少一种液体溶液转移至基片表面以便制备复本阵列的转移设备。转移设备可以包含具有按照与母版阵列的液体溶液地址对齐来设置的转移探管阵列的转移块。这些转移探管可以包括针管或毛细管。
定义
除非此处或以下的说明书中另外指出，本文使用的所有科技术语具有本发明所属领域普通技术人员共同认为的意义。
在具体描述本发明之前，应该理解本发明不局限于特定设备或生物***，它们当然可以改变。也应该理解，本文使用的术语仅仅出于描述特定实施方式的目的，无意对本发明进行限制。如在说明书和附加的权利要求中使用的，单数形式“一”和“该”包括复数所指对象，除非该内容另外清楚地阐明。因此，比如对“一种材料”的指代可以包括两种或多种材料的组合；对“成分”的指代可以包括一种或多种成分等。
尽管可以在实施本发明中使用许多与本文描述的方法和材料类似的、相当的、或修改这些方法和材料所得的许多方法和材料，而无需进行过度的实验，但是本文描述了优选的材料和方法。在描述和要求保护本发明过程中，根据以下叙述的定义使用以下术语。
如本文所使用的，术语“组合阵列”指在一个基片上不同位置的两种或更多种不同产品组合物的集合，其中所述的产品组合物是由两种或多种不同材料的组合生产的。
如本文所使用的，术语“产品组合物”是指两种或多种不同的无机材料的反应产物。不同的产品组合物可以是不同的无机材料组合的反应产物或以不同比例组合的相同无机材料的反应产物。
如本文所使用的，术语“反应”是指任何将两种或多种不同材料的组合转化为产品组合物的化学或物理反应。物理反应包括，比如共结晶、熔合(fusion)、合金化(alloying)、汞齐化、熔化在一起(melting together)、烧结等。化学反应包括本领域已知的反应，诸如两种或多种元素和/或分子之间的分子键的形成。
如本文所使用的，术语“基片”是指具有刚性或半刚性表面的材料，无机材料的液体溶液或悬浮液可以应用在该表面上。
如本文所使用的，术语“无机材料”是指不含碳氢(C-H)键的元素或分子。通常，无机材料是矿物或金属。“无机材料组合”是指两种或多种不同无机材料的混合物或固溶体。
如本文所普遍使用的，术语“金属”是指金属盐、金属氧化物、金属离子、作为分子、晶体或合金的一种成分的金属；或元素形式的金属。
术语“母版阵列”是指可由其转移一份或多份复本阵列的两种或多种不同液体溶液的阵列。
“复本阵列”是指从母版阵列转移至基片上的液体溶液母版阵列的复制品。复本阵列可以具有以与母版阵列相同的或不同的空间次序(诸如以“镜像”排版或更高密度微阵列)排版的液体溶液。
如本文所使用的，术语“蒸发”是指以蒸汽或气体的形式除去某些组分。
如本文所使用的，术语“熔合”是指由加热造成的两种或多种不同材料的组合。比如，熔化金属、形成合金或加热和冷却以便形成两种或多种无机材料的晶体。
如本文所使用的，术语“烧结”是指通过将两种或多种不同材料的混合物加热至小于至少一种材料的熔点的温度而使该混合物转化为固体物质。
附图说明
图1显示了用于制备液体溶液复本阵列、反应和分析相关无机产品组合物组合阵列的示例性机器***的示意图。
图2显示了表明制备复本阵列的过程步骤的示意图和图像，该制备过程是通过将液体溶液从母版阵列并行转移至基片上的复本阵列来实现的。
图3显示了磷光体产品组合物阵列的照明图像和检测技术的示意图。
图4显示了为提供具有不同性质的产品组合物的组合阵列而在不同条件下处理的复本阵列的图像。
图5显示了由复本阵列制备的产品组合物阵列。
具体实施方式
本发明涉及制备液体溶液的复本阵列和无机材料产品组合物的组合阵列的方法和***。液体溶液母版阵列可以在比如多孔板中制备。可以将母版阵列依次和/或并行转移至基片的表面以便提供母版阵列的复本阵列。可以使材料组合反应以形成组合的产品组合物。对组合物进行分析以便鉴定它们的性质。
制备复本液体溶液组合阵列的方法
制备无机材料产品组合物阵列的方法通常可以包括以下步骤：制备液体溶液的母版阵列，将母版阵列组合的样品转移至基片上的位置以便提供材料组合的复本阵列，使这些组合反应以便形成产品无机组合物的组合阵列。反应可以包括在组合中的材料间的化学和/或物理反应。可以检测从阵列位置处的材料或产品发出的信号以进行分析。
在基片上复制液体溶液阵列
可以通过各种合适的技术将无机材料或聚合物稳定的无机材料溶液从母版阵列转移至复本阵列。母版阵列材料转移至复本阵列的过程可以依次和/或并行、直接或间接、人工或自动地进行。
比如，组合的金属氧化物(无机材料组合)溶液的组合阵列可以通过在96孔板液体母版阵列的孔中人工组合不同金属盐来形成。液体溶液阵列可以通过使用比如机械臂末端的针头(可湿润探针)转移设备将其依次转移至基片上的位置处以便制备材料组合的复本阵列。任选地，机械臂可以包括，比如多管吸移管管理器头以便将多种材料组合一次转移至基片上。可以对基片加热，干燥并烧结复本阵列位置处的液体溶液以便形成产品无机组合物的组合阵列。
或者，可以使用并行转移技术来制备复本阵列。比如，可以用机器在384孔板中组合无机材料溶液的储备溶液以便提供母版阵列。提供具有从板支持体表面突出的探头的转移块，该支持体表面采用与384孔板中的孔间隔对齐的模式。以探头与孔对齐的方向放置该转移块以便探头可以被一次浸入以接触多孔中的溶液。与溶液接触的探头是湿的。将转移块重新定位在基片表面上方以便湿探头并行接触表面和将溶液转并行移至表面以便在基片上产生液体溶液的复本阵列。如上所述，可以加热基片以便形成产品无机组合物阵列，用于分析。
