Materials fabricated by micro- and nanoparticle assembly - The challenging path from science to engineering

Advanced Materials

Volumn 21, Issue 19, 2009, Pages 1897-1905

  Velev, Orlin D ^a   Gupta, Shalini ^a  

^a North Carolina State University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOSENSING; COLLOIDAL ASSEMBLY; FABRICATION PROCEDURE; FUTURE TRENDS; HIGH SURFACE-TO-VOLUME RATIO; LONG-RANGE ORDERING; MESOSCALE; NANOPARTICLE ASSEMBLIES; NANOPARTICLE STRUCTURES; PACKING DENSITY; PARTICLE ASSEMBLIES; POTENTIAL APPLICATIONS; USEFUL PROPERTIES;

SENSORS;

NANOPARTICLES;

EID: 66249132369     PISSN: 09359648     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.200801837     Document Type: Article

References (165)

1. a) P. V. Braun, P. Wiltzius, Nature 1999, 402, 603.
2. b) O. D. Velev, E. W. Kaler, Adv. Mater. 2000, 12, 531.
3. c) J. D. Joannopoulos, Nature 2001, 414, 257.
4. d) D. J. Norris, Y. A. Vlasov, Adv. Mater. 2001, 13, 371.
5. e) Y. A. Vlasov, X. Z. Bo, J. C. Sturm, D. J. Norris, Nature 2001, 414, 289.
6. f) C. M. Smith, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, D. Müller, J. A. West, N. F. Borrelli, D. C. Allan, K. W. Koch, Nature 2003, 424, 657.
7. g) A. Bezryadin, C. Dekker, G. Schmid, Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 1273.
8. h) A. N. Shipway, E. Katz, I. Willner, ChemPhysChem 2000, 1, 18.
9. i) O. D. Velev, E. W. Kaler, Langmuir 1999, 15, 3693.
10. j) S.-J. Park, T. A. Taton, C. A. Mirkin, Science 2002, 295, 1503.
11. k) I. Amlani, A. M. Rawlett, L. A. Nagahara, R. K. Tsui, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2761.
12. l) H. Wohltjen, A. W. Snow, Anal. Chem. 1998, 70, 2856.
13. m) L. Wang, X. Shi, N. N. Kariuki, M. Schadt, G. R. Wang, Q. Rendeng, J. Choi, J. Luo, S. Lu, C.-J. Zhong, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2161.
14. a) K. E. Davis, W. B. Russel, W. J. Glantschnig, Science 1989, 245, 507.
15. b) J. X. Zhu, M. Li, R. Rogers, W. Meyer, R. H. Ottewill, W. B. Russell, P. M. Chaikin, Nature 1997, 387, 883.
16. c) H. Miguez, F. Meseguer, C. Lopez, A. Mifsud, J. S. Moya, L. Vazquez, Langmuir 1997, 13, 6009.
17. a) N. D. Denkov, O. D. Velev, P. A. Kralchevsky, I. B. Ivanov, H. Yoshimura, K. Nagayama, Langmuir 1992, 8, 3183.
18. b) P. A. Kralchevsky, N. D. Denkov, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2001, 6, 383.
19. c) P. Jiang, J. F. Bertone, K. S. Hwang, V. L. Colvin, Chem. Mater. 1999, 11, 2132.
20. d) Z. Z. Gu, A. Fujishima, O. Sato, Chem. Mater. 2002, 14, 760.
21. a) E. A. M. Brouwer, E. S. Kooij, H. Wormeester, B. Poelsema, Langmuir 2003, 19, 8102.
22. b) C. E. Snyder, A. M. Yake, J. D. Feick, D. Velegol, Langmuir 2005, 21, 4813.
23. a) O. D. Velev, K. H. Bhatt, Soft Matter 2006, 2, 738.
24. b) P. Y. Chiou, A. T. Ohta, M. C. Wu, Nature 2005, 436, 370.
25. c) R. Pethig, Y. Huang, X.-B. Wang, J. P. H. Burt, J. Phys. D 1992, 24, 881.
26. d) R. C. Hayward, D. A. Saville, I. A. Aksay, Nature 2000, 404, 56.
27. e) L. Paterson, M. P. MacDonald, J. Arlt, W. Sibbett, P. E. Bryant, K. Dholakia, Science 2001, 292, 912.
