Chris M. Bhadra1, Marco Werner2, Vladimir A. Baulin2, Vi Khanh Truong1, Mohammad AlKobaisi1, Song Ha Nguyen1, Armandas Balcytis1,3, Saulius Juodkazis1,3, James Y. Wang1, David E. Mainwaring1, Russell J. Crawford4, Elena P. Ivanova1, *

Nano-Micro Lett.?(2018) 10: 36

DOI:?10.1007/s40820-017-0186-9

本文亮點(diǎn)

1? ?用深反應(yīng)離子刻蝕方法成功制備了三種類型的黑硅（bSi）表面，表面的柱狀尺寸范圍為高：652.7–1063.2 nm；密度：8–11 tips per/μm2。

2? ?當(dāng)表面微柱陣列高度較高（>1000 nm）、密度較低（<8 tips per/μm2）且分散不佳時，黑硅表面抗菌性能明顯下降。

內(nèi)容簡介

高效抗菌表面的研發(fā)是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)之一。自然界中蟬和蜻蜓等昆蟲的翅膀具有奇妙的納米結(jié)構(gòu)，為設(shè)計(jì)和大面積制備抗菌表面有很大啟迪。納米結(jié)構(gòu)表面的殺菌活性與幾何形狀和表面潤濕性等特定參數(shù)相關(guān)，相關(guān)機(jī)制缺乏深入的研究。

澳大利亞?Swinburne University of Technology?的?Elena P. Ivanova?教授等人，用深反應(yīng)離子刻蝕方法制備了一系列不同納米尺度參數(shù)（納米微柱陣列的高度和密度）的黑硅表面，研究了這些參數(shù)的差異對表面的抗菌性能的影響及其機(jī)制。研究結(jié)果表明，基底表面納米構(gòu)型的細(xì)微變化會大大影響抑菌性能。

圖文導(dǎo)讀

1??黑硅表面納米柱的識別和檢測

一個典型的三層反向傳播神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)包括輸入層、隱藏層和輸出層三部分。

隱藏層中共有24個神經(jīng)元被利用。輸出層由兩類神經(jīng)元組成：E（柱間的空區(qū)域）和P（柱尖），其中對每個像素及其鄰域進(jìn)行了分類。根據(jù)樣本bSi-1創(chuàng)建了14幅圖像，分別關(guān)注七個P區(qū)域和七個E區(qū)域。

2??黑硅表面納米結(jié)構(gòu)的比較分析

對黑硅表面納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行光學(xué)，AFM和SEM表征。結(jié)果顯示納米柱在所有bSi表面上的呈隨機(jī)分布。

對黑硅表面的俯視SEM圖像的FFT分析證實(shí)了納米柱的各向同性，表明柱之間平均距離的變化導(dǎo)致了FFT圖像中的較寬的環(huán)暈現(xiàn)象。

3? ?黑硅表面的抗菌效率

研究表明單個表面的納米形貌參數(shù)都不能與殺菌活性的變化直接相關(guān)，但通過組合不同參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)最高的殺菌效率。

作者簡介

平面微器件的設(shè)計(jì)、制造和操作；微/納米/環(huán)境中生物分子和微生物的固定；宏觀/微米/納米結(jié)構(gòu)表面的細(xì)菌相互作用。

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