在另一种实施方式中，可以直接将母版阵列的溶液转移至基片表面。比如，可以将基片表面置于直接处于多孔板中材料组合的母版阵列上方的位置。可以挤压基片使其与孔板上部密封接触，比如将孔板和基片倒扣在一起。来自母版阵列的液体材料组合将接触和湿润位置处的基片表面以便在基片上提供母版阵列的镜像复本。可以向正上方带回孔板/基片组合，移去基片以用于反应和分析。该过程可以用新基片重复以便制备多个复本。任选地，在与胶版印刷类似的技术中，镜像阵列可以被转移至转移表面，转移表面被带去与基片接触以便提供具有与母版阵列相同的阵列成员顺序的复本阵列(即非镜像阵列)。
在另一种实施方式中，一部分液体溶液阵列从母版阵列转移至基片上的复本阵列，比如在复本阵列排版中不必重复或反映母版阵列的排版。比如，具有母版阵列组合数据库的计算机可以指导机器转移设备将特别关注的组合转移至基片上，比如转移的次序不由母版阵列的原始次序决定。该计算机可以保留被转移至每一个复本阵列位置的母版阵列组合的记录。可以使制得的复本阵列反应并进行分析。如本领域中所认为的，根据该方法的计算机记录，容易确定关注产品的组成和相应的母版阵列位置。
无机材料溶液
应用于本发明阵列中的受关注的无机材料可以是比如无碳-氢键的元素、离子或分子。为了应用于基片，这些无机材料形成液体形式的溶液。液体可以是比如水、极性溶剂、有机溶剂、和/或疏水液体。这些材料可以与一种或多种起稳定材料溶液作用的聚合物相结合。
本发明中关注的许多有用的无机材料包括元素形式或金属化合物形式的金属。比如，无机材料可以包含元素形式、离子形式、和/或化合物形式的以下物质：比如铝、锑、钡、铋、硼、镉、钙、碳、铈、铬、钴、铜、镝、铒、铕、钆、锗、金、铪、钬、铟、铱、铁、镧、铅、锂、镥、镁、锰、钼、钕、镍、铌、钯、铂、钋、镨、铼、铑、钌、钐、钪、硒、硅、银、锶、钽、碲、铽、铊、铥、锡、钛、钨、钒、镱、钇、锌、锆、它们的氧化形式、它们的离子形式、和/或类似物。离子化形式可以包括金属盐，诸如碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氯化物、乙酸盐、螯合形式、和/或类似物。
用于本发明的聚合物可以稳定溶液中的无机材料。如本文关于聚合物所使用的，稳定化是指与关注的无机材料发生相互作用以便可以使用本发明的方法前后一致地应用这些无机材料。通常，在加工本发明的组合阵列的至少一个阶段中，将聚合物溶液与金属离子溶液混合以便产生稳定的阵列。可以通过将诸如聚乙烯亚胺(C2H5N)n之类的聚合物溶解在水中来制备聚合物溶液。可以将其它成分如乙二胺四乙酸(EDTA，C10H16N2O8)加入该溶液中。接下来，通过将盐溶解在水中来制备组合库中被调查的金属离子的相应盐。在本发明的一种实施方式中，可以使用硝酸盐。然后将金属离子溶液与聚合物溶液混合以便聚合物/EDTA包埋所述的金属离子。在一些情况中，可能必需在聚合物/EDTA金属盐溶液中加入酸或碱以促进包埋作用。
其它可以与EDTA结合使用以便包埋金属离子和稳定液体阵列的聚合物包括聚阴离子聚合物、聚阳离子聚合物、混合离子聚合物、肽、聚乙烯亚胺(PEI)、肝素、羧化聚乙烯亚胺(PEIC)、聚环氧乙烷、聚电解质、聚丙烯酸酯、全氟磺酸酯、全氟羧酸酯、丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、多核苷酸、蛋白质、聚碳酸酯、二乙基氨基乙基-葡聚糖、硫酸葡聚糖、聚谷氨酸、聚磷酸酯、聚硼酸酯、次氮基三乙酸酯(NTA)、乙二胺四乙酸酯(EDTA)类、多组氨酸、DMPS、DMSA、DMSO、联吡啶、乙二醇双(2-氨乙基)四乙酸(EGTA)、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、羟乙基淀粉(HES)、葡聚糖、糊精、菊粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚苯乙烯和/或类似物。
实际上，周期表中的任何金属可以被用于本发明的实施方式。比如，所述的金属可以包括第IA族元素，诸如Li、Na、K、Rb或Cs。这些离子是单价的。或者，所述金属可以包括来自第IIA族碱土金属列的二价离子，诸如Ca、Sr、Ba、Mg，或其它二价金属离子，诸如Co、Mn、Zn和Pb。三价金属离子包括Al、Ga、La、Ce、Pr、Nd、Po、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Bi和Cr。四价的金属离子和/或半导体元素包括Ge、Zr、Hf和Sn。根据本发明实施方式可以被稳定的五价金属离子和无机非金属元素包括V和P，六价的金属是Mo和W。
比如，起稳定作用的聚合物可溶解于选择的应用液体中，可以具有与无机材料相互作用以便促进其均匀分散在所述液体中的离子性质、螯合性质、和/或增粘性质。在应用过程中操作液体时和/或在过程之间保存液体时，起稳定作用的聚合物可以帮助保持材料均匀的分散。一些起稳定作用的聚合物具有还原氧化和/或沉淀无机材料的有用性质。
在无机材料作为离子存在于溶液中的实施方式中，起稳定作用的聚合物具有相反电荷的离子基以便材料与聚合物形成离子连接。聚合物的溶解、悬浮和/或结构基质(比如，互相缠结的或交联的凝胶基质)也可以帮助保持离子材料均匀分散在应用液体中。离子聚合物能与离子材料的反离子交换以避免具有反离子的离子的溶解性限制。伴随与聚合物连接的(比如，以离子键连接)无机材料离子，通过比如超滤或透析，可以将不需要的反离子和其它杂质从应用液体中除去。起稳定作用的离子聚合物可以包括比如聚阴离子聚合物、聚阳离子聚合物、混合离子聚合物、肽、核苷酸、聚乙烯亚胺(PEI)、肝素、羧化聚乙烯亚胺(PEIC)、聚环氧乙烷、聚电解质、聚丙烯酸酯、全氟磺酸酯、全氟羧酸酯、丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、多核苷酸、蛋白质、聚碳酸酯、二乙基氨基乙基-葡聚糖、硫酸葡聚糖、聚谷氨酸、聚磷酸酯、聚硼酸酯等。
