自组装触摸屏，灵敏到Cry！

材料牛注：爱荷华大学的化学家们研究了一种有助于制造更快、更灵敏触摸屏的分子组装技术。研究人员指出，当分子与表...

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材料牛注：爱荷华大学的化学家们研究了一种有助于制造更快、更灵敏触摸屏的分子组装技术。研究人员指出，当分子与表面相互作用时，被称为离子液体（一种带电流体）的界面层比以前所知道的更厚。



你可能不会意识到当你使用手机的触摸屏时，你已经引发了一个分子链反应。无论你是打开一个新窗口还是输入文字消息，你触摸屏幕的指尖都会发出一股电流（尽管这股电流很小），这股电流扰乱了屏幕表面精细的分子组装行，从而传递出你的动作信息。但如果这些分子可以快速回跳，从而使滑动和触摸的反应更为迅速呢？

爱荷华大学的化学研究员采用了这样一种手段，即检验分子如何在带电流体（即离子流体）表面被打乱以及它们再次快速组装的方式。爱荷华大学的团队在发表于本月American Chemical Society journal Langmuir的线上文章中指出，分子组装不需挤进特定的位置，但它们进行完整的重新定位需要一定的时间，并且受表面扰动影响的分子层比以往所了解到的更厚，在某些情况下至少厚100倍。这个研究结果有助于我们更好地确定离子液体的潜在用途，包括触摸屏、能量的存储和使用等方面。

爱荷华大学化学系助理教授同时也是文章的共同作者Scott Shaw说：“使我们的发现变得有趣的是分子显示出了自组装的能力，这将使电容式触摸屏的制作过程简化。现在触摸屏中的分子被强行安置在数百个片层中，我们可以把一滴离子液体放在表面上，这些分子就会自行组装。这可能会使整个过程更快更便宜。”

离子液体具有潜在商业用途吸引力，是因为它们带电并且很自然地形成有序化排列，就像是时刻要求精确有序的士兵一样。相比于其他材料，由于正负电荷的存在，离子液体中的分子可以更灵敏地对外部力量（无论是手指的敲击还是电池的电脉冲）做出反应，并且从表面触点开始做到长程有序化。

但是这些分子如何在界面区域（即分子与表面接触而受到影响的区域）中安置自己，以及穿透分子组装的波纹有多深仍一个谜。先前的研究中则表明分子在离子液体的有序上限为50nm，而Shaw的团队发现了从固体或蒸汽表面开始延伸了1000nm的有序离子液体层。

作者写道：“大众对于离子液体界面区域理解的化学模型是不断发展的，我们最近的研究成果则使这一领域中变得更加有趣而又复杂。”

Shaw说，研究人员发现了扩展界面层也是偶然。Shaw实验室的研究生Radhika Anaredy用一种缓慢旋转的圆盘考察在产生更薄界面区域的过程中，重力和剪切力起到了怎样的作用。经历了一晚上的失望后，Radhika Anaredy关闭旋转圆盘，离开了实验室。第二天早晨当她回来测定离子液体膜时，她惊讶地发现界面层厚度为700nm，远比任何人所期待的更厚。

正是这件事使研究人员发现，这些分子仅仅是需要更多的时间来完成组装而已。事实上，Shaw的团队观察到当测试其他离子液体时，自组装几乎是瞬间开始的，但经过25min到2h（时间取决于具体液体）后，整个界面区域的分子也并没有完全组装好。

Shaw说道：“通常这些测量是在30s或2min内完成的，从来没有人坐在那里等着这些分子出来并安置好自己。”当然，一个触摸屏的反应时间如果直观可感受到，那触摸屏也就没什么用了。Shaw还说道：“关键是要使排序过程更快速，现在这个过程需要至少20min，我们要让它比现在快得多才行。”

本文由材料人编辑部任丹丹提供素材，赵玲编译，刘宇龙审核。

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