自组装技术可以在纳米管器件的量产中得到应用

美国佛罗里达州立大学最近通过在材料表面覆盖分子图样诱导单壁碳纳米管实现自组装。这项技术可以在基于纳米管器件的晶片尺度生产中得到应用。

    “自组装是生物系统亿万年来采用的策略，” Seoul National University的 Seunghun Hong对nanotechweb.org.说：“其高效率与高精确度令人称奇，设想只要你设计出单个碳纳米管可以识别的基底，纳米管就可以在上面定位并自组装。你可以在短时间内就生产出大量基于碳纳米管的线路结构。”

    为了实现这个工艺，Hong与同事们利用诸如“蘸水笔”纳米平板印刷和微接触冲压之类的技术直接在基底上涂上一层有机分子图案。他们在表层创造出两个区域，一个区域由诸如氨基或者羧基等极性化学族覆盖，令一个区域则由甲基之类的非极性化学族覆盖。然后他们在其中掺入单壁碳纳米管悬浮液：纳米管被极性区域吸附并且自组装成预先设计的结构。这个自组装过程通常在10秒内完成。

    研究人员在一个冲压形成的面积1平方厘米金图案上组装了数以百万的单个纳米管。出产率超过90%。当纳米管溶液浓度很低时（大约0.02mg每ml），每个极性分子图案上只会组装一个纳米管，尽管空间允许不只一个。

    该小组还把这项工艺与传统的微加工方法集成在一起。他们在微加工得到的金电极上冲压出两中极性分子图案，然后在其上组装单个纳米管。利用一个导电探针的原子力显微镜显示最终形成的纳米管线路可以传到微弱的电流。

    “目前我们可以把基于纳米管的器件的工艺商业化，这在以前仅仅是一个理论上的设想。”Hong说：“就我个人来说，我非常乐意看到高校学生制作纳米管器件并且在他们的科学课程中利用我们的方法进行学习。这项技术的简单易行让我相信这绝对不是一个梦想。”

    现在，研究者们正在把这种方法应用于诸如铁氧体纳米带和硅纳米线等其他纳米尺度线路中。“还应提到的是，我们的方法还引发了许多新的科学问题，诸如表面有机分子和溶液中的纳米线之间的作用力机制，”Hong补充说：“我们还要对这些新问题进行解释。”

    该项工作发表在《Nature》杂志上。