基于复合介电泳的低维纳米结构材料柔性化组装机理的研究

基于申请者前期在应用光诱导介电泳技术实现微纳米粒子低成本、高通量操纵的研究成果和工作基础，开展面向低维纳米结构材料大规模并行操纵和组装的基础理论、实验分析和系统集成研究，从而建立一套适合低维纳米结构材料低成本、主动式柔性组装的微系统平台，使纳米尺度制造中的组装技术研究获得跨越式发展。.主要研究内容涉及：从分析影响低维纳米结构材料组装的多种物理场耦合作用入手，进行基于复合介电泳的低维纳米结构材料的介电响应机理和复合介电泳势能形貌模型的研究。在此基础上，进行微组装平台的核心部件- - 组装控制芯片的设计制造，涉及虚拟电极阵列和实体电极阵列的版图设计、光电导层、微流体通道以及上下基板的选材及其制作工艺研究。最后，组合激励信号发生与控制子系统，机器视觉检测与跟踪子系统，以及可实时重构的虚拟电极图案直写子系统，构建一套适合低维纳米结构材料低成本柔性组装的微系统平台。

本项目针对一维纳米结构个体的单独操控和并行组装问题，构建了基于复合介电泳技术的柔性化操控系统平台，制作了主动式微型组装芯片，实现了纳米线的动态实时操控。从系统的角度耦合了光-电-流多场环境下粒子的多种微观作用，建立了组装控制芯片中粒子的计算模型。通过设计多种功能的虚拟电极结构，实现了单个精度纳米结构的精确定位、多姿输运、定点旋转、图案化组装等多种功能。.主要研究内容涉及：从分析影响低维纳米结构材料组装的多种物理场耦合作用入手，进行基于复合介电泳的低维纳米结构材料的介电响应机理和复合介电泳势能形貌模型的研究。在此基础上，进行微组装平台的核心部件——组装控制芯片的设计制造，涉及虚拟电极阵列和实体电极阵列的版图设计、光电导层、微流体通道以及上下基板的选材及其制作工艺研究。最后，组合激励信号发生与控制子系统，机器视觉检测与跟踪子系统，以及可实时重构的虚拟电极图案直写子系统，构建一套适合低维纳米结构材料低成本柔性组装的微系统平台。