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据物理学家组织网近日报道,一个来自美国伊利诺斯大学厄本纳-香槟分校、芝加哥大学、韩国汉阳大学等的科研小组开发出一种制作纳米结构的新方法,将“从上到下”的喷墨打印和“从下到上”的自组装技术结合在一起,以一种“电喷”打印方式自动形成三维的超精细结构,所造出的纳米材料可用在半导体和磁存储工业中。相关论文发表在9月出版的《自然·纳米技术》上。

用聚合物、DNA、蛋白质及其他“软”材料制造纳米结构,在新型电子工业、诊断设备和化学传感器中有很大潜力。但这些材料大部分都与光刻平印类的技术不相容,平印是集成电路的传统工艺。研究小组利用一种自组装材料——嵌段共聚物改进了传统光照平印工艺,使其也能用于“软”材料领域。

研究小组在比利时的微电子研究中心(imec)制作出一种拓扑兼化学的花纹,分辨率达到100到200纳米。然后返回伊利诺斯大学,以化学花纹为模板在上面沉积嵌段共聚物。共聚物就在模板的引导下自行组装,形成了比模板花纹分辨率更高的花纹。

这种局部沉积嵌段共聚物的喷墨打印技术称为电流动态打印或电喷打印,操作起来更像办公室用的喷墨打印机。论文第一作者、伊利诺斯大学博士后瑟达·昂塞斯说,电喷打印能很自然地控制液体墨水,因此也能很好地控制纳米管、纳米晶体、纳米线及其他纳米材料的悬浮液花纹。“它不仅是一种特殊的高分辨率喷墨打印机,其理念是从喷嘴喷出原料流,打印几百纳米的花纹结构。”

芝加哥大学分子工程研究所的保罗·尼莱说:“这一过程是利用喷墨打印技术,在基底上以高分辨率沉积不同的嵌段共聚物胶膜,因此非常适合用于设备的设计与制造上,能在一层上造出不同的维度结构。各维度的花纹可以相同,也可以不同,由各范围里的模板引导精确组装。”

研究人员指出,打印出的纳米结构的分辨率还能进一步提高到15纳米。伊利诺斯大学材料科学与工程教授约翰·罗杰斯说,新技术可以用来制作纳米材料的图案结构,并与现实设备结合起来。

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