Tip-based Nanochemistry for Printing Soft Materials

用于打印软材料的基于尖端的纳米化学

基本信息

  • 批准号:
    1661412
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The ubiquitous utilization of integrated circuits shows that industry is exceptionally capable of manufacturing ultra-high resolution arrangements of semiconductors, metals and insulators. However, there is a vast disconnect between the methods for patterning these sorts of hard materials and those that exist for patterning soft materials such as chemicals, polymers or biological materials. If it were possible to pattern soft materials with the same reliability and resolution as hard materials, it would enable the manufacture of myriad structures and devices including electronics with multiplexed biosensor arrays or nanoscale organic electronic devices for applications in stretchable electronics. While additive manufacturing strategies are very useful at the macroscopic scale, these approaches have not achieved manufacturing-level reproducibility when patterning soft materials at the nanoscale. This award will enable nanoscale manufacturing of soft materials by providing the tools and understanding needed to realize patterning with industry-required reliably and nanoscale resolution. This interdisciplinary work spans fluid mechanics, control theory, and nanoscience and contributes to the undergraduate and graduate level education of engineering students. Furthermore, this work provides opportunities for students from broad backgrounds to design and interact with materials at previously inaccessible scales. The main goal of this research work is to develop the fundamental and technological foundation to transition tip-based nanopatterning of soft materials into a manufacturing tool. This approach is based on the transfer of material from an ink-coated scanning probe to a surface. Despite over a decade of research, reproducibility and controllability have remained key barriers for the adoption of this technique in a manufacturing setting. This research work addresses a number of processing issues that have not previously received attention. It investigates and develops novel approaches, e.g., a method for precisely monitoring the quantity of ink that is on a probe, an ink formulation that allows one to pattern and image with the same probe, and a procedure for monitoring and controlling the concentration of reagents in the ink during patterning. Equally important, these studies are designed to provide deeper insight into the patterning process and answer open questions about nanoscale capillarity and statistical mechanics in systems that violate the continuum hypothesis. Additionally, these new approaches are combined with advanced models of patterning to form an automated closed-loop feedback system that iteratively improves the quality of patterning in situ.
集成电路的普遍使用表明,工业非常有能力制造半导体、金属和绝缘体的超高分辨率排列。然而,在对这类硬材料进行图案化的方法与现有的对化学品、聚合物或生物材料等软材料进行图案化的方法之间存在着巨大的脱节。如果有可能以与硬材料相同的可靠性和分辨率构图软材料,它将能够制造无数的结构和设备,包括具有多路复用生物传感器阵列的电子设备或用于可拉伸电子设备的纳米级有机电子设备。虽然添加制造策略在宏观尺度上非常有用,但当在纳米尺度上对软材料进行图案化时,这些方法还没有实现制造级别的重复性。这一奖项将通过提供所需的工具和理解来实现具有行业要求的可靠和纳米级分辨率的图案化,从而实现软材料的纳米级制造。这项跨学科的工作横跨流体力学、控制理论和纳米科学,有助于工科学生的本科生和研究生水平的教育。此外,这项工作为来自广泛背景的学生提供了设计材料并与之互动的机会,这些材料以前是无法接触到的。这项研究工作的主要目标是为将基于针尖的软材料纳米涂层转化为制造工具奠定基础和技术基础。这种方法是基于将材料从涂有墨水的扫描探针转移到表面上。尽管经过了十多年的研究,但重复性和可控性仍然是在制造环境中采用这项技术的关键障碍。这项研究工作解决了一些以前没有得到关注的处理问题。它研究和开发了新的方法,例如,用于精确监控探针上的墨水量的方法,允许人们用相同的探针进行图案和成像的墨水配方,以及用于在图案形成期间监测和控制墨水中试剂浓度的程序。同样重要的是,这些研究旨在为图案化过程提供更深入的见解,并回答违反连续统假设的系统中关于纳米尺度毛细作用和统计力学的公开问题。此外,这些新方法与先进的图案化模型相结合,形成了一个自动闭环反馈系统,反复提高原位图案化的质量。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Increasing Throughput in Fused Deposition Modeling by Modulating Bed Temperature
通过调节床温提高熔融沉积建模的吞吐量
Design and Realization of 3D Printed AFM Probes
  • DOI:
    10.1002/smll.201800162
  • 发表时间:
    2018-05-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Alsharif, Nourin;Burkatovsky, Anna;Brown, Keith A.
  • 通讯作者:
    Brown, Keith A.
Closed-Loop Nanopatterning of Liquids with Dip-Pen Nanolithography
使用浸笔纳米光刻技术对液体进行闭环纳米图案化
  • DOI:
    10.1021/acsami.1c00095
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Saygin, Verda;Xu, Bowen;Andersson, Sean B.;Brown, Keith A.
  • 通讯作者:
    Brown, Keith A.
Dielectrophoresis of air
空气介电泳
  • DOI:
    10.1063/5.0002286
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Soffer, Lucas;Rendos, Abigail;Zosuls, Aleksandrs L.;Walsh, Brian M.;Brown, Keith A.
  • 通讯作者:
    Brown, Keith A.
Designing lattices for impact protection using transfer learning
  • DOI:
    10.1016/j.matt.2022.06.051
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.9
  • 作者:
    Aldair E. Gongora;Kelsey L. Snapp;Richard Pang;T. Tiano;Kristofer G. Reyes;E. Whiting;T. Lawton;E. Morgan;Keith A. Brown
  • 通讯作者:
    Aldair E. Gongora;Kelsey L. Snapp;Richard Pang;T. Tiano;Kristofer G. Reyes;E. Whiting;T. Lawton;E. Morgan;Keith A. Brown
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Keith Brown其他文献

