中科院朱光團(tuán)隊(duì)ACS Nano:自供電納米結(jié)構(gòu)表面高分子微球的摩擦帶電自組裝自組裝過(guò)程

其單個(gè)組分通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用形成有序結(jié)構(gòu)，在光電子學(xué)，微細(xì)加工，生物膜和納米電子學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。氫鍵，范德華力，靜電力，表面張力和離子吸收等基本原理已被開發(fā)用于自組裝。通常情況下，自組裝包含具有微米或納米尺度特征尺寸的構(gòu)成物體，其重力和慣性的影響是微不足道的。然而當(dāng)物體擴(kuò)大到毫米級(jí)，隨著重力作用的凸顯，對(duì)于毫米級(jí)聚合物珠粒等明顯較大的物體，通常需要外加從幾kV到幾十kV的電壓源，自組裝因而變得具有挑戰(zhàn)性。近日，科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所朱光研究員(通訊作者)團(tuán)隊(duì)在ACS Nano發(fā)表題為“Triboelectrification-Induced Self-Assembly of Macro-Sized Polymer Beads on Nanostructured Surface for Self-Powered Patterning”的文章。在該項(xiàng)工作中，在不使用額外電壓源的情況下，利用靜電模板自組裝(ETSA)方法在納米結(jié)構(gòu)的平面襯底上實(shí)現(xiàn)對(duì)毫米級(jí)聚合物珠粒的任意圖形化。聚合珠粒和基底以摩擦電荷產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)自組裝過(guò)程的面內(nèi)靜電力，該研究將分析計(jì)算與數(shù)值模擬相結(jié)合，以推導(dǎo)靜電力，得到與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值吻合度很高的對(duì)比結(jié)果。自組裝圖案僅由預(yù)定義的下層電控制，使其可以隨意切換成不同組的電圖案。通過(guò)將組裝的圖案轉(zhuǎn)移到彈性體基質(zhì)中，證明了將ETSA方法用于制造光學(xué)顯示器和柔性顯示器的可能性。