针对跨尺度结构与器件对三维纳米操作与互连技术的需求，哈尔滨工业大学纳米制造团队提出了基于双AFM探针实现跨尺度结构与器件的测量和三维操作的创新方法，构建了设备原型，实现纳米结构与器件的三维排列、操作与互连，为纳电子制造、NEMS制造提供技术支撑[215-218]。针对纳米线/管的三维操作和组装，设计并建立了具有自主知识产权的基于双探针AFM的纳米机器人系统及控制系统，实现了纳米线/纳米管的三维纳米操作、组装与互连。如图7.10所示，在所开发的纳米机器人系统上，开展了包括系统的精密标定、黏附力与摩擦力的模拟计算与测定，成功实现了50~200 nm的纳米线三维操作和组装实验；此外，针对三维纳米操作和组装，开展了力调制模式蘸笔纳米刻蚀技术（FM-DPN）的研究，得到了DPN结点直径与针尖与基底间作用力之间的定量关系，探索了不同维度纳米结构间的互连方法。
图7.10 基于AFM探针的纳米材料的三维操控与组装
（a） 纳米机器人系统实物；（b） 三维纳米操作和组装的流程(www.xing528.com)
华中科技大学研究团队在碳基和硅基仿生微纳集成结构的设计、制造方法和原理上进行了深入研究。针对生物表层的三维多级多层微纳结构进行了跨尺度仿生微纳结构的设计优化，开发了仿生三维多级多层微纳结构的跨尺度微纳制造技术 [219-222]。如图7.11，针对规模化制造高性能的复合微纳电极阵列展开研究，制备了大面积的C-MEMS/CNT/MnO2复合三维微纳多孔电极阵列结构，实现高性能的新型微超级电容，为纳米技术在微能源领域的应用提供新的微纳集成制造原理和方法。
图7.11 微纳集成结构的设计及大面积制造
（a） 微纳结构生成机理；（b） Al皱褶；（c）纳米线、PPY集成结构；（d） 碳电极、纳米线集成结构
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