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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：光明網責編：錢瑩

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

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

要在亞微米尺度產生化學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“熱化學納米印刷（TCNL）”的工藝。他們把一個加熱旋臂放在作畫材料的表面，一個像素、一個像素地生成了一系列局部納米化學反應，實現了胺基的化學漸變。該校博士生基思・卡羅爾說，只改變每個位置的溫度，就能控制新生成分子的數量。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。每個像素間隔125納米。

“通過調整溫度，我們能控制化學反應，在畫布表面產生納米級分子濃度的變化。”該研究領導、物理學院副教授珍妮弗・柯蒂斯說，“對這些反應的空間限制提供了所需的精確度，細微到能生成像‘迷你麗莎’這樣的作品。”

研究人員希望該技術能擴展到其他材料。柯蒂斯說：“我們設想將來的TCNL能在其他物理或化學性質方面實現漸變模式，比如石墨烯的導電性。這一技術有著廣泛應用，在納米電子學、光電子學和生物工程中，將人們帶進前所未及的領域。”

據柯蒂斯介紹，該技術的另一優勢是原子力顯微鏡。這一工具已相當普及，在熱控制中相對直接簡便，使該技術能進入學術或工業實驗室。

為了促進TCNL納米制造設備，他們最近將5個熱旋臂結合成納米陣列，以提高生成速度。該技術提供了很高的空間分辨率，即使只有一個旋臂，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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