Forskere samler mønstre af mikro- og nanopartikler uden at bruge opløsningsmidler

I et tyndt lag uden brug af opløsningsmidler. Dette er et uhyre vigtigt første skridt i retning af at udvikle en ny generation af sensorer og elektronik til en bred vifte af applikationer.

"Almindelige metoder baseret på krystalliserende løsninger er ikke så alsidige, som vi gerne ville have. Desuden var tidligere tørre metoder hovedsageligt effektive på klæbrige overflader, hvilket begrænsede deres anvendelser," siger Ignaas Jimidar fra VUB. For at løse dette problem udtænkte holdet en metode til at fastgøre partiklerne på hårde og ikke-klæbende overflader.

De gned partiklerne hen over overfladen i hånden og inden for cirka 20 sekunder opnåede de et enkelt lag af tætpakkede partikler arrangeret i et sekskantet mønster.

"Gnidningen udføres ved hjælp af et stempel lavet af et silikonelignende materiale kaldet PDMS," siger Kai Sotthewes fra University of Twente. "Den statiske elektricitet, der genereres af gnideprocessen, især på hårdere overflader, og kræfterne mellem partiklerne og overfladen er afgørende for at skabe de ønskede mønstre. Denne statiske elektricitet møder vi i hverdagen, hvis vi gnider en ballon mod vores hår eller føler. et chok på en tør vinterdag, når vi rører ved en metalgenstand."

"Mønsterfremstillingsprocessen fungerede på både ledende og ikke-ledende overflader, og de bedste resultater blev opnået med visse typer partikelpulvere, såsom polystyren (brugt som isolering) og polymethylmethacrylat eller PMMA, også kendt som plexiglas," siger Andris Šutka fra Riga Tekniske Universitet. Silica, en allestedsnærværende komponent i moderne elektronik, fungerede kun godt på overflader, der var dækket af fluorcarbon (en slags teflonlag), og når der ikke var nogen fugt.

"Silicapartikler er derfor lidt mindre brugervenlige, men de er modstandsdygtige over for alle slags opløsningsmidler, hvilket gør dem velegnede til biologiske og kemiske analyse- og detektionsteknikker," tilføjer Gijs Roozendaal fra University of Twente.

"Det lykkedes os til sidst at skabe en række mikroskopiske mønstre og logoer på 'wafers' i stor skala og visualisere dem alle ved hjælp af et atomkraftmikroskop," siger Ignaas Jimidar.

"Dette repræsenterer en lovende udvikling til forbedring af elektronik, opdagelse af alle former for kemiske og biologiske stoffer og endda opdagelse af forfalskede varer. Det sidste er muligt, fordi partikler i visse mønstre bryder lys forskelligt afhængigt af vinklen. Så du kunne detektere farver ved hjælp af disse mikropartikler ."

Artiklen er publiceret i tidsskriftet ACS Applied Materials &Interfaces .

Flere oplysninger: Kai Sotthewes et al., Mod samlingen af ​​2D-afstembare krystalmønstre af sfæriske kolloider på en wafer-skala, ACS-anvendte materialer og grænseflader (2024). DOI:10.1021/acsami.3c16830

Leveret af Vrije Universiteit Brussel