无机材料是离子材料时，起稳定作用的聚合物较优地包含某些螯合特征。可以通过与具有可用螯合基的聚合物结合使材料组合溶液中的金属离子(诸如碱土金属离子和许多过渡金属离子)稳定。比如，起稳定作用的聚合物可以具有诸如次氮基三乙酸酯(NTA)、乙二胺四乙酸酯(EDTA)类、多组氨酸、DMPS、DMSA、DMSO、联吡啶、乙二醇双(2-氨乙基)四乙酸(EGTA)、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和/或类似物之类的螯合基。
在无机材料容易在应用液体中形成非均一分散时(比如，在材料是颗粒、沉淀物、吸附到表面上或脱离悬浮时)，粘性的聚合物或支持性的聚合物基质可以帮助保持材料均匀分散在液体中足够长的时间以便将材料均匀地、一致地或可重复地转移和应用到基片上。当提高应用溶液粘度的起稳定作用的聚合物用于本发明的方法和***时，可以提供有利之处。粘性聚合物存在于应用溶液中可以帮助保持材料在液体中的均一性。粘性聚合物的存在可以减少悬浮的但不溶的无机材料的沉降。粘性聚合物可以减少液体中的对流，因此比如减少液体储存过程中材料曝露在不利的反应试剂如氧气或水中。合适的起稳定作用的增粘聚合物使液体的粘度增加至少50％，或使液体的粘度提高至少10厘泊(cP)。优选的起稳定作用的增粘聚合物以一定量存在于液体中，该量足以使粘度增加约100cP、约1000cP、约104cP、约105cP、约106cP、约107cP或更多。上述起稳定作用的聚合物可以提供有利的粘度增加。其它有用的起稳定作用的增粘聚合物包括，比如羟乙基淀粉(HES)、葡聚糖、糊精、菊粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚苯乙烯等。
许多起稳定作用的增粘聚合物带来的其它好处是增强了组合溶液和基片之间的相互作用。聚合物能增加液体对基片的亲和性(比如使其更粘)以便在施加液体后，液体保持与基片接触。更粘的液体能流得更慢以便它们在处理步骤过程中不会从阵列位置上过度移动。
在其它实施方式中，通过选择帮助避免材料沉淀的溶剂和/或反离子使无机材料保持在均匀的溶液中。比如，许多金属提高了在溶液中的溶解度，如硝酸盐。任选地，可以使用某些非水性溶剂(比如有机或硅溶剂)，使一些材料保留在溶液中。
母版阵列
母版阵列包括作为溶液保留在两个或多个位置的无机材料组合。因为阵列成员是液体形式的，母版阵列的位置通常需要某种容纳形式，诸如孔、容器、防水表面、湿润表面和/或液体移动边界。可以在与母版阵列分离的位置上制备材料组合，但是通常在阵列位置原位制备组合。
制备母版阵列通常以配制无机材料储备溶液开始。将浓缩形式的无机物质(比如高级纯液体溶液或物质的盐)溶解在溶剂中或与溶剂混合以便提供已知摩尔浓度的储备溶液或悬浮液。根据物质，储备溶液的制备可能需要调节pH、加热、加入用于溶解的反离子、加入表面活性剂、加入起稳定作用的聚合物、搅拌等以便提供均匀的储备液体。
可以以不同的组合和/或比例在不同的母版阵列位置组合无机材料的储备溶液以便提供母版阵列。阵列经常是以行和列排列的矩阵形式的阵列。比如，阵列的每一行和每一列可以包括不同的无机材料。在特定行的每个位置上的第一材料可以与每一列中的不同材料混合。在另一行的每一个位置上的第二材料也可以与每一列中的不同材料混合。在每一行和每一列中具有不同材料的情况下，可以提供在每一个位置上具有不同材料组合的母版阵列。任选地，可以通过比如在不同的位置、行和/或列中包括不同量的材料来考虑组合的化学计量比，由此在不同位置上提供比例不同的相同材料的组合。任选地，母版阵列可以不那么规则，比如在两个或多个位置有多余的组合、空位置、非行或列排列的阵列、无归则的组合、无规则的比例等。
可以人工制备母版阵列位置上的组合。技术员可以使用吸移管管理器、多管吸移管管理器、重复吸移管管理器、可编程的吸移管管理器和/或类似设备将定量的储备溶液转移至母版阵列位置。比如，技术员可以使用12头(tips)多管吸移管管理器将第一材料储备溶液一次转移至96孔板的整行中。可以使用12头吸移管管理器将不同的储备溶液转移至96孔板剩下的7行中。使用8头吸移管管理器，技术员可以一次一列将不同的储备溶液转移至多孔板的12列中。结果是形成孔板上96种不同材料组合的阵列。任选地，可以在任何特定的母版阵列位置组合两种以上不同的材料。任选地，任何或所有的行或列可以具有不同量的某些材料，以便比如提供在不同位置具有不同反应化学计量比的相同材料组合的阵列。可以认为单个多孔板或单个多孔板的一部分是母版阵列。两个或多个多孔板或这些多孔板的一部分也可以被认为是母版阵列。
在每个位置处可以以较大体积组合材料来制备母版阵列母板。可以将母板的等分部分转移至一个或多个子板以用于比如作为母板阵列即时使用，而将母板储存起来(比如冷冻或冷藏)以备以后使用。
母版阵列可以使用自动或半自动技术来制备。特别是对于非常大的阵列，自动组合材料能提供制备母版阵列的制备成本、速度和可靠性方面的优势。通常，自动制备阵列(比如机器制备)以类似于上述的人工技术的模式进行。机器可以通过重复的浸湿和转移步骤或通过导管转移(所述导管含有不同储备溶液的分隔流)来依次提供储备溶液。
