【川大团队开发新型表面图案化方法，可用于信息加密及柔性电子产品制造】
近年来，科学家从沙漠甲虫、地衣和水稻叶等获得灵感，制备了各种具有各向异性润湿特性的的人造图案，在细胞培养、生物传感以及电子制造等领域表现出广阔应用前景。然而，精确图案的构筑往往离不开光刻、等离子体刻蚀和飞秒激光等精密技术，涉及使用光刻胶和模具/掩模等昂贵耗材，从成本考虑并不利于此类材料的广泛推广。
近日，#四川大学# 化学学院王玉忠院士和宋飞教授团队提出一种高效的无掩模蚀刻策略，结合喷墨打印技术，其可以快速制备得到精确的复杂图案，同时实现表面润湿性的差异化调控，可用于实现信息加密以及柔性电子产品制造，并将为多功能材料的开发带来广阔的前景。
近日，相关论文以《一种限域蚀刻策略用于本征各向异性润湿图案化表面构筑》（A confined-etching strategy for intrinsic anisotropic surface wetting patterning）为题发表在 Nature Communications上，四川大学化学学院王玉忠院士和宋飞教授为通讯作者，博士生冯蕊为第一作者[1]。
据悉，该团队首先采用呼吸图案法制备了具有 3D 蜂窝状微孔结构的三醋酸纤维素薄膜（honeycomb-like，简称 HC）。将该 HC 薄膜在 5mol/L 的 NaOH 水溶液浸泡处理 3 小时后，研究人员发现该薄膜的透明度明显增加，而表面孔腔结构被破坏，同时其表面亲水性得到显著增强。对此，该团队解释道，这是因为三醋酸纤维素会在强碱作用下发生脱乙酰化并逐渐降解，从而导致了这一现象。
有趣的是，如果使用乙醇预润湿 HC 膜表面，相同条件下，实现上述相同刻蚀效果仅需半分钟。相比之下，仅在 NaOH 水溶液润湿半分钟的 HC 膜，其微孔结构、不透明度和水接触角（water contact angle，简称 WCA）几方面均不会发生改变。
针对这一现象，该团队提出了不同溶剂中刻蚀速率存在差异的潜在机制，即多孔结构会阻碍 NaOH 水溶液浸润孔腔，而乙醇可快速浸润孔腔进而诱导 NaOH 水溶液快速浸润孔腔，从而加速表面刻蚀。并且，研究人员进一步通过表征微孔结构的荧光信号分布证明了这一机制。
由于利用上述刻蚀速率差异即可控制表面实现图案化刻蚀，该团队选择了更稳定的商用墨水替代乙醇，并通过喷墨打印机在 HC 表面上绘制图案。据介绍，由于墨水呈现亲水性，其同样可以诱导 NaOH 水溶液快速浸润孔腔，并加速局部刻蚀，从而实现精确的图案化刻蚀。
戳链接查看详情：https://t.cn/A6acWX2k
近年来，科学家从沙漠甲虫、地衣和水稻叶等获得灵感，制备了各种具有各向异性润湿特性的的人造图案，在细胞培养、生物传感以及电子制造等领域表现出广阔应用前景。然而，精确图案的构筑往往离不开光刻、等离子体刻蚀和飞秒激光等精密技术，涉及使用光刻胶和模具/掩模等昂贵耗材，从成本考虑并不利于此类材料的广泛推广。
近日，#四川大学# 化学学院王玉忠院士和宋飞教授团队提出一种高效的无掩模蚀刻策略，结合喷墨打印技术，其可以快速制备得到精确的复杂图案，同时实现表面润湿性的差异化调控，可用于实现信息加密以及柔性电子产品制造，并将为多功能材料的开发带来广阔的前景。
近日，相关论文以《一种限域蚀刻策略用于本征各向异性润湿图案化表面构筑》（A confined-etching strategy for intrinsic anisotropic surface wetting patterning）为题发表在 Nature Communications上，四川大学化学学院王玉忠院士和宋飞教授为通讯作者，博士生冯蕊为第一作者[1]。
据悉，该团队首先采用呼吸图案法制备了具有 3D 蜂窝状微孔结构的三醋酸纤维素薄膜（honeycomb-like，简称 HC）。将该 HC 薄膜在 5mol/L 的 NaOH 水溶液浸泡处理 3 小时后，研究人员发现该薄膜的透明度明显增加，而表面孔腔结构被破坏，同时其表面亲水性得到显著增强。对此，该团队解释道，这是因为三醋酸纤维素会在强碱作用下发生脱乙酰化并逐渐降解，从而导致了这一现象。
有趣的是，如果使用乙醇预润湿 HC 膜表面，相同条件下，实现上述相同刻蚀效果仅需半分钟。相比之下，仅在 NaOH 水溶液润湿半分钟的 HC 膜，其微孔结构、不透明度和水接触角（water contact angle，简称 WCA）几方面均不会发生改变。
针对这一现象，该团队提出了不同溶剂中刻蚀速率存在差异的潜在机制，即多孔结构会阻碍 NaOH 水溶液浸润孔腔，而乙醇可快速浸润孔腔进而诱导 NaOH 水溶液快速浸润孔腔，从而加速表面刻蚀。并且，研究人员进一步通过表征微孔结构的荧光信号分布证明了这一机制。