28. f) A. Ashkin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997, 94, 4853.
29. g) H. Misawa, K. Sasaki, M. Koshioka, N. Kitamura, H. Masuhara, Appl. Phys. Lett. 1992, 60, 310.
30. h) C. S. Lee, H. Lee, R. M. Westervelt, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 3308.
31. i) H. M. Hertz, J. Appl. Phys. 1995, 78, 4845.
32. j) A. P. Gast, C. F. Zukoski, Adv. Colloid Interface Sci. 1989, 30, 153.
33. k) K. Butter, P. H. H. Bomans, P. M. Frederik, G. J. Vroege, A. P. Philipse, Nat. Mater. 2003, 2, 88.
34. l) R. S. Ross, P. Pincus, F. Wudl, J. Phys. Chem. 1992, 96, 6169.
35. a) W. Shenton, S. A. Davis, S. Mann, Adv. Mater. 1999, 11, 449.
36. b) A. L. Hiddessen, S. D. Rodgers, D. A. Weitz, D. A. Hammer, Langmuir 2000, 16, 9744.
37. c) V. T. Milam, A. L. Hiddessen, J. C. Crocker, D. J. Graves, D. A. Hammer, Langmuir 2003, 19, 10317.
38. d) C. A. Mirkin, R. L. Letsinger, R. C. Mucic, J. J. Storhoff, Nature 1996, 382, 607.
39. e) J. J. Storhoff, C. A. Mirkin, Chem. Rev. 1999, 99, 1849.
40. f) A. P. Alivisatos, K. P. Johnsson, X. Peng, T. E. Wilson, C. J. Loweth, M. P. Bruchez, Jr, P. G. Schultz, Nature 1996, 382, 609.
41. a) A. van, Blaaderen, R. Ruel, P. Wiltzius, Nature 1997, 385, 321.
42. b) Y. Yin, Y. Lu, B. Gates, Y. Xia, J. Am. Chem. Soc. 2001, 723, 8718.
43. c) D. Y. Xia, A. Biswas, D. Li, S. R. J. Brueck, Adv. Mater. 2004, 16, 1427.
44. d) Y. Masuda, M. Itoh, T. Yonezawa, K. Koumoto, Langmuir 2002, 18, 4155.
45. a) F. Caruso, R. A. Caruso, H. Mohwald, Science 1998, 282, 1111.
46. b) O. Cayre, V. N. Paunov, O. D. Velev, J. Mater. Chem. 2003, 13, 2445.
47. c) W. S. Choi, H. Y. Koo, W. T. S. Huck, J. Mater. Chem. 2007, 17, 4943.
48. a) P. Pieranski, L. Strzelecki, B. Pansu, Phys. Rev. Lett. 1983, 50, 900.
49. b) P. N. Pusey, W. van Megen, Nature 1986, 320, 340.
50. c) S. H. Park, Y. Xia, Langmuir 1999, 15, 266.
51. a) C. Sanchez, G. J. A. A. Soler-Illia, F. Ribot, T. Lalot, C. R. Mayer, V. Cabuil, Chem. Mater. 2001, 13, 3061.
52. b) D. Rosenbaum, P. C. Zamora, C. F. Zukoski, Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 150.
53. a) C. J. Brinker, G. W. Scherer, Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing, Academic Press Inc, Boston, USA 1990.
54. b) J. D. Wright, N. A. J. M. Sommerdijk, Sol-Gel Materials: Chemistry and Applications, CRC Press, The Netherlands 2001.
55. a) B. V. R. Tata, M. Rajalakshmi, A. K. Arora, Phys. Rev. Lett. 1992, 69, 3778.
56. b) A. P. Gast, W. B. Russel, Phys. Today 1998, 51, 24.
57. a) H. W. Yan, C. F. Blanford, B. T. Holland, M. Parent, W. H. Smyrl, A. Stein, Adv. Mater. 1999, 11, 1003.
58. b) J. E. G. J. Wijnhoven, W. L. Vos, Science 1998, 281, 802.
59. c) S. H. Park, D. Qin, Y. Xia, Adv. Mater. 1998, 10, 1028.
60. d) M. Holgado, F. Garcia-Santamaria, A. Blanco, M. Ibisate, A. Cintas, H. Miguez, C. J. Serna, C. Molpeceres, J. Requena, A. Mifsud, F. Meseguer, C. Lopez, Langmuir 1999, 15, 4701.
61. J. V. Sanders, Acta Crystallogr. 1968, A24, 427.
62. a) U. Dassanayake, S. Fraden, A. van, Blaaderen, J. Chem. Phys. 2000, 112, 3851.
63. b) T. Gong, D. T. Wu, D. W. M. Marr, Langmuir 2003, 19, 5967.
