微粒的AFM圖像，可控地打印成心形圖標(biāo)。鱗片為 100 μm，即頭發(fā)厚度。圖片來源：伊格納斯·吉米達(dá)爾

來自布魯塞爾自由大學(xué)化學(xué)工程系、里加技術(shù)大學(xué)和特溫特大學(xué)MESA+研究所的研究人員成功地在不使用溶劑的情況下將非常小的顆粒（10μm至500nm，比人類頭發(fā)細(xì)10至100倍）排列在薄層中。這是為各種應(yīng)用開發(fā)新一代傳感器和電子設(shè)備的非常重要的第一步。

“基于結(jié)晶溶液的常用方法并不像我們想要的那樣通用。更重要的是，以前的干法主要對粘性表面有效，這限制了它們的應(yīng)用，“VUB 的 Ignaas Jimidar 說。為了解決這個問題，該團(tuán)隊設(shè)計了一種將顆粒附著在堅硬和非粘性表面上的方法。

他們用手在表面上摩擦顆粒，在大約20秒內(nèi)，獲得了一層以六邊形圖案排列的密集堆積的顆粒。

“拓印是使用一種叫做PDMS的硅狀材料制成的印章完成的，”特溫特大學(xué)的Kai Sotthewes說。“摩擦過程產(chǎn)生的靜電，特別是在較硬的表面上，以及顆粒和表面之間的力對于創(chuàng)建所需的圖案至關(guān)重要。如果我們在日常生活中用氣球摩擦頭發(fā)，或者在干燥的冬日觸摸金屬物體時會感到電擊，我們就會遇到這種靜電。

里加技術(shù)大學(xué)的Andris Šutka說：“圖案制作過程適用于導(dǎo)電和非導(dǎo)電表面，并且使用某些類型的顆粒粉末（例如聚苯乙烯（用作絕緣材料）和聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA（也稱為Plexiglas）獲得了良好效果。二氧化硅是當(dāng)代電子產(chǎn)品中無處不在的成分，只有在覆蓋有碳氟化合物（一種聚四氟乙烯層）的表面上和沒有濕度的情況下才能很好地工作。

以 VUB 徽標(biāo)的受控形狀打印的微粒的 AFM 圖像。鱗片是100μm，是人類頭發(fā)的厚度。圖片來源：伊格納斯·吉米達(dá)爾

“因此，二氧化硅顆粒對用戶的友好性略低，但它們對各種溶劑都有抵抗力，這使得它們適用于生物和化學(xué)分析和檢測技術(shù)，”特溫特大學(xué)的Gijs Roozendaal補充道。

“我們最終成功地在'晶圓'上大規(guī)模地創(chuàng)建了一系列微觀圖案和標(biāo)志，并使用原子力顯微鏡將它們?nèi)�部可視化，”Ignaas Jimidar說。

“這代表了改進(jìn)電子產(chǎn)品、檢測各種化學(xué)和生物物質(zhì)，甚至檢測假冒商品的有希望的發(fā)展。后一種是可能的，因為某些圖案的粒子根據(jù)角度的不同而折射光線。因此，您可以使用這些微粒來檢測顏色。

該論文發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces雜志上。