美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)最近通過在材料表面覆蓋分子圖樣誘導(dǎo)單壁碳納米管實(shí)現(xiàn)自組裝。這項(xiàng)技術(shù)可以在基于納米管器件的晶片尺度生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

    “自組裝是生物系統(tǒng)億萬年來采用的策略，” Seoul National University的 Seunghun Hong對nanotechweb.org.說：“其高效率與高精確度令人稱奇，設(shè)想只要你設(shè)計(jì)出單個(gè)碳納米管可以識(shí)別的基底，納米管就可以在上面定位并自組裝。你可以在短時(shí)間內(nèi)就生產(chǎn)出大量基于碳納米管的線路結(jié)構(gòu)。”

    為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)工藝，Hong與同事們利用諸如“蘸水筆”納米平板印刷和微接觸沖壓之類的技術(shù)直接在基底上涂上一層有機(jī)分子圖案。他們在表層創(chuàng)造出兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)區(qū)域由諸如氨基或者羧基等極性化學(xué)族覆蓋，令一個(gè)區(qū)域則由甲基之類的非極性化學(xué)族覆蓋。然后他們在其中摻入單壁碳納米管懸浮液：納米管被極性區(qū)域吸附并且自組裝成預(yù)先設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。這個(gè)自組裝過程通常在10秒內(nèi)完成。

    研究人員在一個(gè)沖壓形成的面積1平方厘米金圖案上組裝了數(shù)以百萬的單個(gè)納米管。出產(chǎn)率超過90%。當(dāng)納米管溶液濃度很低時(shí)（大約0.02mg每ml），每個(gè)極性分子圖案上只會(huì)組裝一個(gè)納米管，盡管空間允許不只一個(gè)。

    該小組還把這項(xiàng)工藝與傳統(tǒng)的微加工方法集成在一起。他們在微加工得到的金電極上沖壓出兩中極性分子圖案，然后在其上組裝單個(gè)納米管。利用一個(gè)導(dǎo)電探針的原子力顯微鏡顯示最終形成的納米管線路可以傳到微弱的電流。

    “目前我們可以把基于納米管的器件的工藝商業(yè)化，這在以前僅僅是一個(gè)理論上的設(shè)想�！盚ong說：“就我個(gè)人來說，我非常樂意看到高校學(xué)生制作納米管器件并且在他們的科學(xué)課程中利用我們的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)。這項(xiàng)技術(shù)的簡單易行讓我相信這絕對不是一個(gè)夢想�！�

    現(xiàn)在，研究者們正在把這種方法應(yīng)用于諸如鐵氧體納米帶和硅納米線等其他納米尺度線路中。“還應(yīng)提到的是，我們的方法還引發(fā)了許多新的科學(xué)問題，諸如表面有機(jī)分子和溶液中的納米線之間的作用力機(jī)制，”Hong補(bǔ)充說：“我們還要對這些新問題進(jìn)行解釋�！�

    該項(xiàng)工作發(fā)表在《Nature》雜志上。