母版阵列就阵列位置的数量和排列方面可以发生广泛的变化。人工制备的母版阵列比如可以在两个、约8个、约96个、约384个或更多位置处舒适地包括不同的材料的组合。机器的液体操作设备可以容易地制备具有独特的组合和/或材料比例的组合无机材料母版阵列，数量从比如小于约24个位置至约96个位置、至约384个位置、至约1536个位置或更多。通过使用多个母版阵列板和/或通过使用微阵列版式，母版阵列可以包括大量独特的阵列组合，比如从约100个组合、至约103个组合、至约104个组合、至约105个组合、至约106个组合、至约107个组合、至约108个组合或更多，它们具有显著不同的组合和/或材料比例。在某些实施方式中，母版阵列可以具有比如约0.01至10或更多的阵列组合/毫米，或约0.1至100或更多的阵列组合/毫米2。
基片
基片通常是刚性或半刚性的材料，具有其上施加了含有无机材料的液体的表面。基片具有适合比如特定阵列复制过程和成分反应和分析技术的形状。基片可以由能承受操作和处理条件(诸如高温和曝露于液体)的材料形成。
基片通常是具有平坦材料施加表面的热稳定的固体。比如，基片可以是基本上不会在空气存在下被约450℃和2000℃之间的温度破坏的平坦陶瓷圆盘。在其它实施方式中，基片可以由比如玻璃、金属、石墨、硅、氧化铝、碳复合物、陶瓷、聚合物、和/或类似物来制造。可以使基片形成似圆盘、卡片、圆筒、球体、管子等的形状。在一些实施方式中，基片可以是两个或多个珠的形式。
基片的表面可以具有适合处理、保持和显示无机组合物的组合阵列的位置。该表面可以是光滑的和均一的以便比如提供与某些复制过程中使用的设备的简单、精确的接触。基片表面可以是粗糙或多孔的以便吸附和/或保留施加的材料。基片表面可以具有由边界确定的位置，诸如通道、脊、疏水区域、亲水区域、和/或类似物，以在复本阵列的特定位置处保留转移的材料。
表面可以包括比如用于对施加设备定位的参考标记。比如，表面的边缘可以包括物理参考物，诸如孔、槽或针，它们与施加设备框架相互作用以便在材料被施加于表面上时使基片保持处于设备的相对位置。参考标记可以是比如两个或多个圆点或印在表面的其它指示物，用于与施加设备操作面上的特定点对准，在施加设备中精确地人工安排基片，或由成像***检测以确定基片在施加设备中合适的对准。
复本阵列
复本阵列是从母版阵列转移至基片上的液体溶液的阵列。复本阵列可以包括所有或部分母版阵列成员。复本阵列可以排列成与母版阵列相同，或复本阵列可以具有位于不同布局中的阵列成员(来自特定阵列位置的组合)。组合从母版阵列转移至复本阵列可以如上所述是直接的或间接的、依次的或一次性的。可以处理复本阵列以使组合物质反应，在基片的不同位置形成不同的产品组合物。
根据材料组合从母版阵列转移的技术，复本阵列可以具有基本上与母版阵列相同的组合布局，或复本阵列可以具有不同的布局。比如，在使用转移块将所有的母版阵列成员一次转移至基片的情况下，得到的通常是位置的安排次序和间隔与母版阵列基本上相同的复本阵列。在直接在母版阵列和复本阵列之间转移(比如如上所述的密封接触和倒置(inversion))的情况中，镜像复本具有次序相反的阵列成员，但保留与母版阵列基本上相同的间隔。在一些实施方式中，比如在某些依次转移技术中，复本阵列的成员被转移至比母版阵列中更靠近和/或次序不同的位置中。
本发明的一方面，可以将可能包含在两个或多个多孔板上的大母版阵列复制在较小的单个基片上。比如，机器可以依次将母版阵列上间隔1cm的各组合转移至复本阵列基片上间隔1mm或更小的位置中。任选地，一个或多个母版阵列板上的所有或部分母版阵列成员可以被转移至面积比母版阵列中相同的材料组合所占据面积小约2倍、10倍、100倍或1000倍的复本阵列的基片位置中。复本阵列上的位置可以具有1个位置/cm2、4个位置/cm2、16个位置/cm2、100个位置/cm2、10000个位置/cm2、或更大的密度。
复本阵列可以在数量和阵列位置的安排方面广泛变化。在一个或多个基片上的一个复本阵列可以包括一个或多个母版阵列的所有或部分成员。比如，来自一个或多个母版阵列的组合无机材料的复本阵列可以在比如从小于约8个位置至约24个位置、至约96个位置、至约384个位置、至约1536个位置、或更多位置处包括独特的组合和/或材料比例。通过使用多个复本阵列基片或通过使用微阵列版式，复本阵列可以包括大量处于不同位置的独特阵列组合，比如在复本阵列库中具有显著不同的组合的约100个组合至约103个组合、至约104个组合、至约105个组合、至约106个组合、至约107个组合、至约108个组合或更多。
可以重复转移步骤以制备多个具有基本上相同数量的材料组合的复制板。比如，可以重复依次转移操作以从同一母版阵列提供附加的复本阵列。在另一个实施方式中，可以重复并行转移，诸如转移块转移、接触和倒置转移或胶版印刷转移，以提供比如具有相同数量材料组合的两个或多个复制板。
组合材料的反应
可以使复本阵列位置处的液体溶液形式的两种或多种不同无机材料的混合物(比如无机材料组合的液体阵列)反应，形成反应产品组合物的组合阵列。在一些情况下，不同的材料比如在母版阵列的孔中与其它材料接触将自发反应。在许多情况下，通过将复本阵列曝露于某些物理或化学条件下来启动材料组合的反应。如本文所使用的，术语“反应”是指在阵列位置处无机材料的化学和/或物理结合，形成比如物质的反应产物组合物分子、晶体、汞合金、烧结产物或合金。基片上阵列位置处的反应可以根据比如反应的性质和反应所需的条件同时或依次发生。
反应至少部分地包括无机材料混合物相互之间和/或与其它工艺成分的化学反应。比如，在阵列位置处的两种元素金属的反应可以包括由环境中存在的空气氧造成的或由材料组合溶液或悬浮液中存在的化学氧化剂造成的金属氧化反应。
