YY
Yongrui Yang
Author with expertise in Self-Assembly and Biomaterial Design
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Spatiotemporal-Dependent Confinement Effect of Bubble Swarms Enables a Fractal Hierarchical Assembly with Promoted Chirality

Jie Gao et al.Jun 20, 2024
The submarine-confined bubble swarm is considered an important constraining environment for the early evolution of living matter due to the abundant gas/water interfaces it provides. Similarly, the spatiotemporal characteristics of the confinement effect in this particular scenario may also impact the origin, transfer, and amplification of chirality in organisms. Here, we explore the confinement effect on the chiral hierarchical assembly of the amphiphiles in the confined bubble array stabilized by the micropillar templates. Compared with the other confinement conditions, the assembly in the bubble scenario yields a fractal morphology and exhibits a unique level of the chiral degree, ordering, and orientation consistency, which can be attributed to the characteristic interfacial effects of the rapidly formed gas/water interfaces. Thus, molecules with a balanced amphiphilicity can be more favorable for the promotion. Not limited to the pure enantiomers, chiral amplification of the enantiomer-mixed assembly is observed only in the bubble scenario. Beyond the interfacial mechanism, the fast formation kinetics of the confined liquid bridges in the bubble scenario endows the assembly with the tunable hierarchical morphology when regulating the amphiphilicity, aggregates, and confined spaces. Furthermore, the chiral-induced spin selectivity (CISS) effect of the fractal hierarchical assembly was systematically investigated, and a strategy based on photoisomerization was developed to efficiently modulate the CISS effect. This work provides insights into the robustness of confined bubble swarms in promoting a chiral hierarchical assembly and the potential applications of the resulting chiral hierarchical patterns in solid-state spintronic and optical devices.
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Permeable Film Enabled Evaporation Control of Liquid‐Assisted Assembly for Printing High‐Uniformity Functional Patterns

Mengmeng Guo et al.Nov 27, 2024
Abstract Evaporation‐driven self‐assembly is attractive for functional patterning in a wide range of applications such as nanofabrication, electronics, and biology. But how to regulate the deposition caused by the coffee‐ring effect and produce desirable patterns with high uniformity, generally performing large‐scale printability is challenging. Herein, a multidimensional modulation is developed to prompt highly uniform and scalable patterning of functional materials. The introduction of permeable films enables effective modulation of the desired evaporative distribution and controllably achieves three typical depositions, ring‐like, uniform (coffee‐ring‐free), and eye‐like. The ratio of mass solvent flow rate of evaporation‐to‐pervaporation is demonstrated to predict the deposition form. Mechanism studies show that the direction and rate of mass transport are crucial for the patterning process. Furthermore, the uniformity of scalable depositions with different geometry is systematically evaluated in diverse liquid systems and the functional application is demonstrated. This work provides general insights into the evaporation control of liquid‐assisted assembly and the potential applications of uniform patterns in fields such as electronics and optoelectronics.