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新納米印刷工藝打造30微米世界最小“蒙娜麗莎”

2013-08-07 15:38 來源：光明網(wǎng) 責(zé)編：錢瑩

摘要：: 最近，美國喬治亞理工學(xué)院研究人員利用納米化學(xué)技術(shù)在世界最小的“畫布”做出了達(dá)・芬奇的名畫“蒙娜麗莎”，畫布表面只有約30微米寬，約為人發(fā)絲的1/3寬度。

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　　【CPP114】訊：最近，美國喬治亞理工學(xué)院研究人員利用納米化學(xué)技術(shù)在世界最小的“畫布”做出了達(dá)・芬奇的名畫“蒙娜麗莎”，畫布表面只有約30微米寬，約為人發(fā)絲的1/3寬度。研究人員指出，制作出這幅“迷你麗莎”證明了該技術(shù)能在微觀尺度隨意改變表面分子濃度，在納米設(shè)備制造中有很大應(yīng)用潛力。相關(guān)論文在線發(fā)表于美國化學(xué)協(xié)會(huì)期刊《朗繆爾》（Langmuir）上。

要在亞微米尺度產(chǎn)生化學(xué)濃度的漸變非常困難，為了造出該畫作，研究人員利用了原子力顯微鏡和一種名為“熱化學(xué)納米印刷（TCNL）”的工藝。他們把一個(gè)加熱旋臂放在作畫材料的表面，一個(gè)像素、一個(gè)像素地生成了一系列局部納米化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了胺基的化學(xué)漸變。該校博士生基思・卡羅爾說，只改變每個(gè)位置的溫度，就能控制新生成分子的數(shù)量。溫度越高，該位置的分子濃度越高，陰影越淺，比如“迷你麗莎”的前額和手部位置。溫度越低，陰影越深，比如她的衣服和頭發(fā)。每個(gè)像素間隔125納米。

“通過調(diào)整溫度，我們能控制化學(xué)反應(yīng)，在畫布表面產(chǎn)生納米級(jí)分子濃度的變化。”該研究領(lǐng)導(dǎo)、物理學(xué)院副教授珍妮弗・柯蒂斯說，“對(duì)這些反應(yīng)的空間限制提供了所需的精確度，細(xì)微到能生成像‘迷你麗莎’這樣的作品。”

研究人員希望該技術(shù)能擴(kuò)展到其他材料。柯蒂斯說：“我們?cè)O(shè)想將來的TCNL能在其他物理或化學(xué)性質(zhì)方面實(shí)現(xiàn)漸變模式，比如石墨烯的導(dǎo)電性。這一技術(shù)有著廣泛應(yīng)用，在納米電子學(xué)、光電子學(xué)和生物工程中，將人們帶進(jìn)前所未及的領(lǐng)域。”

據(jù)柯蒂斯介紹，該技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)是原子力顯微鏡。這一工具已相當(dāng)普及，在熱控制中相對(duì)直接簡(jiǎn)便，使該技術(shù)能進(jìn)入學(xué)術(shù)或工業(yè)實(shí)驗(yàn)室。

為了促進(jìn)TCNL納米制造設(shè)備，他們最近將5個(gè)熱旋臂結(jié)合成納米陣列，以提高生成速度。該技術(shù)提供了很高的空間分辨率，即使只有一個(gè)旋臂，速度也比目前其他方法要快。柯蒂斯表示，希望TCNL能為納米打印提供新的選擇，用于比它本身要大10億倍以上的大表面或日常材料。

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