三维结构组装

问题描述

近些年来，三维结构组装的概念不知不觉间火了起来，通过卷曲、折叠、共形和屈曲组装方法，实现二维平面结构到三维立体结构的转换，清华大学张一慧课题组在相关领域中具有一定的影响力，每年发文数量惊人，并且部分成果成功实现了理论研究到功能器件的转化，例如：反侦察间谍天线、可调控集成电路、低频振动能量收集器等新型微器件，😅~

上周末王博士表述他们老师发表了一篇很有意思的工作，特此分享一波，😄~，仔细阅读后，David J. Srolovitz这篇文献通过理论和数值模拟计算的手段，利用MoSeS原子薄膜实现更小尺寸的组装，具体如下图所示，个人觉得该工作与张一慧课题组研究方向具有一定的相似性（David J.S偏向于数值模拟与理论研究，张一慧偏向于实际功能器件）（本推文由王博士校核）

附：感觉最近一个月看文献的效率大大的降低了，😅，去年从阅读相关文献、写阅读总结到整理出最后推文，基本上一天也就完成了，最近这两篇文献高熵合金和三维结构组装，磨磨唧唧的持续了一周还要多一些，不会是已经年老记忆力减退了吧，😅，一定是因为现在整理推文的时候不仅想要抛出问题，还想要阅读相关的文献，尝试寻找解决问题的办法，嗯，一定是这样，偶尔可以这样自我安慰一下，😅~

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文章介绍

目前，大多数的研究通过水凝胶、人造肌肉以及形状记忆合金作为三维组装的驱动器，调研可知，上述软材料无法制备成小于10μm的薄膜，因此，无法实现非常精细化的三维结构组装，当前设计的三维结构最小曲率半径一般要大约0.1mm；

然而本篇文章提供了一种新的思路，基于1-10nm厚的MoSeS薄膜，进而实现了曲率半径为3-8nm的弯曲变形，大大扩宽了三维组装的范围；由于MoSeS具有极性，在外电场的作用下原子受到相应的扭矩，进而使得薄膜发生相应的变形，紧紧贴附于基底表面；

并且文章作者编写了一套程序，能够计算得到目标形状与局部变形之间的关联，大大缩短了后续开发的周期，具体内容在nature communication上发表（ Berry J , Simeon Ristić, Zhou S , et al. The MoSeS dynamic omnigami paradigm for smart shape and composition programmable 2D materials[J]. Nature Communications, 2019, 10(1)）。

MoSeS的变形机理，具有的多种变形模式，并且各种变形模式能够相互叠加，实现复杂图案的构画，例如：能够在纳米量级上构画硬币的外轮廓，实现硬币外形精细化保真，是不是进一步就可以发家致富，赢取白富美，走向人生巅峰了

附录：相关思考

1、三维组装的方法以及优势？

随着大规模IC技术的持续发展，平面制备工艺和硅器件的尺寸逐渐逼近物理极限。发展三维电子器件为克服平面工艺的一些固有挑战提供了一种解决方案，现有的三维电子器件制备技术主要分为直接制备技术和间接组装技术。近年来，对直接制备技术的研究主要集中在三维晶体管技术，三维异构集成技术和三维打印技术上，但由于三维晶体管和异构集成技术主要基于堆叠思想，其可获得的三维构型种类有限且制备工艺复杂，三维打印技术在高性能电子材料的适用性和打印速度上存在一定局限性。间接组装技术利用成熟的平面制备工艺来制备平面前驱体，然后通过力学组装的方法将其转化为目标三维微结构，具体采用的方法如下图所示：