密歇根大学和首尔国立科技大学的研究人员设计了一种新方法来制造需要精确尺寸和定位的微米和纳米级粒子的设备。该技术适用于各种微米和纳米级物体的组装，并且可用于电子设备和生物应用。

2D-DNI 纳米空隙图案。图片来源：密歇根大学

项目负责人兼电气工程和计算机科学教授杰杰说，在微观和纳米尺度上调节事物非常困难，你想让粒子坐在那里，但它们不会。所以我们找到了一种对大量粒子进行分类和定位的方法，而且我们可以以非常可扩展的方式进行。

有了这种能力，工程师将能够更有效地制造和组装光子晶体、过滤设备和生物分析，创建更灵敏的传感设备等等。

郭一直在纳米制造领域工作了几十年，从他的卷对卷纳米压印光刻开始。由于其相对简单和速度，他转而采用目前仅依赖切片硅晶片的纳米图案化方法。

新方法增加了电荷，这似乎使一切不同。

创建微流体设备

这项研究的目标是最终得到一层有序且大小相同的微米或纳米粒子，可以将其集成到具有高密度阵列的设备中。当前用于执行此操作的方法往往是乏味的，同时需要复杂的结构。或者，它们最适用于 10 到 100 微米的颗粒，这使得亚微米颗粒的分离和分选成为一项长期挑战。

郭和他的国际研究团队，包括以前的学生 Jong G. Ok 教授，组装了一个微流体装置，使用一种可扩展且成本相对较低的方法实现了他们的预期目标。Ok 的团队一直在他的韩国研究所继续推动刻字技术。

该设备的核心是一个专门设计的基板，它以有序的方式捕获特定尺寸的颗粒。为此，研究人员首先通过一种称为动态纳米刻印 (DNI) 的图案化技术，在聚碳酸酯基材上制造出纳米空隙形状的压痕。所得纳米空隙的尺寸都相同。

图 1. 微流体装置包含一个流体细胞室，由两个透明载玻片组成，由具有狭缝通道的聚（二甲基硅氧烷）块隔开。氧化物涂层的纳米空隙图案安装在流体细胞室的底部，荧光标记的粒子在荧光显微镜下注射。图片来源：密歇根大学

图 1 显示了测试设置，它允许亚微米大小的流体粒子进入系统并在离开之前流过基板。这些颗粒带负电以增加它们对基材中带正电的纳米空隙的吸引力。他们还被赋予了荧光标记以便于检测。

可能预计大多数粒子会简单地落到流体底部并停留在基板上，但事实并非如此。

相反，只有特定尺寸的那些位于纳米空隙中。三种不同尺寸的粒子被注入系统：200nm、500nm 和 1,000nm。