低维材料与器件
由于二维材料只有一个原子或分子层，通过其层间形成的晶体管对特征尺寸下降到 1 nm 尺度带来了理论上的可行性。选定双层胶金属剥离工艺，使用双层胶剥离工艺制作出的电极未出现掉落，边缘整齐。在激光直写制作电极的工艺完善基础上，进行了二维材料 WS2 的制备。采用化学气相沉（CVD）的方式制备了二维材料 WS2。其后，使用特殊的转移方法将生长在SiO2/Si 衬底上的二维材料转移到 Al2O3/SiO2/Si 衬底。在材料与激光直写工艺完善的基础上，Al2O3/SiO2/Si 衬底上制作了晶体管器件，并对制作的器件进行了晶体管性能的测试，根据测试结果计算出了晶体管的基本参数，并对这些参数进行了相关的分析。晶体管开关比最大约为 105，从开关比来看具有一定的应用前景。
碳化钼
块状碳化钼的合成有多种途径，但以纳米线和纳米线网络形式大量生产不同的碳化钼相仍然具有挑战性。此处为一种利用Mo6S2I8纳米线束进行碳化合成碳化钼纳米线的新方法。到了主要由MoC和Mo2C相组成的碳化钼纳米线，并将其进一步还原为单相Mo2C纳米线。通过控制反应条件在转化过程中，我们可以改变纳米线中MoC和Mo2C相的比例生产一种新型无机/有机复合纳米材料，我们将其命名为碳化钼纳米线，其表面密集覆盖着碳纳米纤维。我们在纳米线上使用了相同的方法，并演示了以纳米线网络形式作为透明电极的碳化钼的新用途。这种坚固和空气稳定的电极的片层电阻是围绕的1050Ω，室温和透光率的范围在93%至95%之间200 - 900 nm。因此，该电极适用于电光应用，特别是在需要高透明度的紫外线区域。
高迁移率晶体管纳米线的制备
使用了一种有效的方法来提高电荷载体迁移率的p3ht基OFETS。P3HT薄膜通过热生长的SiO2层和预制沉积在重掺杂的硅晶圆上，不需要表面处理SAMs。我们指的是溶剂的应用，应用在以前的自旋铸造和退火的P3HT薄膜，作为溶剂化。这种处理显示了器件中载流子移动性的显著改善，同时保持了它们的高开/关比。原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明，P3HT层在表面形成了纳米线网络。显微拉曼光谱表明，处理后的薄膜结构紊乱程度有所降低。这些结果，再加上飞行时间的光电导性，表明载流子输运态的能量分布的无序程度降低了，这表明溶剂化作用通过在层中形成有序的区域来改善P3HT中的空穴迁移率。
计算机存储元件
在非平衡条件下，光或外加电场诱导的亚稳态宏观量子态之间的可控切换正迅速成为人们关注的焦点。本模块研究了层状双卤代烷1T-TaSz单晶中“隐藏”(H)电荷密度波(CDW)态的弛豫特性，这种弛豫特性可以通过单个35-fs激光脉冲或~30-ps电脉冲实现。通过测量不同激励条件下的电阻率随温度的变化关系，我们发现金属的H态通过一系列中间亚稳态的离散跃过“鬼子阶梯”而松弛到绝缘的莫特基态。在这些离散的步骤之间，观察到一个潜在的玻璃态弛豫过程，这是由于CDW和潜在晶格之间的往复空间可通约性挫折引起的。我们发现亚稳态弛豫速率可能是由衬底应变从外部稳定下来的，这为基于电阻内在差异较大的CDW状态间切换的非挥发性超快高温存储器件的设计开辟了道路。
激光直写增强工具
将传统掩膜版曝光与激光直写技术联用，可定位到一种新型的激光增强型微光刻(LAMP)。该方法采用直接激光写入技术，定义了用廉价透明掩模制作的混合光刻的附加特征。分别用S 1813和SU-8正负光刻胶对LAMP技术进行了测试。光刻胶首先通过透明掩模暴露在紫外光下，然后曝光区域改变颜色，允许对直接激光写入(DLW)图案的新特征进行注册。然后发展产生正的(S 1813)或负的(su-8f)最终的微结构。直写激光技术可以获得亚微米线宽，可以注册到2.2个μm内的掩模创建的特征。描述了两个例子结构，一个交错电极和一个微流控装置，可以捕获几十个硅微珠或活细胞阵列。这种直接激光写入和传统紫外光刻的结合弥补了每种方法的缺点，并使高分辨率原型能够被创建、测试和快速修改。
神经突触仿生电极
现阶段而言，我们无法准确地监测单个神经元及其突触活动，这妨碍了对正常和各种病理条件下大脑功能的基本理解。然而，最近在微纳米制造工艺上的突破已经推动了神经电子混合技术的发展。其中包括三维和平面电极，分别提供高保真和长期录制的优点。在这里，本小结展示了具有“纳米边缘”的新一代平面微电极阵列，使长期(>1个月)和高保真度记录成为可能，其分辨率是传统平面电极的15倍。并且神经元的耦合系数为0.15，是传统平面电极和电阻电极的15倍(0.001-0.011)。新型纳米边缘微电极记录神经活动的分辨率明显高于任何其他传统平面电极，并且通常比大多数三维电极更好(范围从0.1到0.3)。这一新技术使人们对大脑功能有了更好的了解，并为未来的仿生杂交和发现装置的发展提供了巨大的机遇。
