它是一种迅速、廉价和简单的印刷纳米、微米和毫米长度尺寸的方法,Rathmann化学教授Mirkin说

2020-05-08 作者:科技产业   |   浏览(62)

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美国西北大学的纳米科学家Chad A. Mirkin大规模制造了2008年北京夏季奥林匹克运动会的会徽共制造了1.5万个,所有这些会徽只占了1平方厘米的空间。

新材料的发现定义了不同的文明时代,因为新材料推动了新的能力。然而,确定给定应用的最佳材料

Mirkin和他的同事利用一种称为聚合物笔平版印刷术的新型印刷技术制造了这些会徽和一个金的集成电路。PPL可以利用一种设备画出 三种不同的长度尺寸。

  • ds足球即时比分 ,催化剂,捕光结构,生物诊断标签,药品和电子设备 - 传统上是一项缓慢而艰巨的任务。选项几乎是无限的,特别是在纳米尺度(纳米是十亿分之一米)的情况下,即使在固定的成分下,材料特性
  • 光学,结构,电学,机械和化学 - 也会发生显着变化。

研究结果8月14日在线发表于《科学》杂志上,它是一种迅速、廉价和简单的印刷纳米、微米和毫米长度尺寸的方法。

本周发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上的一项新研究支持了西北大学开发的一种具有革命性的新工具的功效,该工具能够快速测试数百万(甚至数十亿)纳米颗粒,以确定特定用途的最佳效果。

这种新的印刷方法可能在计算机工具、医学诊断和制药业等方面有用。

当利用传统方法识别新材料时,我们几乎没有触及可能的表面,西北大学的研究对应作者,纳米技术研究及其应用的世界领导者Chad A. Mirkin说。这项研究提供了概念验证 - 这种发现科学的强大方法是有效的。

在观看奥运会开幕式的时候,我很高兴地看到开幕式凸显了作为古代中国四大发明之一的印刷术,Mirkin说。他是温伯格文理学院的George B. Rathmann教席化学教授、医学教授以及材料科学和工程教授,Mirkin领导了这项研究。

该新型工具以非常受控的方式利用纳米颗粒的组合库或巨型库。(组合库是在表面上的特定位点编码的系统变化的结构的集合)。这些库是使用Mirkin的聚合物笔光刻(PPL)技术创建的,该技术依赖于具有数十万个金字塔尖端的阵列(数据元素集)来沉积各种尺寸和成分的单个聚合物点,每个聚合物都装有不同的金属盐感兴趣的,在表面上。一旦加热,这些点被还原成金属原子,形成固定组成和尺寸的单个纳米颗粒。

我们认为蘸笔纳米平版印刷术这是纳米技术版本的羽毛笔和如今的聚合物笔平版印刷术是西北大学的两大发明。

通过小规模,我们在高通量材料发现中创造了两个优势,维尔贝格艺术与科学学院的George B. Rathmann化学教授Mirkin说。麦考密克工程学院化学与生物工程,生物医学工程和材料科学与工程教授;西北大学国际纳米技术研究所(IIN)执行董事。首先,我们可以将数百万个特征打包到平方厘米区域,为迄今为止创建最大和最复杂的库创建了一条路径。其次,通过工作在100纳米以下的规模,尺寸可以成为库参数例如,在催化领域,大部分行动都在这个长度范围内。

聚合物笔平版印刷术利用微小的聚合物制成的笔阵列以从纳米观到宏观的分辨率在大面积上进行印刷。通过简单地改变接触压力以及印刷时间,可以产生出不同直径的点。

这项新研究是西北大学IIN与空军研究实验室的合作伙伴关系,是美国空军西北大学先进生物可编程纳米材料卓越中心的一部分。该团队利用一种名为ARES的大规模和原位拉曼光谱筛选技术来鉴定Au3Cu(一种金铜组合物),作为合成单壁碳纳米管的新催化剂。(ARES由空军研究实验室材料与制造理事会柔性材料与工艺研究团队负责人Benji Maruyama和空军研究实验室和UES公司研究科学家Rahul Rao共同开发)

在某种意义上,我们可以制作出从超细Sharpie记号笔到平头笔,西北大学国际纳米技术研究所的所长Mirkin说。每一个聚合物笔的尖端都具有纳米尺寸的锐度,但是如果我们向下用力按压,笔尖就会变平。这让我们在能制造的结构方面拥有了很大的灵活性。

碳纳米管是轻质,柔韧且比钢更强的分子,用于储存能量,药物输送和用于许多塑料材料的增强性能的添加剂。筛选过程不到一周即可完成,比传统筛查方法快数千倍。

对于这个奥运会会徽,这组科学家利用了会徽的一个位图,用一种称为16-巯基十六烷基酸的墨水在金衬底上印出了1.5万个同样的复制品。这只用了不到40分钟。

研究报告的共同作者Maruyama表示,我们能够迅速将最佳纳米管产量最大化,比使用传统方法快得多。研究结果表明,我们可能拥有最终的发现工具

这种会徽如此之小,以至于2500个会徽可以放在一粒大米上。Beijing 2008的字母和数字是由大约2万个直径90纳米的点组成的。然后,对笔施加更大的力,用大约4000个直径600纳米的点组成了那个写意的人形以及奥林匹克五环。

  • 材料发现的潜在改变者。

这组科学家制造的集成电路拥有全部三种长度尺寸的特征,完美地集成在了一起。制造这个电路用了大约2小时。对于奥运会会徽,这些结构是用同一个工具多次印刷制成的。

聚合物笔平版印刷术简化并采用了现有的两类最好的印刷技术高套印精度和亚50纳米分辨率的蘸笔纳米平版印刷术和微接触印刷中用聚合物图章转印图案。

PPL方法需要被印刷结构的点阵图像和一个原子力显微镜。这组科学家演示了至多拥有1100万支笔的阵列。

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