@ 2016.08.18 , 10:00

奇思妙想:在针尖上打造山峰

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费曼曾经想过在针尖上写下一部大不列颠百科。十年前,科学家在针尖大小的硅片上刻下了一部完整的希伯来语旧约全书。以今天的技术,凿个万分之一英寸的小孔并非难事。

本周Applied Physics Letters发表的一份研究描述了一个不同的过程:在针尖上打造一座马特洪峰(按:一座阿尔卑斯山脉中的山峰)。以下是一副来自他们的图像。

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由Gerald Göring率领的一队德国科学家,使用纳米级别的概念3D打印,打造微型雕塑。但他们做这个不是为了艺术,而是为了原子力显微镜。

原子力显微镜拖动它的探针划过表面,感知其轮廓。当遇到一纳米的起伏时,它就会检测到。监视探针反射的激光的系统根据激光反射角度的变化记录下探针的运动。探针轻轻地在整个样品上前后扫动,测量沿途的高度,就像老式CRT显示器的梁一样。它通过这种方式建立一个表面的地形图。

这个精巧绝伦的仪器是为了描绘任何光学显微镜都无法看到的微小表面的地形。原子力显微镜能看到的最小的物体大小相当于针尖。

因此,德国研究人员用他们的微型3D打印机制造了一大堆不同形状和大小的探针。他们把探针做得非常细长,以探测又深又窄的缝隙。他们的探针形状极其精密,以便能更精确地在扫描地形时排除形状因素。

他们也测试了可修改打印的探针。多数探针扫描时需要以一个特定频率振动。通过安放和敲除探针上的微型支杆,他们能调节探针的振动,就像嗡嗡作响的吉他弦的压力一样。

在针尖上盖一座山是一个精确操控微型物体的练习。它也出色地展现了微型技术已经取得的成就和在新方向上的扩展。

本文译自 realclearscience,由译者 卤鸡爪子 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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