Directed assembly of charged nanoparticles by using electrostatic forces in a fluidic medium

Nanoparçacıkların kontrollü bir şekilde dağıtılabilmesi yeni ve özgün elektronik aygıtların dizaynının önünü açmaktadır. Aynı yüzey üstünde farklı panoparçacıkların istenilen şekilde yerleştirilmesi çok işlevli yüzeyler oluşturmaktadır ve bu yüzeyler yeni teknolojik uygulamaların önünü açabilir. Manyetik, yalıtkan, iletken, yarı iletken, organik ve inorganik gibi farklı özelliklerdeki parçacıklar Elektrostatik kuvvetlerin yardımı ile manipüle edilebilinmektedir. Bu yöntem aynı zamanda kullanılan parçacıkların ve yüzeyin kimyasına etkide bulunmamaktadır. Bu çalışmada, bahsedilen etkiler kullanılarak apolar ve sulu dispersiyonlardaki yüklü parçacıkların yüzey üstünde köntrollü hareketi ve belirlenmiş alanlara toplanması sağlanmıştır. Bu 'toplaşmalar' yüklü yollar sayesinde yalıtkan yüzeyler üstünde ayrıca metalik mikro-nano boyuttaki elektrodlar üstünde elde edilebilmiştir. Boyutları 500 nm ve 50 µm arasında değişen altın elektrod demetleri fotolitografi, elektron ışınlı basım ve termal buharlaştırma gibi konvansiyonel teknikler kullanılarak üretilmiştir. 100 nm PMMA yüzeyi üstüne elektrik kontağı sağlaması amacıyla yüklü yollar basılmıştır. Bu yollara voltaj uygulanıp içinde eksi yüklü altın parçacıkların bulunduğu bir dispersiyona batırılarak parçacıkların yüklü yollar üstündeki kontrollü hareketi sağlanmıştır. Bir sonraki adım olarak iki farklı yüke sahip nanoarçacıkların elektroforetik bırakıntı kullanılarak aynı alt taş üstünde iki farklı bölgeye iletilmesi gösterilmiştir. Bu yöntem ile pozitif yüklü gümüş nanoparçacıkların ve negatif yüklü floresan latex ve silika nanoparçacıkların kontrollü toplaşması sağlanmıştır. Yapılandırılmış yüzeyin işlevselliğini arttırma amacıyla, benzer bir teknik kullanılarak yüzey üstünde kompozit yapılar oluşturulmuştur. Bu kompozit yapılar elektrodların yeri değiştirilmeden farklı nanoparçacıkların yüzeyde üst üste ve yan yana biriktirilmesi ile yapılmıştır.