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- 研究人員在不使用溶劑的情況下組裝微粒和納米顆粒的圖案
- 來(lái)源：布魯塞爾自由大學(xué) 發(fā)表于 2024/2/21
微粒的AFM圖像，可控地打印成心形圖標(biāo)。鱗片為 100 μm，即頭發(fā)厚度。圖片來(lái)源：伊格納斯·吉米達(dá)爾
來(lái)自布魯塞爾自由大學(xué)化學(xué)工程系、里加技術(shù)大學(xué)和特溫特大學(xué)MESA+研究所的研究人員成功地在不使用溶劑的情況下將非常小的顆粒（10μm至500nm，比人類(lèi)頭發(fā)細(xì)10至100倍）排列在薄層中。這是為各種應(yīng)用開(kāi)發(fā)新一代傳感器和電子設(shè)備的非常重要的第一步。
“基于結(jié)晶溶液的常用方法并不像我們想要的那樣通用。更重要的是，以前的干法主要對(duì)粘性表面有效，這限制了它們的應(yīng)用，“VUB 的 Ignaas Jimidar 說(shuō)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種將顆粒附著在堅(jiān)硬和非粘性表面上的方法。
他們用手在表面上摩擦顆粒，在大約20秒內(nèi)，獲得了一層以六邊形圖案排列的密集堆積的顆粒。
“拓印是使用一種叫做PDMS的硅狀材料制成的印章完成的，”特溫特大學(xué)的Kai Sotthewes說(shuō)。“摩擦過(guò)程產(chǎn)生的靜電，特別是在較硬的表面上，以及顆粒和表面之間的力對(duì)于創(chuàng)建所需的圖案至關(guān)重要。如果我們?cè)谌粘Ｉ钪杏脷馇蚰Σ令^發(fā)，或者在干燥的冬日觸摸金屬物體時(shí)會(huì)感到電擊，我們就會(huì)遇到這種靜電。
里加技術(shù)大學(xué)的Andris Šutka說(shuō)：“圖案制作過(guò)程適用于導(dǎo)電和非導(dǎo)電表面，并且使用某些類(lèi)型的顆粒粉末（例如聚苯乙烯（用作絕緣材料）和聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA（也稱(chēng)為Plexiglas）獲得了良好效果。二氧化硅是當(dāng)代電子產(chǎn)品中無(wú)處不在的成分，只有在覆蓋有碳氟化合物（一種聚四氟乙烯層）的表面上和沒(méi)有濕度的情況下才能很好地工作。
以 VUB 徽標(biāo)的受控形狀打印的微粒的 AFM 圖像。鱗片是100μm，是人類(lèi)頭發(fā)的厚度。圖片來(lái)源：伊格納斯·吉米達(dá)爾
“因此，二氧化硅顆粒對(duì)用戶(hù)的友好性略低，但它們對(duì)各種溶劑都有抵抗力，這使得它們適用于生物和化學(xué)分析和檢測(cè)技術(shù)，”特溫特大學(xué)的Gijs Roozendaal補(bǔ)充道。
“我們最終成功地在'晶圓'上大規(guī)模地創(chuàng)建了一系列微觀圖案和標(biāo)志，并使用原子力顯微鏡將它們?nèi)靠梢暬盜gnaas Jimidar說(shuō)。
“這代表了改進(jìn)電子產(chǎn)品、檢測(cè)各種化學(xué)和生物物質(zhì)，甚至檢測(cè)假冒商品的有希望的發(fā)展。后一種是可能的，因?yàn)槟承﹫D案的粒子根據(jù)角度的不同而折射光線。因此，您可以使用這些微粒來(lái)檢測(cè)顏色。
該論文發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces雜志上。
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