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測量納米世界有了新“觸角”
2020-09-09 18:07:45
測量納米世界有了新“觸角”

       近日,浙江大學伊利諾伊大學厄巴納香檳校區聯合學院、美國IBM沃森研究中心和東華大學的研究人員,合作發明了一種新型納米球探針技術。該技術可以精準測量納米到微米尺度范圍的界面,解決了納米摩擦學領域的重要技術瓶頸。

  球形原子力探針是眾多類型原子力顯微鏡探針中的重要成員。球形探針可以精準地測試樣品的力學特性,且不容易破壞樣品,在生物領域如細胞、細菌和病毒的力學測試,膠體科學領域有廣闊的應用前景。但是,傳統顯微鏡上的球形探針,隨著科研發展的進程具有明顯不足。因此如何做小球形探針,如何讓球形探針粘上去不掉下來,成為擺在科學界面前的難題。

  胡歡團隊長期從事各種納米制造技術的研究,對高能氦離子束并不陌生。高能氦離子束可以聚焦成為直徑在0.5納米左右的束斑,像一把超級小刀,將材料在納米尺度任意切割,但在硅材料襯底中注入高能氦離子束則會形成隆起。“這是工業界非常不愿看到的現象,這個隆起可以說是氦離子用于納米制造領域的一個瑕疵。”胡歡介紹。

  但是,這個瑕疵在胡歡看來“如獲至寶”。“從透射電鏡的照片中可以清楚看到硅片表面在氦離子的注入下隆起來像一個球,正好聯想到原子力顯微鏡球探針一直以來難以制造納米球的結構這一技術瓶頸。”胡歡介紹說。

  于是,胡歡研究組進行了第一個利用氦離子隆起效應制造納米球探針的實驗。通過聚焦離子刻蝕在普通原子力顯微鏡探針上雕刻出一個平臺,然后在平臺上精準定位,注入高能氦離子束,使得單晶硅隆起,實現了一種穩定可靠的納米球探針技術納米制造工藝。具有高分辨率、高準確性、耐高溫的球形探針由此制造而成了,球針尖的直徑實現了100納米~1微米精確調控,填補了這一領域空白。

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