光刻技术应用于柔性器件
单晶有机纳米结构在柔性、可拉伸电子领域具有广阔的应用前景。但它们与发达的光刻技术之间存在很大的不兼容性，阻碍其应用。在此，本节展示了一种新颖的两步转移印刷(TTP)方法，用于在任意衬底上构建基于有机纳米线(NWs)的器件。邻苯二甲酸铜(CuPc) NWs首先通过接触打印(CP)方法从生长基板转移到所需的接收基板，然后通过(ETP)方法将电极阵列转移到产生的接收基板上。利用薄铜(Cu)灌洗器作为牺牲灌洗器，通过光刻法制备的微电极可以很容易地转移到各种传统的、非传统的、不易接近的基底上，其高转移率接近100%。所述ETP方法也表现出极高的灵活性;各种电极如金、钛、铝等都可以转移，几乎所有类型的有机器件，如电阻、肖特基二极管和场效应晶体管(FET)，都可以在平面或复杂的曲线衬底上构建。值得注意的是，这些器件可以正常工作，并表现出封闭的甚至比传统方法制造的器件更优越的性能。
纳米流体
裂缝可以在很多环境中观察到，包括墙壁、干木头甚至地壳，通常被认为是一种不可避免的、不需要的现象，最近的研究进展已经证明了利用裂缝产生各种微观和纳米模式的能力。然而，图案通常受到选择的衬底材料和施加的拉伸应力的限制。在本小结，我们描述了一种创新的裂纹辅助纳米制造技术，它只依赖于标准的光刻工艺。这种新技术可以很好地控制纳米粒子的形状和各种几何尺寸，产出面积大，产量高。研究发现mixed-scale模式组合使用“crack-photolithography”技术可以用作复制许多纳米流体设备主模具通过软光刻技术,本小结报道了一种全新的技术来研究材料的机械故障,包括开裂，缎纹等过程。
太兆赫兹频率的逻辑运算
从微波到光学频率的电磁辐射强度、相位和波前的处理已经发展出一种广泛的动态元表面，但这些元表面大多是在单输入-输出状态下工作的。在本小结，实验证明了一个可重构的MEMS Fano谐振元表面具有多输入-输出(MIO)状态，执行逻辑操作与两个独立控制的电力输入和一个太赫兹频率的光学读出。Fano共振的远场行为表现为XOR和XNOR操作，而近场共振约束使NAND操作成为可能。通过在构成谐振腔结构的近场耦合中引入机电可调的平面外各向异性，实现了类似于迟滞型闭环行为的MIO结构。异或超材料门在加密安全的太赫兹无线通信网络中具有潜在的应用。此外，MIO特性可以为实现可编程和随机可访问的超材料奠定基础，增强了跨越太赫兹、红外和光需求的光电性能。
捕获生物分子
石墨烯的许多独特性质，如可调的光学、电学和等离子体响应，使其非常适合生物传感等应用。然而，与其他基于表面的生物传感器一样，其性能受到目标分子到表面扩散传输的限制。在本章节证明了单层石墨烯的原子锐边可以通过介电电泳产生奇异的电场梯度来捕获生物分子。石墨烯边缘介电电泳通过制造原子尖的镊子来推动基于梯度力的诱捕的物理极限。使用8 nm厚的HfO、电介质层和化学蒸汽沉积的石墨烯制造了局部背控器件，与金属电极相比，它能产生10倍以上的梯度力。进一步演示了利用纳米金刚石、纳米电极和几秒钟内从大量溶液中提取的DNA，在低至0.45 V的电压下，近乎100%的位置控制粒子捕获。这种捕获方案可以与利用石墨烯和其他二维材料的传感器无缝集成。
构建无预处理的二维材料器件与异质结
光学定位并不局限于等离子体粒子。利用光学力可以对液相剥离的六方氮化硼(h-BN)、二硫化钼(MoS2)和二硫化钨(WS2)的纳米薄片进行操作。虽然弱吸收的氢氮化硼可以被光学捕获，允许在液体环境中直接进行平均薄片尺寸的全光测量，但是由于辐射压力对梯度力的巨大贡献，强吸收的MoS2和WS2纳米薄片不能被限制在光学捕获中。由于随后产生的光学推动效应，这些纳米片可以与BSA一起，在相对较短的时间(几分钟)内，直接在液体环境中，在不需要任何特殊表面预处理的情况下，对普通显微镜载玻片进行图案化。这些基于纳米薄片的器件的实现可能的应用领域涉及光子学、光电子学和能量存储中，或不同组成的纳米薄片彼此叠加形成的范德华异质结构。
三维金属-聚合物混合微纳器件制作
光力打印的过程可以通过直接利用作用在等离子体化纳米球共振波长上的强轴向力来改进，这种力将等离子体推向基板。使用辐射压力而不是捕获力来引导粒子朝向基板，避免了对等离子体粒子大小的限制（等离子体粒子的捕获必须不大于直径约200纳米）。此外，通过使用空间光调制器，可以将激光束分成几束，从而创建一个光学图形，用于同时控制纳米颗粒在基板上的位置。光学定位的AuNRs是特别有趣的，因为它是一个低成本替代更复杂的拓印技术。作为一个更大的优势,它允许一个简单、快捷的方法在不平的基质上修饰金属颗粒,如利用双光子激光直写技术构建的三维微米和纳米级结构，开辟了实现金属-聚合物混合器件的道路,例如,光谱探针和传感器。
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