64. C. B. Murray, C. R. Kagan, M. G. Bawendi, Annu. Rev. Mater. Sci. 2000, 30, 545.
65. E. V. Shevchenko, D. V. Talapin, N. A. Kotov, S. O'Brien, C. B. Murray, Nature 2006, 439, 55.
66. a) T. C. Pappas, W. M. S. Wickramanyake, E. Jan, M. Motamedi, M. Brodwick, N. A. Kotov, Nano Lett. 2007, 7, 513.
67. b) C. N. R. Rao, A. K. Cheetham, J. Mater. Chem. 2001, 11, 2887.
68. c) W. Shenton, D. Pum, U. B. Sleytr, S. Mann, Nature 1997, 389, 585.
69. M. E. Leunissen, C. G. Christova, A.-P. Hynninen, C. P. Royall, A. I. Campbell, A. Imhof, M. Dijkstra, R. van Roij, A. van Blaaderen, Nature 2005, 437, 235.
70. A. M. Kalsin, M. Fialkowski, M. Paszewski, S. K. Smoukov, K. J. M. Bishop, B. A. Grzybowski, Science 2006, 312, 420.
71. R. Klajn, K. J. M. Bishop, M. Fialkowski, M. Paszewski, C. J. Campbell, T. P. Gray, B. A. Grzybowski, Science 2007, 316, 261.
72. A. Goyal, C. K. Hall, O. D. Velev, Phys. Rev. E 2008, 77, 031401.
73. a) K. C. Grabar, R. G. Freeman, M. B. Hommer, M. J. Natan, Anal. Chem. 1995, 67, 735.
74. b) R. R. Bhat, D. A. Fischer, J. Genzer, Langmuir 2002, 18, 5640.
75. c) I. W. Lenggoro, H. M. Lee, K. Okuyama, J. Colloid Interface Sci. 2006, 303, 124.
76. a) B. G. Prevo, O. D. Velev, Langmuir 2004, 20, 2099.
77. b) B. G. Prevo, Y. Hwang, O. D. Velev, Chem. Mater. 2005, 17, 3642.
78. c) L. B. Jerrim, O. D. Velev, unpublished.
79. d) D. M. Kuncicky, R. R. Naik, O. D. Velev, Small 2006, 2, 1462.
80. a) O. D. Velev, K. Furusawa, K. Nagayama, Langmuir 1996, 12, 2374.
81. b) O. D. Velev, K. Furusawa, K. Nagayama, Langmuir 1996, 12, 2385.
82. c) O. D. Velev, K. Nagayama, Langmuir 1997, 13, 1856.
83. d) O. D. Velev, A. M. Lenhoff, E. W. Kaler, Science 2000, 287, 2240.
84. e) J. R. Millman, K. H. Bhatt, B. G. Prevo, O. D. Velev, Nat. Mater. 2005, 4, 98.
85. S. O. Lumsdon, E. W. Kaler, O. D. Velev, Langmuir 2004, 20, 2108.
86. a) J. Feder, J. Theor. Biol. 1980, 87, 237.
87. b) M. R. Oberholzer, J. M. Stankovich, S. L. Carnie, D. Y. C. Chan, A. M. Lenhoff, J. Colloid Interface Sci. 1997, 194, 138.
88. c) G. Y. Onoda, E. G. Liniger, Phys. Rev A 1986, 33, 715.
89. K. M. Chen, X. Jiang, L. C. Kimerling, P. T. Hammond, Langmuir 2000, 16, 7825.
90. N. Malikova, I. Pastoriza-Santos, M. Schierhorn, N. A. Kotov, L. M. Liz-Marzan, Langmuir 2002, 18, 3694.
91. F. C. Cebeci, Z. Z. Wu, L. Zhai, R. E. Cohen, M. F. Rubner, Langmuir 2006, 22, 2856.
92. J. A. Hiller, J. D. Mendelsohn, M. F. Rubner, Nat. Mater. 2002, 1, 59.
93. J. H. Fendler, F. C. Meldrum, Adv. Mater. 1995, 7, 607.
94. a) Y. Liu, Y. Wang, R. O. Claus, Chem. Phys. Lett. 1998, 298, 315.
95. b) C. Jiang, V. V. Tsukruk, Adv Mater. 2006, 18, 829.
96. a) N. D. Denkov, O. D. Velev, P. A. Kralchevsky, I. B. Ivanov, H. Yoshimura, K. Nagayama, Nature 1993, 361, 26.
97. b) A. S. Dimitrov, K. Nagayama, Langmuir 1996, 12, 1303.
98. a) K. P. Velikov, F. Durst, O. D. Velev, Langmuir 1998, 14, 1148.
99. b) G. S. Lazarov, N. D. Denkov, O. D. Velev, P. A. Kralchevsky, K. Nagayama, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994, 2077.
100. a) G. Picard, Langmuir 1998, 14, 3710.
