CAREER: Novel Mechanism for Assembling Large Arrays of Rotary Nano- Electromechanical Devices Using Nanoscale Building Blocks

职业:使用纳米级积木组装大型旋转纳米机电设备阵列的新颖机制

基本信息

  • 批准号:
    1150767
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.03万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-08-01 至 2019-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Faculty Early Career Development (CAREER) award supports research to explore novel mechanisms for highly efficient assembly of rotary nano-electromechanical devices (NEMS motors or nanomotors) from nanocale building blocks and to elucidate the fundamental nanoscale interactions in such systems. Rotary nanomotors, a type of NEMS device, are particularly important for advancing NEMS technology. However, the complexity of top-down fabrication of miniature motors has greatly hindered their development for practical applications. In this research, the PI aims to investigate an innovative mechanism to (1) successfully assemble and accurate large arrays of nanomotors consisting of nanowires as rotors, nanomagnets as bearings, and quadruple microelectrodes as stators; (2) investigate the nanoscale interactions involved in a nanomotor system for high-performance nanomotors with controlled rotation angle, speed and chirality, like stepper motors; (3) evaluate and experimentally investigate the size limits of nanomotors; and (4) demonstrate the synergistic operation of nanomotors for pumping nanoparticles and biological cells in microfluidics. If successful, this research will result in a unique bottom-up assembly scheme for rotary NEMS devices that can be integrated into large arrays to perform complex functions. The assembly concept using nanoscale building blocks can provide a practical solution for the economical production of NEMS devices. The research may also advance our understanding of fundamental nanoscale electrical-material-mechanical-magnetic interactions. Overall, the proposed research may produce transformative impacts on multiple fields including NEMS, microfluidics, and lab-on-chip architectures. The synergy of research and education will benefit graduate, undergraduate, and K-12 students, increase participation of minorities and women, bring new perspectives on nano-assembly and applications to classroom teaching, and result in the development of a Nanomotor Learning Module for demonstration at the Austin Children's Museum.
该学院早期职业发展(CAREER)奖支持研究探索从纳米级构建块高效组装旋转纳米机电设备(NEMS电机或纳米电机)的新机制,并阐明此类系统中的基本纳米级相互作用。旋转纳米电机是NEMS设备的一种,对于推进NEMS技术特别重要。然而,微型电机自上而下制造的复杂性极大地阻碍了其实际应用的发展。在这项研究中,PI旨在研究一种创新机制,以(1)成功组装和精确大型纳米电机阵列,包括纳米线作为转子,纳米磁体作为轴承,四重微电极作为定子;(2)研究纳米系统中涉及的纳米级相互作用,用于控制旋转角度,速度和手性的高性能纳米电机,如步进电机;(3)评估和实验研究纳米马达的尺寸限制;以及(4)证明纳米马达用于在微流体中泵送纳米颗粒和生物细胞的协同操作。如果成功的话,这项研究将为旋转NEMS设备提供一种独特的自下而上的组装方案,这些设备可以集成到大型阵列中以执行复杂的功能。使用纳米级构建块的组装概念可以为NEMS器件的经济生产提供实用的解决方案。这项研究也可能促进我们对基本的纳米级电-材料-机械-磁相互作用的理解。总体而言,拟议的研究可能会对多个领域产生变革性影响,包括NEMS,微流体和芯片实验室架构。研究和教育的协同作用将使研究生,本科生和K-12学生受益,增加少数民族和妇女的参与,为课堂教学带来纳米组装和应用的新视角,并导致在奥斯汀儿童博物馆演示的Nanostim学习模块的开发。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Jianhe Guo;D. Fan
  • 通讯作者:
    Jianhe Guo;D. Fan
Versatile microparticle propulsion system by light-guided dielectrophoresis: Proposed method and theoretical calculation
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Zexi Liang;D. Fan
  • 通讯作者:
    Zexi Liang;D. Fan
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  • DOI:
    10.1002/adfm.201705867
  • 发表时间:
    2018-06-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Kim, Kwanoh;Guo, Jianhe;Fan, Donglei
  • 通讯作者:
    Fan, Donglei
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  • DOI:
    10.1021/acsnano.7b06824
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Guo, Jianhe;Gallegos, Jeremie June;Fan, Donglei
  • 通讯作者:
    Fan, Donglei
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