美開發熱蘸筆奈米光刻技術 可精確構造奈米結構

http://big5.ce.cn/gate/big5/intl.ce.cn/qqss/201111/09/t20111109_22825858.shtml

　　據美國物理學家組織網11月7日報道,美國科學家首次厘清了溫度在蘸筆奈米光刻技術中的作用,據此研製出的熱蘸筆奈米光刻技術能在物質表面構造大小為20奈米的結構。借助這一技術,科學家們能廉價地在多種材料表面構造和種植出奈米結構,用以製造電路和化學感測器,或者研究藥物如何依附於蛋白質和病毒上。

　　為了在一個基座上直接構造奈米結構,科學家們一般使用原子力顯微鏡(AFM)探針做筆,通過分子擴散將墨水分子沉積在基座表面上。這項技術很昂貴,需要特殊的環境且只能使用幾種材料。而蘸筆奈米光刻技術則利用原子力顯微鏡探針把墨水分子傳輸至基底表面,使之形成自組裝的單分子層,其具有高解析度、定位準確和直接書寫等優點,幾乎適用於所有環境和多種不同的化合物。熱蘸筆奈米光刻技術則可將原子力顯微鏡變成細小的“烙鐵”,從而應用在固體材料上。

　　勞倫斯伯克利國家實驗室分子工廠的臨時主任吉姆·德約爾和同事在研究中系統調查了溫度對奈米結構尺寸的影響並研發出了一個新的模型,解析墨水分子如何從書寫探針到達基座,然後組合成一些有序的層並成為一個奈米大小的結構。德約爾表示:“以探針為基礎的製造技術有望精確製造出奈米尺度的設備。然而,我們需要深刻理解墨水分子是如何轉移到基座上的,最新研究首次讓我們厘清了這一點。”

　　伯克利實驗室物理生物科學分部的宗承旭(音譯)表示:“通過認真探究溫度在熱蘸筆奈米光刻技術中的作用,我們能設計和製造出從小分子到聚合物的奈米尺寸結構,也能更好地控制其在各種不同基座上的大小和形狀。”

　　德約爾、宗承旭與伊利諾伊大學香檳分校(在製造特殊的原子力顯微鏡探針方面首屈一指)的科學家們攜手,將帶不同電荷的原子傾入硅中,隨後,帶電多的原子會更多地留在基座上而帶電少的原子則位於探頭處,當電流通過時會將探頭加熱,就像在電爐上燃燒一樣,由此他們就研製出了這款像烙鐵一樣的硅基原子力顯微鏡探針。

　　這種“奈米加熱器”能被用來給施加於其上的墨水加熱,使墨水流到表面,從而製造出奈米尺寸的結構。借用這一方法,該研究團隊在金錶面畫出了有機分子16-巰基十六酸的點和線。而且,探頭越熱,能畫出的結構就越大。

　　參與該研究的伊利諾伊大學機械和工程學教授威廉姆·金錶示:“最新方法讓我們能清楚地知道墨水分子如何流到基座上,據此,我們能很好地控制溫度,從而控制基座上奈米結構的大小和形狀。”(劉霞)