Helpful Answers to Modal and Hypothetical Questions
对模态和假设问题的有用答案
Why is This Show so Dumb? Advertising Revenue and Program Content of Network Television
  • DOI:
    10.1007/s11151-005-4836-6
  • 发表时间:
    2005-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.700
  • 作者:
    Keith Brown;Roberto Cavazos
  • 通讯作者:
    Roberto Cavazos
LUS – a tablet-based NFC system to facilitate instant database archival of laboratory assessment
LUS – 一种基于平板电脑的 NFC 系统,可促进实验室评估的即时数据库存档
AN UNUSUAL SHOCK - TACROLIMUS - INDUCED CARDIOMYOPATHY AFTER ORTHOTOPIC LIVER TRANSPLANT
  • DOI:
    10.1016/s0735-1097(24)05594-3
  • 发表时间:
    2024-04-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Michael Lee;Daniel C. Tran;Keith Brown;Paul Gill;Bum Kim
  • 通讯作者:
    Bum Kim
Type 2 diabetes guidelines: keeping Scotland on the map
  • DOI:
    10.1007/s00125-013-2997-7
  • 发表时间:
    2013-08-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.200
  • 作者:
    Gemma Currie;Keith Brown;Robin Harbour;John Petrie
  • 通讯作者:
    John Petrie

Keith Brown的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Keith Brown', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: DMREF: Closed-Loop Design of Polymers with Adaptive Networks for Extreme Mechanics
合作研究:DMREF:采用自适应网络进行极限力学的聚合物闭环设计
  • 批准号:
    2323728
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Anglo-Scottish migration and the Making of Great Britain, 1603-1762The University of Manchester
盎格鲁-苏格兰移民和大不列颠的形成,1603-1762 曼彻斯特大学
  • 批准号:
    AH/K000012/1
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

Data-driven Recommendation System Construction of an Online Medical Platform Based on the Fusion of Information
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    外国青年学者研究基金项目
Exploring the Intrinsic Mechanisms of CEO Turnover and Market Reaction: An Explanation Based on Information Asymmetry
  • 批准号:
    W2433169
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    外国学者研究基金项目
含Re、Ru先进镍基单晶高温合金中TCP相成核—生长机理的原位动态研究
  • 批准号:
    52301178
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
NbZrTi基多主元合金中化学不均匀性对辐照行为的影响研究
  • 批准号:
    12305290
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
眼表菌群影响糖尿病患者干眼发生的人群流行病学研究
  • 批准号:
    82371110
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
镍基UNS N10003合金辐照位错环演化机制及其对力学性能的影响研究
  • 批准号:
    12375280
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
CuAgSe基热电材料的结构特性与构效关系研究
  • 批准号:
    22375214
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于大数据定量研究城市化对中国季节性流感传播的影响及其机理
  • 批准号:
    82003509
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Optimal utility-based design of oncology clinical development programmes
基于效用的肿瘤学临床开发项目的优化设计
  • 批准号:
    2734768
  • 财政年份:
    2026
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Studentship
Impact of Urban Environmental Factors on Momentary Subjective Wellbeing (SWB) using Smartphone-Based Experience Sampling Methods
使用基于智能手机的体验采样方法研究城市环境因素对瞬时主观幸福感 (SWB) 的影响
  • 批准号:
    2750689
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Studentship
Plasmonic Mg-based catalysts for low temperature sunlight-assisted CO2 activation (MgCatCO2Act)
用于低温阳光辅助 CO2 活化的等离子体镁基催化剂 (MgCatCO2Act)
  • 批准号:
    EP/Y037294/1
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Research Grant
Bio-MATSUPER: Development of high-performance supercapacitors based on bio-based carbon materials
Bio-MATSUPER:开发基于生物基碳材料的高性能超级电容器
  • 批准号:
    EP/Z001013/1
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Fellowship
System for 3D femtosecond laser-based micromachining
基于飞秒激光的 3D 微加工系统
  • 批准号:
    537273289
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
Development of a Cell-Based Assay for Tetanus Vaccine Quality Control
破伤风疫苗质量控制细胞检测方法的开发
  • 批准号:
    10101986
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
EXSOLUTION-BASED NANOPARTICLES FOR LOWEST COST GREEN HYDROGEN VIA ELECTROLYSIS
基于萃取的纳米颗粒通过电解生产成本最低的绿氢
  • 批准号:
    10102891
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    EU-Funded
RestoreDNA: Development of scalable eDNA-based solutions for biodiversity regulators and nature-related disclosure
RestoreDNA:为生物多样性监管机构和自然相关披露开发可扩展的基于 eDNA 的解决方案
  • 批准号:
    10086990
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
HAIRCYCLE: a pilot study to explore and test regenerative, local, bio-based and circular models for human hair waste
HAIRCYCLE:一项试点研究,旨在探索和测试人类毛发废物的再生、局部、生物基和循环模型
  • 批准号:
    AH/Z50550X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Research Grant
Rural Co-Design and Collaboration: Maximising Rural Community Assets to Reduce Place-Based Health Inequalities
农村共同设计与协作:最大化农村社区资产以减少基于地点的健康不平等
  • 批准号:
    AH/Z505559/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40.09万
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了