基于分子自组装的自下而上纳米图案化技术基础研究

纳米表面图案化是纳米制造中的重要技术步骤。电子器件的不断小型化使得传统的以光刻为代表的自上而下的图案化技术面临着物理衍射极限和成本提高的双重挑战。本项目将发展基于分子自组装的高分辨、低成本、绿色的自下而上的路线实现表面纳米图案化结构的制造。本项目的研究思路是以分子自组装技术为手段，实现表面图案化结构的构筑，并以自组装结构为模板，通过表面化学技术得到功能性的图案化表面纳米结构。具体研究内容包括：理解有机小分子和嵌段共聚物自组装过程的普遍规律，提高自组装结构的长程有序性，实现图案化结构的调控；发展结构稳定的、可控性好的点阵、线状、网络状等复杂纳米结构；利用图案化自组装结构中不同位置的物理化学性质，通过局部的表面物理化学反应，将自组装结构的有序性转移为表面形貌或化学性质的图案化；通过与常规的微米加工技术相结合，研究跨尺度微纳米复合图案化结构的制造工艺；研究表面图案化纳米结构的物理化学性质。

纳米表面图案化是纳米制造中的重要技术步骤。本项目以有机小分子和嵌段共聚物大分子为研究对象，利用自组装技术，获得了具有原子级可控的组装结构，实现了表面图案化结构的可控构筑；通过调节热动力学平衡，提高了组装结构的长程有序性，促使表面纳米图案化结构形成了结构稳定、范围较大，可控性好的有机二维共价网格结构；提出了一种基于嵌段共聚物的简单实验方法来制备纳米有机功能图案化表面。相关研究成果在包括JACS，Nature Commun.等国际著名期刊上发表SCI收录论文16篇，申请专利一项，按期完成了各项研究任务。