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新纳米印刷工艺打造30微米世界最小“蒙娜丽莎”
通讯员: 李加河

       最近,美国乔治亚理工学院研究人员利用纳米化学技术在世界最小的“画布”做出了达・芬奇的名画“蒙娜丽莎”,画布表面只有约30微米宽,约为人发丝的1/3宽度。研究人员指出,制作出这幅“迷你丽莎”证明了该技术能在微观尺度随意改变表面分子浓度,在纳米设备制造中有很大应用潜力。相关论文在线发表于美国化学协会期刊《朗缪尔》(Langmuir)上。

       要在亚微米尺度产生化学浓度的渐变非常困难,为了造出该画作,研究人员利用了原子力显微镜和一种名为“热化学纳米印刷(TCNL)”的工艺。他们把一个加热旋臂放在作画材料的表面,一个像素、一个像素地生成了一系列局部纳米化学反应,实现了胺基的化学渐变。该校博士生基思・卡罗尔说,只改变每个位置的温度,就能控制新生成分子的数量。温度越高,该位置的分子浓度越高,阴影越浅,比如“迷你丽莎”的前额和手部位置。温度越低,阴影越深,比如她的衣服和头发。每个像素间隔125纳米。

     “通过调整温度,我们能控制化学反应,在画布表面产生纳米级分子浓度的变化。”该研究领导、物理学院副教授珍妮弗・柯蒂斯说,“对这些反应的空间限制提供了所需的精确度,细微到能生成像‘迷你丽莎’这样的作品。”

       研究人员希望该技术能扩展到其他材料。柯蒂斯说:“我们设想将来的TCNL能在其他物理或化学性质方面实现渐变模式,比如石墨烯的导电性。这一技术有着广泛应用,在纳米电子学、光电子学和生物工程中,将人们带进前所未及的领域。”

       据柯蒂斯介绍,该技术的另一优势是原子力显微镜。这一工具已相当普及,在热控制中相对直接简便,使该技术能进入学术或工业实验室。

        为了促进TCNL纳米制造设备,他们最近将5个热旋臂结合成纳米阵列,以提高生成速度。该技术提供了很高的空间分辨率,即使只有一个旋臂,速度也比目前其他方法要快。柯蒂斯表示,希望TCNL能为纳米打印提供新的选择,用于比它本身要大10亿倍以上的大表面或日常材料。

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