图 1:t = 0 时初始模拟配置的正面和顶视图(Pb 原子为灰色;Cu 原子为黄色)。该图为 R 0 = 42 nm 液滴,其中两个 Cu 粒子与 Cu (001) 表面接触,扩散方向沿 x 轴,自由表面法线沿 z 轴,液滴和粒子的圆柱轴均沿 y 轴对齐。模拟单元的周期性重复长度设置为 L x = 300 nm 和 L y = 5 nm。
近年来,微/纳米级材料结构的合理设计引起了人们的极大兴趣,因为它们可以改变材料的物理性质。例如,垂直排列的纳米线(NW)可以调节表面的光学性质,因为它们的几何形状(直径、高度、间距)可以调整光的约束和吸收。因此,光伏应用对光收集能力的提高有着很大的需求。1碳纳米管(CNT)阵列可以构建高密度的3D集成电路架构。不同功能层(如传感、存储、处理)2之间的连接性空前增强,这非常适合用于物联网(IoT)等数据密集型技术。对于上述所有实现以及其他实现,在处理密集排列的1D纳米结构阵列时保持垂直方向是至关重要的。然而,不同的制造步骤可能会偏离这一期望方向。据报道,例如,在通过扫描电子显微镜进行表征时,暴露于电子束会使半导体纳米线弯曲,随后形成纳米线束。3 – 6 涉及湿法蚀刻或清洗的程序也会导致纳米线 7 – 9 和碳纳米管的垂直排列重新成形。在所有这些情况下,都会发生干燥步骤,其中相邻纳米柱之间的毛细管弯月面会产生横向力,可能使它们接触 10,11 并最终组装在一起。
可控的方式。[6] 然而,自上而下的技术不可扩展,且大多数技术耗时耗力,从而阻碍了它们的潜在应用。特别是手性微结构可以通过调制飞秒激光焦点的单次曝光快速制造。[7] 其几何形状严格由可实现的结构化焦点决定,并且得到的表面质量相当差。相反,自下而上的方法提供了一种经济高效且可扩展的替代方法,通过由不同材料(如共聚物、[8] 肽、[9] 纳米粒子 [10] 和 DNA 四面体 [11] 制成的亚基的顺序自组装来创建分层纳米结构。不幸的是,由于自发自组装过程的固有特点,对几何形状、空间排列、规律性和螺旋性的精确控制非常困难。自上而下和自下而上相结合的混合制造技术的最新进展有望克服上述一些限制。[12] 特别是,通过介导弹性毛细管相互作用的毛细管力驱动自组装引起了人们的极大兴趣,因为它具有简单性和可扩展性的独特优势,[13] 并且在一定程度上已用于混合制造策略。基于光刻的技术已经实现中尺度刷毛的制造,并且通过利用弹性毛细管聚结已经得到高度有序的螺旋簇。[14] 然而,由于圆形原纤维具有旋转对称性,因此单个簇所实现的手性是随机的。虽然可以通过将横截面渲染为矩形来获得特定的手性重排,但手性的可调性仍然有限。利用电子束光刻技术实现10纳米级的纳米柱,然后通过毛细管力诱导的纳米内聚力进行自组装。[15] 利用多光束干涉光刻技术,结合溶液蒸发过程中的毛细管力,制备并组装大面积图案化微柱。[16] 我们之前的研究表明,可以利用毛细管力来驱动直柱生成具有高度可控性的分级微结构。[17] 然而,由于毛细管力在微尺度上很难利用,它们都无法实现可控的手性结构。因此,开发一种简便、可控、高效的功能手性结构制备方法是十分有必要的。