101. b) R. Aveyard, J. H. Clint, D. Nees, V. N. Paunov, Langmuir 2000, 16, 1969.
102. c) M. Szekeres, O. Kamalin, P. G. Grobet, R. A. Schoonheydt, K. Wostyn, K. Clays, A. Persoons, I. Dekany, Colloids Surf. A 2003, 227, 77.
103. a) B. J. Ackerson, K. Schätzel, Phys. Rev E 1995, 52, 6448.
104. b) A. S. Dimitrov, C. D. Dushkin, H. Yoshimura, K. Nagayama, Langmuir 1994, 10, 432.
105. a) M. Trau, D. A. Saville, I. A. Aksay, Science 1996, 272, 706.
106. b) W. D. Ristenpart, I. A. Aksay, D. A. Saville, Phys. Rev. E 2004, 69, 021405.
107. T. Gong, D. W. M. Marr, Langmuir 2001, 17, 2301.
108. S. O. Lumsdon, E. W. Kaler, J. P. Williams, O. D. Velev, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 949.
109. S. Gangwal, O. J. Cayre, M. Z. Bazant, O. D. Velev, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 058302.
110. S. Gangwal, O. J. Cayre, O. D. Velev, Langmuir, 2008, 24, 13312.
111. a) Y. Xia, P. Yang, Y. Sun, Y. Wu, B. Mayers, B. Gates, Y. Yin, F. Kim, H. Yan, Adv. Mater. 2003, 15, 353.
112. b) Z. Tang, N. A. Kotov, Adv. Mater. 2005, 17, 951.
113. c) J. Liao, Y. Zhang, W. Yu, L. Xu, C. Ge, J. Liu, N. Gu, Colloids Surf. A 2003, 223, 177.
114. a) J. L. Griffin, C. D. Ferris, Nature 1970, 226, 150.
115. b) S. Gupta, R. A. Alargova, P. K. Kilpatrick, O. D. Velev, Soft Matter 2008, 4, 726.
116. c) R. Dreyfus, J. Baudry, M. L. Roper, M. Fermigier, H. A. Stone, J. Bibette, Nature 2005, 437, 862.
117. d) E. M. Furst, C. Suzuki, M. Fermigier, A. P. Gast, Langmuir 1998, 14, 7334.
118. e) H. Singh, P. E. Laibinis, T. A. Hatton, Nano Lett. 2005, 5, 2149.
119. a) K. D. Hermanson, S. O. Lumsdon, J. P. Williams, E. W. Kaler, O. D. Velev, Science 2001, 294, 1082.
120. b) K. H. Bhatt, O. D. Velev, Langmuir 2004, 20, 467.
121. a) H. A. Pohl, Dielectrophoresis, Cambridge University Press, Cambridge, UK 1978.
122. b) T. B. Jones, Electromechanics of Particles, Cambridge University Press, Cambridge, UK 1995.
123. a) B. Ozturk, C. Blackledge, B. N. Flanders, D. R. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 073108.
124. b) R. Kretschmer, W. Fritzsche, Langmuir 2004, 20, 11797.
125. c) L. Zheng, S. Li, J. P. Brody, P. J. Burke, Langmuir 2004, 20, 8612.
126. d) S. J. Papadakis, Z. Gu, D. H. Gracias, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 233118.
127. e) W. R. Small, V. N. Paunov, J. Mater. Chem. 2008, 18, 2082.
128. a) Y. Cui, M. T. Bjork, J. A. Liddle, C. Sonnichsen, B. Boussert, A. P. Alivisatos, Nano Lett. 2004, 4, 1093.
129. b) C. Bae, H. Shin, J. Moon, Chem. Mater. 2007, 19, 1531.
130. a) A. Terray, J. Oakey, D. W. M. Marr, Science 2002, 296, 1841.
131. b) K. E. Sung, S. A. Vanapalli, D. Mukhija, H.A. McKay, J. M. Millunchick, M. A. Burns, M. J. Solomon, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1335.
132. c) S. A. Vanapalli, C. R. Iacovella, K. E. Sung, D. Mukhija, J. M. Millunchick, M. A. Burns, S. C. Glotzer, M. J. Solomon, Langmuir 2008, 24, 3661.
133. D. J. Monk, D. R. Walt, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11416.
134. a) A. N. Shipway, I. Willner, Chem. Commun. 2001, 2035.
