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研究人员在不使用溶剂的情况下组装微粒和纳米颗粒的图案
来源:布鲁塞尔自由大学 发表于 2024/2/21

微粒的afm图像,可控地打印成心形图标。鳞片为 100 μm,即头发厚度。图片来源:伊格纳斯·吉米达尔

来自布鲁塞尔自由大学化学工程系、里加技术大学和特温特大学mesa 研究所的研究人员成功地在不使用溶剂的情况下将非常小的颗粒(10μm至500nm,比人类头发细10至100倍)排列在薄层中。这是为各种应用开发新一代传感器和电子设备的非常重要的第一步。


“基于结晶溶液的常用方法并不像我们想要的那样通用。更重要的是,以前的干法主要对粘性表面有效,这限制了它们的应用,“vub 的 ignaas jimidar 说。为了解决这个问题,该团队设计了一种将颗粒附着在坚硬和非粘性表面上的方法。


他们用手在表面上摩擦颗粒,在大约20秒内,获得了一层以六边形图案排列的密集堆积的颗粒。


“拓印是使用一种叫做pdms的硅状材料制成的印章完成的,”特温特大学的kai sotthewes说。“摩擦过程产生的静电,特别是在较硬的表面上,以及颗粒和表面之间的力对于创建所需的图案至关重要。如果我们在日常生活中用气球摩擦头发,或者在干燥的冬日触摸金属物体时会感到电击,我们就会遇到这种静电。


里加技术大学的andris šutka说:“图案制作过程适用于导电和非导电表面,并且使用某些类型的颗粒粉末(例如聚苯乙烯(用作绝缘材料)和聚甲基丙烯酸甲酯或pmma(也称为plexiglas)获得了良好效果。二氧化硅是当代电子产品中无处不在的成分,只有在覆盖有碳氟化合物(一种聚四氟乙烯层)的表面上和没有湿度的情况下才能很好地工作。

以 vub 徽标的受控形状打印的微粒的 afm 图像。鳞片是100μm,是人类头发的厚度。图片来源:伊格纳斯·吉米达尔

“因此,二氧化硅颗粒对用户的友好性略低,但它们对各种溶剂都有抵抗力,这使得它们适用于生物和化学分析和检测技术,”特温特大学的gijs roozendaal补充道。


“我们最终成功地在'晶圆'上大规模地创建了一系列微观图案和标志,并使用原子力显微镜将它们全部可视化,”ignaas jimidar说。


“这代表了改进电子产品、检测各种化学和生物物质,甚至检测假冒商品的有希望的发展。后一种是可能的,因为某些图案的粒子根据角度的不同而折射光线。因此,您可以使用这些微粒来检测颜色。


该论文发表在acs applied materials & interfaces杂志上。

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