2015年，清華大學(xué)航院張一慧副教授先后以通訊作者和第一作者在《科學(xué)》（Science）和《美國科學(xué)院院報(bào)》（PNAS）發(fā)表系列論文，報(bào)道了一種可適用于各種高性能材料的微尺度三維結(jié)構(gòu)組裝方法，為先進(jìn)微納米系統(tǒng)的制備提供了一種重要的新途徑。這項(xiàng)研究成果是張一慧副教授與伊利諾伊大學(xué)Rogers教授研究組通力合作下完成的。
三維微納米結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)學(xué)器件、微機(jī)電系統(tǒng)、光電子器件和超材料等眾多科技領(lǐng)域具有重要而廣泛的應(yīng)用，一直以來都是科技研究的焦點(diǎn)。現(xiàn)有的三維微納米結(jié)構(gòu)的制備及組裝方法卻較為局限，主要體現(xiàn)在所適用的材料種類和三維幾何構(gòu)型比較有限，尤其是缺乏高性能半導(dǎo)體材料（譬如單晶硅）的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)成型方法。
張一慧副教授與合作者建立的這種微尺度三維結(jié)構(gòu)組裝新方法首次將可控力學(xué)屈曲引入至微尺度三維結(jié)構(gòu)組裝，實(shí)現(xiàn)了從二維微納米薄膜到三維細(xì)微觀結(jié)構(gòu)的高精度組裝。該方法不僅適用于半導(dǎo)體、金屬、聚合物、塑料等各種材料類型，而且適用于不同特征尺度下的材料組裝，例如從100納米到30毫米。與3D打印技術(shù)相比，該方法具有適用材料范圍廣、成型速度快、成型過程可控性強(qiáng)等優(yōu)勢。
上述兩篇論文發(fā)表后，其中發(fā)表于《科學(xué)》的工作被選為封面論文，發(fā)表之后，很快被《Science》、《Nature》等期刊在Perspectives或Research Highlights專欄中焦點(diǎn)報(bào)道，同時(shí)得到Chemistry Views、IOP Physics World、Nano Today等專業(yè)機(jī)構(gòu)追蹤，還受到BBC、Discovery News等媒體報(bào)道。美國佐治亞理工大學(xué)V.V. Tsukruk教授在《科學(xué)》同期出版的Perspectives專欄中，認(rèn)為該工作“展示了一種新典范，它通過設(shè)計(jì)局部屈曲誘導(dǎo)功能材料迅速彈出成型復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)。”該項(xiàng)技術(shù)的意義在于可以成型出以往三維制備方法無法實(shí)現(xiàn)的具有復(fù)雜拓?fù)涞娜S半導(dǎo)體等高性能結(jié)構(gòu)；該技術(shù)還具有適用尺度范圍廣、成型過程可控性強(qiáng)等優(yōu)勢，因而在生醫(yī)器件、微機(jī)電系統(tǒng)、光子聲子晶體、超材料、電子電路等領(lǐng)域都具有重要應(yīng)用前景。