由于利用上述刻蚀速率差异即可控制表面实现图案化刻蚀，该团队选择了更稳定的商用墨水替代乙醇，并通过喷墨打印机在 HC 表面上绘制图案。据介绍，由于墨水呈现亲水性，其同样可以诱导 NaOH 水溶液快速浸润孔腔，并加速局部刻蚀，从而实现精确的图案化刻蚀。
戳链接查看详情：https://t.cn/A6acWX2k
#富含氢氦系外行星或可宜居数十亿年# 一项建模研究显示，大气主要由氢气与氦气组成的岩质系外行星，能在其表面维持温带条件和液态水长达几十亿年。以上结果表明，即使是大气与地球相去甚远的行星，也可能在其历史上是长期宜居的。相关研究https://t.cn/A6atrt2W月27日发表于《自然—天文学》。
由于年轻恒星周围的行星形成物质盘中本来就有氢气和氦气，因此所有行星吸积的大气主要由这两个元素组成。在我们太阳系的岩质行星中，这种原始大气被替换成了更重的元素，如地球上的氧和氮。不过，距离其恒星有一定距离的大型岩质系外行星或能保留以氢和氦为主的大气。
瑞士苏黎世大学的Marit Mol Lous和同事研究了这类行星的演化。该团队利用一个数值模型预测了液态水能在富含氢氦的系外行星表面存在多长时间。作者发现，取决于该行星的质量以及它与恒星的距离，这类行星维持温带表面环境的时间最长达80亿年，只要这种大气足够厚（是地球大气厚度的100倍至1000倍）。
作者指出，虽然仍需开展进一步研究解答许多遗留问题，如这类行星形成的可能性以及液态水是如何出现的，但以上结果表明，宜居条件可能与我们在地球上熟悉的条件很不一样。他们因此指出，在研究其他行星的宜居性时，我们应保持开放的思想。https://t.cn/A6atrt2O
由于年轻恒星周围的行星形成物质盘中本来就有氢气和氦气，因此所有行星吸积的大气主要由这两个元素组成。在我们太阳系的岩质行星中，这种原始大气被替换成了更重的元素，如地球上的氧和氮。不过，距离其恒星有一定距离的大型岩质系外行星或能保留以氢和氦为主的大气。
瑞士苏黎世大学的Marit Mol Lous和同事研究了这类行星的演化。该团队利用一个数值模型预测了液态水能在富含氢氦的系外行星表面存在多长时间。作者发现，取决于该行星的质量以及它与恒星的距离，这类行星维持温带表面环境的时间最长达80亿年，只要这种大气足够厚（是地球大气厚度的100倍至1000倍）。
作者指出，虽然仍需开展进一步研究解答许多遗留问题，如这类行星形成的可能性以及液态水是如何出现的，但以上结果表明，宜居条件可能与我们在地球上熟悉的条件很不一样。他们因此指出，在研究其他行星的宜居性时，我们应保持开放的思想。https://t.cn/A6atrt2O
#富含氢氦系外行星或可宜居数十亿年# 一项建模研究显示，大气主要由氢气与氦气组成的岩质系外行星，能在其表面维持温带条件和液态水长达几十亿年。以上结果表明，即使是大气与地球相去甚远的行星，也可能在其历史上是长期宜居的。相关研究https://t.cn/A6atrt2W月27日发表于《自然—天文学》。
由于年轻恒星周围的行星形成物质盘中本来就有氢气和氦气，因此所有行星吸积的大气主要由这两个元素组成。在我们太阳系的岩质行星中，这种原始大气被替换成了更重的元素，如地球上的氧和氮。不过，距离其恒星有一定距离的大型岩质系外行星或能保留以氢和氦为主的大气。
瑞士苏黎世大学的Marit Mol Lous和同事研究了这类行星的演化。该团队利用一个数值模型预测了液态水能在富含氢氦的系外行星表面存在多长时间。作者发现，取决于该行星的质量以及它与恒星的距离，这类行星维持温带表面环境的时间最长达80亿年，只要这种大气足够厚（是地球大气厚度的100倍至1000倍）。
作者指出，虽然仍需开展进一步研究解答许多遗留问题，如这类行星形成的可能性以及液态水是如何出现的，但以上结果表明，宜居条件可能与我们在地球上熟悉的条件很不一样。他们因此指出，在研究其他行星的宜居性时，我们应保持开放的思想。https://t.cn/A6atrt2O
由于年轻恒星周围的行星形成物质盘中本来就有氢气和氦气，因此所有行星吸积的大气主要由这两个元素组成。在我们太阳系的岩质行星中，这种原始大气被替换成了更重的元素，如地球上的氧和氮。不过，距离其恒星有一定距离的大型岩质系外行星或能保留以氢和氦为主的大气。
瑞士苏黎世大学的Marit Mol Lous和同事研究了这类行星的演化。该团队利用一个数值模型预测了液态水能在富含氢氦的系外行星表面存在多长时间。作者发现，取决于该行星的质量以及它与恒星的距离，这类行星维持温带表面环境的时间最长达80亿年，只要这种大气足够厚（是地球大气厚度的100倍至1000倍）。
作者指出，虽然仍需开展进一步研究解答许多遗留问题，如这类行星形成的可能性以及液态水是如何出现的，但以上结果表明，宜居条件可能与我们在地球上熟悉的条件很不一样。他们因此指出，在研究其他行星的宜居性时，我们应保持开放的思想。https://t.cn/A6atrt2O
✋热门推荐