Laserteknik til billig selvmontering af nanostrukturer

Forskere fra Swinburne University of Technology og University of Science and Technology i Kina har udviklet en billig teknik, der lover en række videnskabelige og teknologiske anvendelser.

De har kombineret laserprint og kapillærkraft for at bygge komplekse, selvsamlende mikrostrukturer ved hjælp af en teknik kaldet laserprint capillary-assisted self-assembly (LPCS).

Denne type selvsamling ses i naturen, såsom i gekkofødder og salviniabladet, og videnskabsmænd har forsøgt at efterligne disse multifunktionelle strukturer i årtier.

Forskerne har fundet ud af, at de kan kontrollere kapillærkraften - en væskes tendens til at stige i smalle rør eller blive trukket ind i små åbninger - ved at ændre overfladestrukturen af ​​et materiale.

"Ved at bruge laserprintteknikker kan vi kontrollere størrelsen, geometri, elasticitet og afstand mellem små søjler - smallere end bredden af ​​et menneskehår - for at få den selvsamling, vi ønsker, "Swinburnes Dr Yanlei Hu, sagde. Han er hovedforfatter af en undersøgelse offentliggjort i det prestigefyldte Proceedings of the National Academy of Science .

Ultrahurtig laserprint producerer en række lodrette nanorods i varierende højder. Efter laserprocessen, materialet vaskes i et fremkalderopløsningsmiddel ved hjælp af en metode svarende til traditionel mørkrumsfilmbehandling. Den tyngdekraftsstyrede kapillære kraftforskel skaber søjler med ulige fysiske egenskaber langs forskellige akser.

"En mulig anvendelse af disse strukturer er i on-chip mikro-objekt fældefrigørelsessystemer, som er efterspurgte i kemisk analyse og biomedicinsk udstyr, " sagde medforfatter Dr Ben Cumming.

Forskerne demonstrerede LPCS-strukturernes evne til selektivt at fange og frigive mikropartikler.

"Denne hybride strategi til at forberede hierarkiske strukturer har enkelhed, skalerbarhed og høj fleksibilitet sammenlignet med andre state-of-the-art tilgange såsom fotolitografi, elektronstrålelitografi og skabelonreplikering, " Direktør for Center for Mikrofotonik i Swinburne, Professor Min Gu, sagde.

"I øvrigt, de samlede celler kan bruges som automatiske mikrogribere til selektiv indfangning og kontrollerbar udløsning, foreslår mange potentielle anvendelser inden for kemi, biomedicin og mikro-fluidisk teknik."

Artiklen "Laserudskrivning hierarkisk struktur ved hjælp af kontrolleret kapillardrevet selvsamling" er blevet offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Science .