中科院朱光团队ACS Nano:自供电纳米结构表面高分子微球的摩擦带电自组装自组装过程

其单个组分通过非共价键相互作用形成有序结构，在光电子学，微细加工，生物膜和纳米电子学等领域具有广阔的应用前景。氢键，范德华力，静电力，表面张力和离子吸收等基本原理已被开发用于自组装。通常情况下，自组装包含具有微米或纳米尺度特征尺寸的构成物体，其重力和惯性的影响是微不足道的。然而当物体扩大到毫米级，随着重力作用的凸显，对于毫米级聚合物珠粒等明显较大的物体，通常需要外加从几kV到几十kV的电压源，自组装因而变得具有挑战性。近日，科学院北京纳米能源与系统研究所朱光研究员(通讯作者)团队在ACS Nano发表题为“Triboelectrification-Induced Self-Assembly of Macro-Sized Polymer Beads on Nanostructured Surface for Self-Powered Patterning”的文章。在该项工作中，在不使用额外电压源的情况下，利用静电模板自组装(ETSA)方法在纳米结构的平面衬底上实现对毫米级聚合物珠粒的任意图形化。聚合珠粒和基底以摩擦电荷产生驱动自组装过程的面内静电力，该研究将分析计算与数值模拟相结合，以推导静电力，得到与实验测量值吻合度很高的对比结果。自组装图案仅由预定义的下层电控制，使其可以随意切换成不同组的电图案。通过将组装的图案转移到弹性体基质中，证明了将ETSA方法用于制造光学显示器和柔性显示器的可能性。