在一些实施方式中，当阵列位置处材料组合中的液体蒸发而使无机材料浓缩在一起时，反应发生。比如，失去结合水会造成一些材料混合物相互反应。在其它情况下，失去应用液体溶剂会使材料曝露于外部反应试剂中，致使材料与比如来自大气的水或氧气发生共反应。
在一种或多种无机材料与起稳定作用的聚合物结合的实施方式中，当比如通过蒸发作用除去聚合物时，反应发生。比如，在无机材料通过离子相互作用与带电荷的聚合物结合的情况下，材料不能与该位置处的其它材料反应直到通过加热除去聚合物。环境中氧气的存在能加速除去聚合物的过程(即聚合物被烧掉)。
在其它实施方式中，反应可以包括在复本阵列基片上将组合的无机材料烧结在一起。在烧结过程中，干燥的液体溶液在低于它们的熔点的温度下被结合在一起，但是该温度对于形成所需无机材料的固相的相互作用来说是足够高的。所得的可能是比如微孔非均质的或均质的晶体结构。在氧气存在下，烧结过程也会导致一种或多种无机材料的氧化。
在其它实施方式中，反应包括将组合的无机材料的熔合在一起。熔合的反应产物可以是比如汞合金、晶体或合金。在一些情况下，某些无机材料不需加热就熔合。在许多情况下，需要加热以便将混合的无机材料熔合。在每一种材料都是纯元素金属的材料组合的情况下，根据依数性对熔化温度的影响，混合的组合物可以在小于任何一种纯金属的熔化温度的温度下熔化。纯金属熔合产生汞合金或合金反应产物，特别是当所处环境不含氧化剂时。在氧化剂(诸如大气氧)存在时，熔化的金属会变成氧化物，结果得到比如金属氧化物晶体反应产物组合物。
在许多本发明的实施方式中，组合材料的反应依靠将基片温度提高至环境条件以上。比如，可以通过将基片加热至大于约300℃、大于约450℃、大于约500℃、大于约750℃、大于约1000℃、大于约1200℃、大于约1500℃、大于约1750℃或大于约2000℃的温度来启动反应。这可以通过比如在烘箱中加热基片、电阻加热基片或使基片与热气接触、微波辐射、辐射加热等来实现。在一些实施方式中，可以通过加热材料而基本不加热基片使组合材料反应。比如，可以通过曝露于红外辐射、热流体或激光中将阵列位置的材料组合容易地加热到反应温度。
在一些实施方式中，反应和处理可以进一步包括材料从阵列位置处外延生长。基片上的组合阵列可以装载到通过比如物理气相沉积(PVD)、分子束外延(MBE)、化学气相沉积(CVD)技术等进行晶体生长的腔中。
组合阵列或产品组合物的分析
可以分析无机材料组合物的组合阵列以便检测具有具备所需性质的产品组合物的阵列位置。检测方法经常依据关注的性质。比如，阵列位置处的组合物可以具有光学性质、磷光性、晶体成核现象、超导性、和/或半导体性质。可以通过光谱检测、电磁传感器、显微镜检测、检测电压、检测压力响应电压、检测曝光响应电压、检测温度响应电压、检测电阻、荧光检测、和/或类似方法检测阵列位置处的组合的组合物。
在阵列位置处分析无机组合物可以依次地或并行地进行。可以用机器测试组合物的性质，诸如对电流的电阻，具体操作是将基片接地，并人工或机器接触组合物，从而在每个位置处进行电阻测试。可以使用图像处理设备并行测试某些光学性能。比如，磷光性可以通过以下方法检测：用激发波长照射组合阵列，然后使用CCD基照相机和视频监视器监控阵列位置所需光波长的发射。
在特定的实施方式中，制备两种或多种复本阵列，在不同的反应条件下处理每一个复本阵列。分析反应产物组合物可以帮助鉴定混合物组合和处理条件，提供对于特定使用优选的组合物。比如，一个复本阵列可以用不同于处理该复本阵列的另一个复本的温度、时间、pH、压力、曝光频率、曝露于金属气相、曝露于溶剂或气体接触来处理。分析以不同方式处理的组合阵列可以提供用于设计或优化在阵列中生产组合物质的方法的数据。分析以不同方式处理的阵列可以鉴定最适合特定应用的组合物，诸如在对选择波长激发作用的响应中具有在特定波长下最强磷光的组合物。
制备组合阵列的***
制备无机材料组合的复本阵列的***可以包括母版阵列、基片和将母版阵列复制到基片表面的转移设备。该***可以包括反应器和检测器以便生产和分析产品组合物。
在一种实施方式中，如图1所示，本发明的***10可以包括将母版阵列液体材料组合12从母版阵列13转移至基片14上的位置的转移设备11，以此提供复本阵列15。比如，制备复本阵列的***可以包括依次从母版阵列的位置处取出母版阵列材料组合的等分样品并将它们转移至基片表面上的复本阵列位置的机器。该机器可以准确地将母版阵列的物理排版复制到基片上。任选地，该机器可以将组合材料的等分样转移至空间排列与母版阵列不同的基片表面。
该***可以包括加热器和/或烘箱，比如以便在阵列位置处处理、干燥材料组合或使其反应。比如，可以在干燥器16中干燥复本阵列，然后将基片转移至烘箱17中，比如在高温下使其反应以便将材料烧结成产品组合物的组合阵列。根据材料和所需的产品组合物，可以使用各种加热器在阵列位置处干燥、化学反应、熔化、熔合、结晶或烧结两种或多种材料。
转移设备可以是本领域已知的将母版阵列成员转移至基片位置的任何方法。转移设备可以包括以上在“制备复本无机组合阵列的方法”部分中所述的设备。转移设备可以与一种转移设备(诸如针头或毛细管)湿润接触，然后该设备与基片接触。转移设备的转移方法可以采用直接在基片表面与母版阵列成员接触的方式。转移方法可以采用使转移表面与母版阵列成员接触，然后转移表面与基片接触(胶版印刷)的方式。转移方法可以包括通过导管从母版阵列位置将母版阵列等分样抽到基片上的复本阵列位置。比如，可以用机器使吸管(sibbertube)位于母版阵列位置的上方以便从母版阵列吸收等分样。将等分样抽到导管中以便使其离开机械臂或X-Y标绘器末端的毛细管以排到复本阵列位置的基片表面。对于一些实施方式，任选的转移方法包括由技术员使用手操作吸移管管理器依次转移母版阵列等分样。
