中科院朱光團隊ACS Nano:自供電納米結構表面高分子微球的摩擦帶電自組裝自組裝過程

其單個組分通過非共價鍵相互作用形成有序結構，在光電子學，微細加工，生物膜和納米電子學等領域具有廣闊的應用前景。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成物體，其重力和慣性的影響是微不足道的。然而當物體擴大到毫米級，隨著重力作用的凸顯，對于毫米級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性。近日，科學院北京納米能源與系統研究所朱光研究員(通訊作者)團隊在ACS Nano發表題為“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)方法在納米結構的平面襯底上實現對毫米級聚合物珠粒的任意圖形化。聚合珠粒和基底以摩擦電荷產生驅動自組裝過程的面內靜電力，該研究將分析計算與數值模擬相結合，以推導靜電力，得到與實驗測量值吻合度很高的對比結果。自組裝圖案僅由預定義的下層電控制，使其可以隨意切換成不同組的電圖案。通過將組裝的圖案轉移到彈性體基質中，證明了將ETSA方法用于制造光學顯示器和柔性顯示器的可能性。