研究進(jìn)展

化學(xué)所在微納米電路制備方面取得系列進(jìn)展

日期: 2015-09-14

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  功能納米材料作為構(gòu)建具有精細(xì)微納結(jié)構(gòu)的功能器件的基本材料單元,在光、電、磁以及生物等領(lǐng)域的器件制備方面具有重大的意義,因而使得納米材料的精確組裝以及圖案化技術(shù)成為目前納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。 

  在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的大力支持下,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員宋延林課題組的科研人員利用綠色納米打印與印刷技術(shù),在功能納米材料的可控組裝、精細(xì)圖案化技術(shù)以及器件應(yīng)用方面開展了一系列廣泛而深入的研究(Adv. Mater. 2014, 26, 6950-6958)。他們通過(guò)調(diào)控墨水、基材等打印條件,成功制備了一系列特殊結(jié)構(gòu)和圖案:利用咖啡環(huán)現(xiàn)象制備線寬可達(dá)5 μm的金屬納米粒子圖案(Adv. Mater. 2013, 25, 6714-6718);利用墨水的三相線滑移現(xiàn)象制備了具有特殊三維結(jié)構(gòu)的圖案(Adv. Opt. Mater. 2013, 2, 34-38; Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 2237-2242);通過(guò)噴墨打印磁性墨水制備了特殊三維柱狀結(jié)構(gòu)(Small 2015, 11, 1900-1904);利用軟基材噴墨打印制備了微坑及凹槽結(jié)構(gòu)(Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3286-3294)。在應(yīng)用方面,他們利用這些打印、印刷制備的結(jié)構(gòu)與圖案實(shí)現(xiàn)了等離子光波傳輸(Adv. Mater. 2014, 26, 2501-2507);高靈敏檢測(cè)(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 5791-5795; Nanoscale 2015, 7, 421-425);量子點(diǎn)圖案(Small 2015, 11, 1649-1654);生物細(xì)胞分離(ACS Appl. Mat. Interfaces 2015, 7, 9060-9065)等應(yīng)用。 

  在這些研究的基礎(chǔ)上,他們通過(guò)噴墨打印技術(shù)構(gòu)筑微米尺度的電極圖案作為模板,控制納米材料的組裝過(guò)程成功制備了最高精度可達(dá)30 nm的圖案(圖1),并實(shí)現(xiàn)了柔性電路的應(yīng)用(圖2)。這種新型的圖案化技術(shù)非常簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)了功能納米材料的微納米精確圖案化組裝,在過(guò)程中完全避免了傳統(tǒng)的光刻工藝,這種全增材制造的方法通過(guò)先打印,再印刷的方式,能夠大面積制備納米材料組裝的精細(xì)圖案和功能器件,是綠色納米印刷技術(shù)在前沿科學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的一大突破,對(duì)印刷技術(shù)的功能化和器件化發(fā)展有著重大的推動(dòng)作用。該研究成果發(fā)表在近日出版的《先進(jìn)材料》(Adv. Mater. 2015, 27, 3928-3933)上。 

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