Directed Assembly of Nanomaterials for Making Nanoscale Devices and Structures: Mechanisms and Applications

纳米技术 纳米光刻 纳米材料 材料科学 纳米制造 纳米线 微流控 流体学 纳米尺度 计算机科学 工程类 制作 电气工程 医学 病理 替代医学
作者
Zhimin Chai,Anthony Childress,Ahmed Busnaina
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (11): 17641-17686 被引量:74
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c07910
摘要

Nanofabrication has been utilized to manufacture one-, two-, and three-dimensional functional nanostructures for applications such as electronics, sensors, and photonic devices. Although conventional silicon-based nanofabrication (top-down approach) has developed into a technique with extremely high precision and integration density, nanofabrication based on directed assembly (bottom-up approach) is attracting more interest recently owing to its low cost and the advantages of additive manufacturing. Directed assembly is a process that utilizes external fields to directly interact with nanoelements (nanoparticles, 2D nanomaterials, nanotubes, nanowires, etc.) and drive the nanoelements to site-selectively assemble in patterned areas on substrates to form functional structures. Directed assembly processes can be divided into four different categories depending on the external fields: electric field-directed assembly, fluidic flow-directed assembly, magnetic field-directed assembly, and optical field-directed assembly. In this review, we summarize recent progress utilizing these four processes and address how these directed assembly processes harness the external fields, the underlying mechanism of how the external fields interact with the nanoelements, and the advantages and drawbacks of utilizing each method. Finally, we discuss applications made using directed assembly and provide a perspective on the future developments and challenges.

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