本发明的***可以包括分析设备(检测设备)18，以确定组合阵列产品组合物的性质。通常关注的性质包括，比如与组合物吸光度、荧光性、磷光性、发光性有关的光激发和/或发射曲线、；电子响应，诸如对电流的阻力、压电效应、整流作用、介电性质、光电效应、接头效应、各种温度下的超导率等；化学和生物催化活性；晶体成核行为；和/或类似物。分析设备可以包括比如欧姆表、荧光计、电压表、安培表、光度计、电荷耦合装置、磁力仪、酶、显微镜等。
实施例
提供以下实施例以说明但不限制要求保护的发明。
实施例1
印刷液体无机材料溶液阵列
制备无机磷光体的组合阵列并分析用各种辐射源激发后的光致发光性质。
设计关于无机材料组合的实验以便评估多孔版式中六种无机材料与其它六种无机材料的组合。选择A组无机材料为Sr、Gd、Y、Pb、Bi和Ba。选择B组无机材料是B、Ga、Si、Al、Mo和P。Sr、Ga和Al使用稳定的硝酸溶液。Gd、Y、Pdb、Bi、Ba和Mo使用聚合物稳定的硝酸溶液。Si、P和B分别使用(NH4)2SiF6溶液、(NH4)2H2PO4和HBO3溶液。
通过人工移液技术在多孔板中制备两种A组材料与两种B组材料以及0.05当量的铕(Eu)的各种组合。通过轨道摇动(orbital shaking)使制得的无机材料组合的母版阵列混合。
将多孔板液体阵列的复本并行印刷在具有384个阵列位置的基片上，如图2中所示。使用具有设置在支持板上的96针头21(与96孔板中的孔间隔对齐)的转移块20来完成该操作。将所有针头一次浸入组合无机材料的96个孔中，然后使它们与基片22的表面接触以便将液体材料的样品从每个孔转移至基片上。执行从另外三个液体材料96孔板至基片的全部384个阵列位置上的转移。可以重复该并行转移过程以便在基片上制备另外的复本阵列。
在加热板23上于200℃干燥两个复本基片阵列上的液体材料，然后在1200℃在加热炉(烘箱)24中加热使其反应(烧结)以便在阵列位置处使混合的无机材料烧结。
通过照射基片和透过滤光器观察，分析产品组合物的磷光性质。根据响应来自LED的光(460nm)、紫外光和X射线的磷光能力，筛选阵列。对每个阵列位置处的磷光拍摄数码图像30，如图3中所示。对每一个激发光源，在一波长范围内的磷光强度的分光光谱扫描31对于每一个阵列位置处的磷光体作图。
阅览从该实验获得的数据库以选择对于特定使用有潜力的磷光体。比如，在对UV光的激发作用的响应中，对于500nm处的峰强度磷光可以鉴定优选的无机材料组合和比例。在对蓝LED的激发作用的响应中，伴随650nm处的峰强度磷光，可以发现具有特定比例的无机材料的不同组合。
实施例2
通过测试复本阵列优化方法
将液体溶液的复本阵列从母版阵列印刷到基片上，根据对复本阵列的分析鉴定优选的处理条件和磷光体配方。
根据配方(A1-X-YBXCY)Z和(C1-X-YBXDY)Z在多孔板中人工制备材料组合的母版阵列，其中A、B、C和D是2+价金属离子，Z是硅或铝。使用转移块将液体溶液等分部份的阵列从母版阵列并行转移至基片上以便提供16行×16列的材料组合的复本阵列。将母版阵列的第二复本阵列转移至第二基片上。在1100℃烧结第一复本阵列以便使混合无机材料在阵列位置处反应，在1200℃使第二复本阵列烧结。
在356nm照射每一个基片上的产品组合物的组合阵列，并用数码相机摄像。一些材料混合物在1100℃没有有效地反应以在测试的激发和发射波长下提供显著的磷光(见阵列40，图4)。然而，另外几种无机材料组合的配方在1200℃反应时，产生了在引用的条件下能有效地发磷光的组合物(见阵列41)。一些配方在1100℃烧结时具有更高的强度，其它的在1200℃烧结时具有更高的强度。许多产品组合物根据反应温度显示出不同的发射波长(即根据视觉检查的明显的颜色)。
复本阵列复制品可以用于改进方法或筛选提供所需结果的材料/条件组合。可以在各种或不同的条件(比如反应温度、反应时间、特定气体的存在或缺失等)下处理复本阵列。就所需的性质分析制得的产品组合物阵列，包括对选择的激发波长的响应的特定波长处的发射强度。
实施例3
制备和分析闪烁体库
在多孔板母版阵列中制备组合矿物盐和起稳定作用的聚合物的溶液并转移至基片上。烘烤组合材料以形成产品磷光体组合物。分析这些组合物的磷光性。
将3.5g起稳定作用的聚合物(PENE)和1.7g EDTA溶解在50ml去离子水中来制备起稳定作用的溶液。将金属盐溶液与起稳定作用的溶液混合以便制备金属的储备溶液。使用HNO3或NH4OH进行合适的pH调节来进一步稳定储备溶液。通过按比例人工混合储备溶液以便提供如以下表1中所示的所需的配方，在96孔板中制备组合材料的母版阵列。在另一个96孔板中制备相同的溶液母版阵列，但是添加了3重量％的Ce。
                          表1
                       库组合物配方
 
1 2 3 4 5 6 7
A  K8(AlSiO4)6Cl2 KBi6O9Cl Eu2Cl2(SiO3) Ba3BiO3Cl3 Cd0.5Bi4O4Cl5 Ce3VO4Cl6 Pb2Bi3Nb2O11Cl
B  SrBiO2Cl La3(Si2O7)Cl3 Pb5(PO4)3Cl BaBi4O6Cl2 Cd1.4Bi1.4O2Cl3 La3VO4Cl6 Bi6NbWO14Cl
C  Sm3(SiO4)2Cl BiSr3O3Cl3 Pb5(VO4)3Cl LaTaO4Cl3 LiBi3O4Cl2 Bi2YO4Cl PbBi3WO8Cl
D  Rb2(NbOCl5) GdOCl Ce3TaO6Cl3 GdWO4Cl SrBi3O4Cl3 Ca2.7Bi1.7O4Cl4 YWO4Cl
