研究人员使用声波精确定位纳米线

二维驻表面波场中电场分布的仿真。图像：宾夕法尼亚州立大学的Tony Jun Huang

一项新的研究详细介绍了宾州州立大学的科学家使用站立表面声波（SSAW）来实现可调谐纳米线图案化的技术。

宾夕法尼亚州立大学跨学科研究小组表示，组件越小，以经济且可重现的方式制作图案的难度就越大，他们可以利用声波将纳米线以可重复的图案放置，以潜在地用于医疗用途。各种传感器，光电和纳米级电路。

宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学副教授Tony Jun Huang说：“有很多方法可以用光刻技术来制造这些设备，但是用光刻技术来创建低于50纳米的图案非常困难。”“现在很容易使用合成化学方法来制造金属纳米材料。我们的过程允许将这些纳米材料阵列的图案转移到可能与常规光刻不兼容的基底上。例如，我们可以制作电线网络，然后将其图案化为活细胞阵列。”

研究人员研究了溶液中金属纳米线在压电基板上的放置情况。压电材料在施加电压时会移动，压缩后会产生电压。

在这种情况下，研究人员将交流电施加到基板上，以便材料的运动在溶液中产生驻波表面声波。驻波的节点位置不移动，因此纳米线到达这些节点并保持在那里。

如果研究人员仅施加一个电流，那么纳米线将形成一维阵列，纳米线从头到尾平行排列。如果使用垂直电流，则将形成二维驻波网格，纳米线将移动到那些网格点节点并形成三维火花状图案。

“由于一维和二维结构的间距都对驻表面声波场的频率敏感，因此该技术可以对具有可调间距和密度的纳米线进行构图，”研究人员在最近一期杂志中进行了报道。 ACS Nano。

当溶液蒸发时，溶液中的纳米线将沉积在基板上，从而保留图案。研究人员指出，通过将聚合物放置在纳米线的顶部，并以很小的压力转移纳米线，可以将图案化的纳米线以良好的精度转移到有机聚合物基板上。他们建议，可以使用成熟的微接触印刷技术将纳米线从有机聚合物转移到刚性或柔性基材上。

Huang说：“我们真的认为我们的技术非常强大。”“我们可以将图案调整到所需的配置，然后使用聚合物印模转移纳米线。”

可以通过更改频率和两个电场之间的相互作用来动态调整纳米线沉积的节点间距。

Huang说：“与光刻或其他静态制造方法相比，这将节省大量时间。”

研究人员目前正在研究更复杂的设计。

从事该项目的其他研究人员包括工程科学与力学专业的研究生Yu Yuo Chen，丁晓云，Sz-Chin Steven Lin，Po-Hsun Huang，Nitesh Nama，Zhaohui，Ahmad Ahsan Nawaz和Guo Feng。杨世宽，工程科学与力学博士后；顾烨仪，食品科学研究生；以及Evan Pugh化学教授Thomas E. Mallouk和化学研究生Wang Wang。

美国国立卫生研究院，国家科学基金会和宾夕法尼亚州立大学纳米级科学中心对此研究提供了支持。

出版物：Chen Yuchao Chen等人，“使用立面声波进行可调谐纳米线图案化”，ACS Nano，2013年，第7（4）页，第3306–3314页； DOI：10.1021 / nn4000034

图像：宾夕法尼亚州立大学的Tony Jun Huang