Micrographies optiques montrant l'assemblage d'un cristal colloïdal 2D composé d'environ 200 particules. En haut :La configuration initiale est un fluide faiblement retenu par diélectrophorèse négative. Deuxième et troisième images :les particules sont ensuite éliminées et concentrées de manière itérative en effectuant un cycle entre l'actionnement électrophorétique-électroosmotique et l'actionnement diélectrophorétique négatif en utilisant le contrôle de rétroaction. En bas :enfin, la diélectrophorèse négative est augmentée pour comprimer les particules en cristaux colloïdaux quasi-2D.
(Phys.org) - Des chercheurs du NIST Center for Nanoscale Science and Technology et de l'Université Johns Hopkins ont développé une technique permettant de manipuler de manière fiable des centaines de particules colloïdales individuelles de la taille d'un micromètre pour créer des cristaux aux dimensions contrôlées. Cette réalisation est une étape importante pour comprendre comment diriger et contrôler l'assemblage d'objets à l'échelle micro et nanométrique pour les applications de nanofabrication.
L'expérience utilise quatre électrodes modelées sur une lamelle de microscope pour déplacer les particules de la taille d'un micromètre en suspension dans le liquide en appliquant une combinaison de champs électriques AC et DC. En utilisant un non uniforme, champ alternatif à haute fréquence, les forces diélectrophorétiques exercées sur les particules diélectriques sont réglées pour ajuster la force de leur attraction vers une zone de collecte au centre des électrodes. Lorsque ces forces sont suffisamment faibles, les flux électrophorétiques-électroosmotiques induits par l'application d'un champ continu permettent aux chercheurs d'éliminer sélectivement les particules de la zone et de tailler les assemblages de particules à une taille et une forme choisies.
En faisant varier indépendamment les potentiels des électrodes AC et DC, les chercheurs peuvent diriger l'auto-assemblage de radeaux bidimensionnels (2D) constitués d'un nombre précis de particules; c'est à dire., Cristaux colloïdaux 2D. Une fois la taille de cristal désirée atteinte, les forces d'attraction retenant les particules dans la zone de collecte sont augmentées pour stabiliser la structure. Une composante importante de ce travail est l'application d'un système de vision par ordinateur, système de rétroaction en temps réel qui ajuste dynamiquement les champs AC et DC pour automatiser le processus d'assemblage dirigé.
Ce travail montre comment la combinaison de plusieurs actionneurs offre des degrés de liberté supplémentaires qui peuvent être utilisés pour manipuler des ensembles de composants colloïdaux afin de créer les tailles et les formes souhaitées. Les chercheurs développent maintenant des méthodes de mesure suffisamment sensibles pour suivre des structures à l'échelle nanométrique qui permettront d'étendre ces méthodes pour contrôler l'assemblage de matériaux à l'échelle nanométrique.