135. b) S. I. Khondaker, Z. Yao, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 4613.
136. c) V. Berry, S. Rangaswamy, R. F. Saraf, Nano Lett. 2004, 4, 939.
137. d) E. Katz, I. Willner, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6042.
138. a) M. Y. Gao, B. Richter, S. Kirstein, H. Mohwald, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4096.
139. b) A. G. Agrios, I. Cesar, P. Comte, M. K. Nazeeruddin, M. Gratzel, Chem. Mater. 2006, 18, 5395.
140. G. M. Gratson, F. Garcia-Santamaria, V. Lousse, M. Xu, S. Fan, J. A. Lewis, P. V. Braun, Adv Mater. 2006, 18, 461.
141. R. C. Bailey, J.-M. Nam, C. A. Mirkin, J. T. Hupp, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13541.
142. a) A. D. Dinsmore, M. F. Hsu, M. G. Nikolaides, M. Marquez, A. R. Bausch, D. A. Weitz, Science 2002, 298, 1006.
143. b) P. F. Noble, O. J. Cayre, R. G. Alargova, O. D. Velev, V. N. Paunov, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8092.
144. c) O. J. Cayre, P. F. Noble, V. N. Paunov, J. Mater. Chem. 2004, 14, 3351.
145. a) V. N. Manoharan, M. T. Elsesser, D. J. Pine, Science 2003, 301, 483.
146. b) Y.-S. Cho, G.-R. Yi, J.-M. Lim, S.-H. Kim, V. N. Manoharan, D. J. Pine, S.-M. Yang, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15968.
147. c) P. M. Johnson, C. M. van Kats, A. van Blaaderen, Langmuir 2005, 21, 11510.
148. S. T. Chang, O. D. Velev, Langmuir 2006, 22, 1459.
149. a) Z. Nie, S. Xu, M. Seo, P. C. Lewis, E. Kumacheva, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8058.
150. b) D. R. Link, S. L. Anna, D. A. Weitz, H. A. Stone, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 054503.
151. c) M. Seo, Z. Nie, S. Xu, M. Mok, P. C. Lewis, R. Graham, E. Kumacheva, Langmuir 2005, 21, 11614.
152. d) J.-W. Kim, A. S. Utada, A. Fernandez-Nieves, Z. Hu, D. A. Weitz, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1819.
153. e) S. C. Glotzer, M. J. Solomon, Nat. Mater. 2007, 6, 557.
154. f) D. Dendukuri, K. Tsoi, T. A. Hatton, P. S. Doyle, Langmuir 2005, 21, 2113.
155. g) D. Dendukuri, D. C. Pregibon, J. Collins, T. A. Hatton, P. S. Doyle, Nat. Mater. 2006, 5, 365.
156. V. Rastogi, S. Melle, O. G. Calderón, A. A. Garcia, M. Marquez, O. D. Velev, Adv. Mater. 2008, 20, 1.
157. a) D. M. Kuncicky, S. D. Christesen, O. D. Velev, Appl. Spectrosc. 2005, 59, 401.
158. b) J. V. Barth, G. Costantini, K. Kern, Nature 2005, 437, 671.
159. c) D. J. Milliron, S. M. Hughes, Y. Cui, L. Manna, J. Li, L.-W. Wang, A. P. Alivisatos, Nature 2004, 430, 190.
160. d) O. D. Velev, Science 2006, 312, 376.
161. e) P. D. Cozzoli, T. Pellegrino, L. Manna, Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 1195.
162. J. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces, Academic, London, UK 1991.
163. R. G. Alargova, K. H. Bhatt, V. N. Paunov, O. D. Velev, Adv. Mater. 2004, 16, 1653.
164. B. G. Prevo, E. W. Hon, O. D. Velev, J. Mater. Chem. 2007, 17, 791.
165. Latest funding trends indicating growing interest in active nanostructures can be found at the NSF National Nanotechnology Initiative (NNI) website: http://www.nsf.gov/crssprgm/nano/.