E  LaOCl YOCl Bi2(BiPb)WO8Cl LaWO4Cl Eu2(B5O9)Cl Pb3WO5Cl2 Rb2WO2Cl4
F  NbOCl2 Cs3OCl Bi4NbO8Cl La3WO6Cl3 CdBiO2Cl La2Ta2Cl3O4 Cs2WO3Cl4
G  Cs191Lu(Nb6Cl11.17O0.83)Cl6 LiEu(SiO4)Cl3 BaBiO2Cl PbBiO2Cl Bi9P2ClO18 Nd7.33Ta8O28Cl6 NdWO4Cl
H  Bi3ClO4 Eu5Cl6(SiO4) Sm2(Ta2Cl2O7) Cd0.5Bi6O6Cl7 Bi9V2ClO18 Bi5Cl5PbO6 Rb2(TaO2Cl5)
使用转移块针头将96孔板中的液体溶液并行转移至陶瓷基片的表面上。在加热炉中在约1200℃烘烤基片6小时以便形成产品组合物。
在紫外光照射下观察由此获得的闪烁体产品组合物阵列。选择具有特定目的所需的强度和颜色的产品组合物。进一步筛选最佳配方的过程包括将选择的配方与比如成分比例作略微调整的类似配方比较。可以将选择的配方放大以进行实际的测试和使用。
尽管为了清楚和理解的目的具体描述了上述发明，但是对于本领域的技术人员来说，阅读本公开后将清楚，可以在不脱离本发明真正的范围情况下作各种形式和细节上的变化。比如，可以以各种组合使用上述的许多组合物、技术和设备。
所有的公开、专利、专利申请、和/或其它在本申请中引用的文献都以它们的完整形式为了所有目的通过引用结合于此，其程度等同于单独地指明每一个单独的公开、专利、专利申请、和/或其它文献为了所有目的通过引用结合于此。

Claims (39)

1.一种制备液体溶液的复本阵列的方法，该方法包括：
制备液体溶液的母版阵列，各液体溶液在母版阵列中具有唯一的地址；
将母版阵列的复本阵列转移至第一基片上；
从而产生液体溶液的第一复本阵列。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将液体溶液的复本阵列转化成固体无机材料的产品阵列。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备母版阵列的过程包括在母版阵列的每一个地址处混合至少两种不同的金属化合物。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母版阵列包括至少8个地址。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母版阵列的每一个液体溶液包含在多孔板的一个孔中。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固体无机材料包含一种或多种选自下组的金属：铝、锑、钡、铋、硼、镉、钙、碳、铈、铬、钴、铜、镝、铒、铕、钆、锗、金、铪、钬、铟、铱、铁、镧、铅、锂、镥、镁、锰、钼、钕、镍、铌、钯、铂、钋、镨、铼、铑、钌、钐、钪、硒、硅、银、锶、钽、碲、铽、铊、铥、锡、钛、钨、钒、镱、钇、锌和锆。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无机材料是氧化形式的。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无机材料是离子形式的。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基片选自下组：陶瓷、玻璃、硅、石英、石墨、碳复合物、聚合物、塑料、复合物、化合物半导体、金属和金属化合物。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备液体溶液的母版阵列还包括稳定至少一个液体溶液的过程。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个液体溶液是用聚合物稳定的。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述液体溶液的至少一个组分与起稳定作用的聚合物结合。
13.如权利要求11所述的***，其特征在于，所述聚合物选自下组：聚阴离子聚合物、聚阳离子聚合物、混合离子聚合物、肽、聚乙烯亚胺(PEI)、肝素、羧化聚乙烯亚胺(PEIC)、聚环氧乙烷、聚电解质、聚丙烯酸酯、全氟磺酸酯、全氟羧酸酯、丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、多核苷酸、蛋白质、聚碳酸酯、二乙基氨基乙基-葡聚糖、硫酸葡聚糖、聚谷氨酸、聚磷酸酯、聚硼酸酯、次氮基三乙酸酯(NTA)、乙二胺四乙酸酯(EDTA)群、多组氨酸、DMPS、DMSA、DMSO、联吡啶、乙二醇双(2-氨乙基)四乙酸(EGTA)、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、羟乙基淀粉(HES)、葡聚糖、糊精、菊粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚苯乙烯。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母版阵列的液体溶液被依次转移至复本阵列。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母版阵列的液体溶液被并行转移至复本阵列。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述并行转移包括使母版阵列与转移块接触，然后使基片与转移块接触。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将基片加热至高于约20℃的温度。
