《浸笔纳米光刻(DPN)及其衍生物的研制》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2019-04-14
  • Dip-pen nanolithography(DPN)是一种独特的纳米加工工具,可以在表面上直接写入各种分子图案,具有高分辨率和优异的配准。在过去的20年中,DPN在适用油墨,制造产量的显着提高以及各种衍生技术的发展方面经历了巨大的发展。在这些发展中,聚合物笔光刻(PPL)是最突出的一种,它为纳米加工提供了大规模,高通量,低成本的工具,显着扩展了DPN及其以外。这些发展不仅扩大了扫描探针光刻的广泛领域的范围,而且使DPN和PPL成为制造或研究纳米结构和纳米材料的一般方法。在本次审查中,提供了DPN及其衍生物技术发展的重点摘要和历史视角,重点是PPL,在一个时间表中,提出了该领域技术探索的未来机会。

    ——文章发布于2019年4月12日

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    • 由德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员的研究得知,一种新的“泡沫笔”光刻技术可以用于模式胶体和生物颗粒固态基材中。该项技术的工作原理是利用激光控制的微泡来创建的图案,并将广泛应用于微电子、纳米光子学和纳米医学领域。 光刻是当今使用微米和纳米尺度元件的半导体器件的主要技术之一。然而,问题是,这些方法具有固有的缺点。 在德克萨斯州发明的新的泡沫笔光刻技术是使用一个单一的低功率的激光束在一个胶体悬浮颗粒和金属基体含有金属纳米粒子网络的界面产生微小气泡,是利用光通过局域表面等离子体(电子在金属表面的集体振荡)而使金属纳米粒子相互强烈的作用。通过捕获产生的微气泡,固定在基板上的胶体粒子以及通过引导激光束移动气泡,;利用不同大小和结构的胶体粒子研究人员可以创建不同的模式。
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    • 7月28日,东北大学在《Advanced Materials》上发表题为“Rare-Earth (R) In-Plane Ordering in Novel (Mo, R, Nb)4AlC3 Quinary o-MAX Nanolaminates and their 2D Derivatives”的论文,报道新型 (Mo, R, Nb)4AlC3 五元 o-MAX 纳米层压材料及其二维衍生物中的稀土 (R) 面内排序。 MXene因其较大的比表面积、较好的金属导电性能、表面丰富的官能团(-F、 -OH 和=O 等)、令人满意的亲水性和显露的电负性等优点,在能源储存与转化、催化、电磁干扰屏蔽和生物医疗等领域具有极大的应用潜力,已成为世界各地研究人员的热门话题。因其通过拓扑化学法刻蚀MAX相得到,所以MXene的成分在很大程度上依赖于MAX母相的晶体结构与元素搭配,因而开拓探索更多种类MAX相,是研究相应MXene性能及应用的前提。 近年来,MAX相的蓬勃发展,离不开元素取代导致的有序占位所做的贡献。目前为止,当某种特定元素在M位合金化时,可以得到两种有序结构的MAX相,分别为层间有序和面内有序。一般认为层间有序通常产生在n ≥ 2,而面内有序只出现在n = 1的体系中;是否可以在高n的MAX相中也实现有序占位,从而构造出新的MAX体系,抑或从结构堆垛的角度出发,(M1,M2)n+1AlCn型o-MAX相可以认为是将若干层FCC型M2C的(111)原子面插入M12AlC型211相的两个M1层间而构成。 对此,科研团队在实验证实为层间有序的Mo2Nb2AlC3 o-MAX相的Mo外层中引入稀土R(=Y, Gd-Tm, Lu)而形成特定物相,稀土原子具有特定化学比:R: (Mo+Nb+R) = 2/3 : 4,化学通式可写为Mo1.33R0.67Nb2AlC3;通过晶体结构表征发现,稀土原子可以有序占据外层Mo六角的中心位,形成类似i-MAX相中的原子构型,因而晶体对称群为Cmcm;这种Mo/Nb层间有序、Mo/R面内有序的新奇占位进一步被原子级EDS证实,这种超有序新相被命名为s-MAX相;实际上,该物相中外层Mo与内层Nb原子会产生互占位,因而在很宽的Mo、Nb成分范围内都能够成相;同时,由于稀土元素参与成相,主相比例比四元o-MAX相显著提高。 该研究提出了继o-MAX和i-MAX后又一有序相,拓宽了稀土有序占位的纳米层状碳化物体系,并对其进行了详细的结构表征;通过第一性原理解释其形成机制;初步探索了该体系在超级电容器中的应用,研究了有序空位对MXene在储能和催化领域的影响。这将大大激发研究人员对稀土有序MAX相和MXene家族的进一步探索。