Origami Inspireret Selvsamling af mønstret og omkonfigurerbare Particles

Der er mange teknikker, såsom fotolitografi, elektronstråle-litografi og soft-litografi, der kan bruges til præcist mønster todimensionel (2D) strukturer. Disse teknologier er modne, tilbyder høj præcision og mange af dem kan implementeres i en high-throughput måde. Vi udnytter fordelene ved plane litografi og kombinere dem med selv-sammenklappelige metoder ^1-20 hvor fysiske kræfter afledt af overfladespænding eller restspændinger, der bruges til kurve eller fold plane strukturer i tre dimensioner (3D) strukturer. Dermed gør vi det muligt at masseproducere netop mønstrede statiske og omkonfigurerbare partikler, der udfordrer at syntetisere.

I dette papir, visualiseret vi detalje forsøgsprotokoller at skabe mønstrede partikler, navnlig (a) permanent bundet, hule, polyedre, der selv samle og selvtætnende grund af minimering af overflade energi af fordråbede hængsler ^21-23og (b) gribere, selv-fold på grund af restspændinger drevne hængsler ^24,25. Det specifikke beskrevne protokol kan anvendes til at skabe partikler med samlede størrelser lige fra mikrometer til centimeter længdeskalaer. Yderligere kan arbitrære mønstre defineres på overfladerne af partiklerne af betydning for kolloid videnskab, elektronik, optik og medicin. Mere generelt begrebet selvsamlende mekanisk stive partikler med selvforseglende hængsler finder anvendelse, med nogle proces ændringer, til skabelse af partikler ved endnu mindre, 100 nm længdeskalaer ^{22, 26} og med en række materialer, herunder metaller ²¹ , halvledere ⁹ og polymerer ^27. Med hensyn til restspændinger drevne aktivering af rekonfigurerbare grådige enheder benytter vores specifikke protokol chrom hængsler af relevans for enheder med størrelser fra 100 um til 2,5 mm. Men mere generelt, at begrebet sådan tether-fri restspændingerdrevne aktivering kan anvendes med alternative høj stress materialer såsom heteroepitaxially deponeret halvlederfilm ^5,7 til muligvis skabe endnu mindre nanoskala gribning indretninger.