微粒的AFM图像，可控地打印成心形图标。鳞片为 100 μm，即头发厚度。图片来源：伊格纳斯·吉米达尔

来自布鲁塞尔自由大学化学工程系、里加技术大学和特温特大学MESA+研究所的研究人员成功地在不使用溶剂的情况下将非常小的颗粒（10μm至500nm，比人类头发细10至100倍）排列在薄层中。这是为各种应用开发新一代传感器和电子设备的非常重要的第一步。

“基于结晶溶液的常用方法并不像我们想要的那样通用。更重要的是，以前的干法主要对粘性表面有效，这限制了它们的应用，“VUB 的 Ignaas Jimidar 说。为了解决这个问题，该团队设计了一种将颗粒附着在坚硬和非粘性表面上的方法。

他们用手在表面上摩擦颗粒，在大约20秒内，获得了一层以六边形图案排列的密集堆积的颗粒。

“拓印是使用一种叫做PDMS的硅状材料制成的印章完成的，”特温特大学的Kai Sotthewes说。“摩擦过程产生的静电，特别是在较硬的表面上，以及颗粒和表面之间的力对于创建所需的图案至关重要。如果我们在日常生活中用气球摩擦头发，或者在干燥的冬日触摸金属物体时会感到电击，我们就会遇到这种静电。

里加技术大学的Andris Šutka说：“图案制作过程适用于导电和非导电表面，并且使用某些类型的颗粒粉末（例如聚苯乙烯（用作绝缘材料）和聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA（也称为Plexiglas）获得了良好效果。二氧化硅是当代电子产品中无处不在的成分，只有在覆盖有碳氟化合物（一种聚四氟乙烯层）的表面上和没有湿度的情况下才能很好地工作。

以 VUB 徽标的受控形状打印的微粒的 AFM 图像。鳞片是100μm，是人类头发的厚度。图片来源：伊格纳斯·吉米达尔

“因此，二氧化硅颗粒对用户的友好性略低，但它们对各种溶剂都有抵抗力，这使得它们适用于生物和化学分析和检测技术，”特温特大学的Gijs Roozendaal补充道。

“我们最终成功地在'晶圆'上大规模地创建了一系列微观图案和标志，并使用原子力显微镜将它们全部可视化，”Ignaas Jimidar说。

“这代表了改进电子产品、检测各种化学和生物物质，甚至检测假冒商品的有希望的发展。后一种是可能的，因为某些图案的粒子根据角度的不同而折射光线。因此，您可以使用这些微粒来检测颜色。

该论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces杂志上。