东南大学开发具有点阵电极模式的“无引线”芯片

双向电泳(DEP)是一种利用纳米线进行纳米级制造的固有方法，但是微电极形成的电场会产生干扰并引发一系列问题。目前，中国的研究人员已经开发出一种具有点阵电极模式的“无引线”芯片，这种芯片可以产生连续不断且无干扰的工作区域。这种新装置可以将纳米线灵活而精确地排列成复杂的形状。

如今，人们已经尝试使用不同的方法去创建双向电泳纳米制备所需要的电场。但是，正如东南大学的研究员向南所说：“传统微电极最大的缺陷是其灵活性低，而其替代品即复杂又昂贵。”

为了改进传统的方法，向南和其同事尝试采用点阵电极模式，但是发现电极之间的导线干扰了纳米线的操作。在寻求解决方案的过程中，研究团队偶然产生了使用多层印刷电路板(PCB)的想法。

研究员向南继续说道：“我们认为我们可以仿照多层印刷电路板的结构模型来设计芯片，在其上表面只有十二个独立的点电极，而铅被埋在芯片的底部。”最终，研究得到的是一种具有点阵电极模式的的“无引线”双向电泳芯片，研究人员称之为LDME-DEP芯片。

芯片底层被蚀刻的引线是一块铟锡氧化物玻璃。 在此之上，另一层玻璃形成了穿透电极层，其中含有为12个银电极钻出的3×4型孔。 在芯片的顶部，一个电极点阵位于十字形流动通道层的中心。 数值模拟证实，150μm厚的中间穿透电极层使得芯片的顶面不受下面导线的干扰，从而导致电场分布大大改善。

在每个流动通道上的一个水泵使研究人员能够在电极的任何一个方向上传递银纳米线的悬浮液，同时激活电极，使纳米线在他们之间被夹住。流体中的流体动力意味着，与流体方向平行的纳米线更可能被吸附在给定的电压上，而垂直于流体的纳米线则更有可能被冲走。

原则上，纳米线将会在电场强度最强的电极中稳定下来，但是研究人员发现，纳米线的长度经常会被捕获，并且经常和其他的纳米线一起被捕获。向南研究员解释了为什么会出现这样一个问题:“纳米线传感器和纳米线晶体管等基于纳米线的设备需要在电极之间精确定位的单一纳米线，以获得稳定的性能和精确的参数。因此，最好避免在电极之间有多个纳米线，或者是不通过电极的纳米线。

由于纳米线存在不太理想的角度，而且大量的纳米线无法规避，因此团队需要一种方法来移除那些在不太可取的方向上捕捉到的所有长度。他们通过改变电极激活的模式以及流动方向和速度来实现这一点。 降低受影响电极两端的电压，并沿着不太理想的纳米线垂直方向抽吸流体，使这些长度的纳米线能够被冲走。重复这一过程，使得研究人员能够形成了一种单纳米线与电极的中心相一致的定制模式。

这个版本的ldme-dep芯片是用一个3×4矩阵电极来制造的，但是可以采用任意的数量和排列，从而使得这个新方法成为一个非常通用的方法。向南研究员说道：“因此，我们的LDME-DEP芯片在制造更大、更复杂的纳米结构方面更有潜力，而且纳米线晶体管，纳米线电池和分子传感器的制造过程将变得更加简单和便宜。”