美國佛羅里達州立大學最近通過在材料表面覆蓋分子圖樣誘導單壁碳納米管實現(xiàn)自組裝。這項技術可以在基于納米管器件的晶片尺度生產(chǎn)中得到應用。
“自組裝是生物系統(tǒng)億萬年來采用的策略，” Seoul National University的 Seunghun Hong對nanotechweb.org.說：“其高效率與高精確度令人稱奇，設想只要你設計出單個碳納米管可以識別的基底，納米管就可以在上面定位并自組裝。你可以在短時間內(nèi)就生產(chǎn)出大量基于碳納米管的線路結構。”
為了實現(xiàn)這個工藝，Hong與同事們利用諸如“蘸水筆”納米平板印刷和微接觸沖壓之類的技術直接在基底上涂上一層有機分子圖案。他們在表層創(chuàng)造出兩個區(qū)域，一個區(qū)域由諸如氨基或者羧基等極性化學族覆蓋，令一個區(qū)域則由甲基之類的非極性化學族覆蓋。然后他們在其中摻入單壁碳納米管懸浮液：納米管被極性區(qū)域吸附并且自組裝成預先設計的結構。這個自組裝過程通常在10秒內(nèi)完成。
研究人員在一個沖壓形成的面積1平方厘米金圖案上組裝了數(shù)以百萬的單個納米管。出產(chǎn)率超過90%。當納米管溶液濃度很低時（大約0.02mg每ml），每個極性分子圖案上只會組裝一個納米管，盡管空間允許不只一個。
該小組還把這項工藝與傳統(tǒng)的微加工方法集成在一起。他們在微加工得到的金電極上沖壓出兩中極性分子圖案，然后在其上組裝單個納米管。利用一個導電探針的原子力顯微鏡顯示最終形成的納米管線路可以傳到微弱的電流。
“目前我們可以把基于納米管的器件的工藝商業(yè)化，這在以前僅僅是一個理論上的設想。”Hong說：“就我個人來說，我非常樂意看到高校學生制作納米管器件并且在他們的科學課程中利用我們的方法進行學習。這項技術的簡單易行讓我相信這絕對不是一個夢想。”
現(xiàn)在，研究者們正在把這種方法應用于諸如鐵氧體納米帶和硅納米線等其他納米尺度線路中。“還應提到的是，我們的方法還引發(fā)了許多新的科學問題，諸如表面有機分子和溶液中的納米線之間的作用力機制，”Hong補充說：“我們還要對這些新問題進行解釋。”
該項工作發(fā)表在《Nature》雜志上。
“自組裝是生物系統(tǒng)億萬年來采用的策略，” Seoul National University的 Seunghun Hong對nanotechweb.org.說：“其高效率與高精確度令人稱奇，設想只要你設計出單個碳納米管可以識別的基底，納米管就可以在上面定位并自組裝。你可以在短時間內(nèi)就生產(chǎn)出大量基于碳納米管的線路結構。”
為了實現(xiàn)這個工藝，Hong與同事們利用諸如“蘸水筆”納米平板印刷和微接觸沖壓之類的技術直接在基底上涂上一層有機分子圖案。他們在表層創(chuàng)造出兩個區(qū)域，一個區(qū)域由諸如氨基或者羧基等極性化學族覆蓋，令一個區(qū)域則由甲基之類的非極性化學族覆蓋。然后他們在其中摻入單壁碳納米管懸浮液：納米管被極性區(qū)域吸附并且自組裝成預先設計的結構。這個自組裝過程通常在10秒內(nèi)完成。
研究人員在一個沖壓形成的面積1平方厘米金圖案上組裝了數(shù)以百萬的單個納米管。出產(chǎn)率超過90%。當納米管溶液濃度很低時（大約0.02mg每ml），每個極性分子圖案上只會組裝一個納米管，盡管空間允許不只一個。
該小組還把這項工藝與傳統(tǒng)的微加工方法集成在一起。他們在微加工得到的金電極上沖壓出兩中極性分子圖案，然后在其上組裝單個納米管。利用一個導電探針的原子力顯微鏡顯示最終形成的納米管線路可以傳到微弱的電流。
“目前我們可以把基于納米管的器件的工藝商業(yè)化，這在以前僅僅是一個理論上的設想。”Hong說：“就我個人來說，我非常樂意看到高校學生制作納米管器件并且在他們的科學課程中利用我們的方法進行學習。這項技術的簡單易行讓我相信這絕對不是一個夢想。”
現(xiàn)在，研究者們正在把這種方法應用于諸如鐵氧體納米帶和硅納米線等其他納米尺度線路中。“還應提到的是，我們的方法還引發(fā)了許多新的科學問題，諸如表面有機分子和溶液中的納米線之間的作用力機制，”Hong補充說：“我們還要對這些新問題進行解釋。”
該項工作發(fā)表在《Nature》雜志上。
