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通过3D共组装进行超分子超材料制造

开心的月饼 2023-10-31 14:07:31 健康养生

超材料通常被比喻为哈利·波特的隐形斗篷,是一种旨在操纵光特性的人造纳米结构。然而,这项技术在日常生活中的实际应用取决于制造过程的商业化,这需要大量成本。

通过3D共组装进行超分子超材料制造

由机械工程系和化学工程系的JunsukRho教授、研究员Won-GeunKim和博士领导的研究团队。浦项科技大学(POSTECH)机械工程系的候选人HongyoonKim设计了一种方法。

他们的方法将三维纳米打印与共组装技术相结合,使超材料距离商业化又近了一步。这些研究成果已发表在《Small》杂志上。

传统上,超材料的制作方法是在硅和树脂(塑料)等材料上沉积物理和化学层,然后进行光刻工艺。遗憾的是,这种方法既昂贵又适用材料有限。因此,学术界最近将重点转向通过粒子组装来制造超材料,而不是昂贵的表面剃须过程。

在这项研究中,研究团队结合了三维纳米打印和共组装技术。最初,他们使用不同尺寸的二氧化硅(玻璃)和金纳米颗粒制作了类似覆盆子的超分子。随后,这些树莓状的结构被堆叠在一起,从而成功地创造出了毫米级的超材料。

从本质上讲,研究团队设计了一种工艺技术,能够以经济高效的方式生产所需形状的超材料,而不是传统和更昂贵的方法。

进行的实验展示了通过该团队的过程产生的超材料的光控制能力。值得注意的是,可见光区域内的散射光显着减少。这项研究标志着首次使用毫米级结构验证溶液中超分子的光学性质。

这种方法允许用肉眼或通过简单的显微镜设置观察结果,从而无需专用设备进行验证。此外,该团队通过调整超材料中二氧化硅和金纳米颗粒的比例,实现了对光学特性的微调控制。

领导这项研究的JunsukRho教授表示:“这一突破使得自由形态纳米光子的设计和实现成为可能,超越了现有超材料制造工艺的限制。这项技术的多功能性提供了广泛的材料选择,包括量子点、催化剂颗粒和聚合物,使其适用于从传感器到显示器以及超材料研究的各个领域。”


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