18.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过干燥将所述液体溶液的复本阵列转化为固体无机材料的产品阵列。
19.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过化学反应将所述液体溶液的复本阵列转化为固体无机材料的产品阵列。
20.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括检测产品阵列中至少一种固体无机材料的信号。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，使用选自下组的技术检测所述信号：电压测量、电流测量、磁性质测量、光谱检测、显微镜检测和荧光检测。
22.一种制备液体溶液的复本阵列的方法，该方法包括：
制备液体溶液的母版阵列，各液体溶液在母版阵列中具有唯一的地址；
将每个液体溶液的至少一部分从母版阵列转移至第一基片，以形成液体溶液的第一复本阵列；
将每个液体溶液的至少一部分从母版阵列转移至第二基片，以形成液体溶液的第二复本阵列；
使用第一方法将液体溶液的第一复本阵列转化成固体无机材料的第一产品阵列；
使用第二方法将液体溶液的第二复本阵列转化成固体无机材料的第二产品阵列；
检测来自第一产品阵列的至少一个地址的信号，将该信号与从第二产品阵列相应地址测得的信号相比较。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一和第二方法参数选自下组：温度、压力、时间、辐射照射、化学反应、溶剂曝露和气体接触。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，检测来自第一产品阵列的至少一个地址的信号和检测来自第二产品阵列的相应地址的信号的过程使用选自下组的技术来进行：电压测量、电流测量、磁性质测量、光谱检测、显微镜检测和荧光检测。
25.一种制备液体溶液的复本阵列的***，该***包括：
液体溶液的母版阵列，各液体溶液在母版阵列中具有唯一的地址；
具有接受复本阵列的表面的基片，所述复本阵列来自液体溶液的母版阵列；
用于将母版阵列的至少一个液体溶液转移至基片表面以制备复本阵列的转移设备。
26.如权利要求25所述的***，其特征在于，还包括用于将液体溶液的复本阵列转化成固体无机材料的产品阵列的处理设备。
27.如权利要求25所述的***，其特征在于，所述母版阵列包含至少8个地址。
28.如权利要求25所述的***，其特征在于，母版阵列的每一个液体溶液包含在多孔板的一个孔中。
29.如权利要求26所述的***，其特征在于，所述固体无机材料包含选自下组的一种或多种金属：铝、锑、钡、铋、硼、镉、钙、碳、铈、铬、钴、铜、镝、铒、铕、钆、锗、金、铪、钬、铟、铱、铁、镧、铅、锂、镥、镁、锰、钼、钕、镍、铌、钯、铂、钋、镨、铼、铑、钌、钐、钪、硒、硅、银、锶、钽、碲、铽、铊、铥、锡、钛、钨、钒、镱、钇、锌和锆。
30.如权利要求29所述的***，其特征在于，所述无机材料是氧化形式的。
31.如权利要求29所述的***，其特征在于，所述无机材料是离子形式的。
32.如权利要求25所述的***，其特征在于，所述复本阵列的至少一个液体溶液是稳定的液体溶液。
33.如权利要求32所述的***，其特征在于，所述至少一个稳定的液体溶液是用聚合物稳定的。
34.如权利要求33所述的***，其特征在于，所述聚合物选自下组：聚阴离子聚合物、聚阳离子聚合物、混合离子聚合物、肽、聚乙烯亚胺(PEI)、肝素、羧化聚乙烯亚胺(PEIC)、聚环氧乙烷、聚电解质、聚丙烯酸酯、全氟磺酸酯、全氟羧酸酯、丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、多核苷酸、蛋白质、聚碳酸酯、二乙基氨基乙基-葡聚糖、硫酸葡聚糖、聚谷氨酸、聚磷酸酯、聚硼酸酯、次氮基三乙酸酯(NTA)、乙二胺四乙酸酯(EDTA)类、多组氨酸、DMPS、DMSA、DMSO、联吡啶、乙二醇双(2-氨乙基)四乙酸(EGTA)、羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、羟乙基淀粉(HES)、葡聚糖、糊精、菊粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚苯乙烯。
35.如权利要求25所述的***，其特征在于，所述基片选自下组：陶瓷、玻璃、硅、石墨、聚合物、碳复合物、化合物半导体、金属和含金属的化合物。
36.如权利要求25所述的***，其特征在于，所述转移设备包括具有转移探管阵列的转移块，所述的转移探管阵列的设置与母版阵列的液体溶液地址对齐。
37.如权利要求36所述的***，其特征在于，所述转移探管包含针管或毛细管。
38.如权利要求26所述的***，其特征在于，所述用于将液体溶液的复本阵列转化成固体无机材料的产品阵列的处理设备是加热设备。
39.如权利要求25所述的***，其特征在于，还包括用于从固体无机材料的产品阵列的至少一个地址检测信号的检测器。
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