IBM研究人員3D打印世界最小雜志封面

      日前,，在蘇黎世的IBM研究中心創(chuàng)造了一個(gè)世界上最小的雜志封面�,？茖W(xué)家們使用一個(gè)非常非常小的納米級(jí)小鑿子雕刻出了這樣一幅圖畫（見下圖）,。這幅畫小到什么程度呢？要2000幅這樣的畫才能鋪滿一顆鹽粒,。
      科學(xué)家們使用一種類似3D打印的技術(shù)把上月出版的《國(guó)家地理兒童（National Geographic Kids）》雜志的封面雕刻在11X14微米的平面上,。

  

      為了創(chuàng)建這樣一幅創(chuàng)紀(jì)錄的微型封面，IBM的科學(xué)家發(fā)明了一種微型的“鑿子”,，這個(gè)鑿子帶有可加熱的硅尖,，比削尖的鉛筆尖小10萬倍,�,？茖W(xué)家使用這種納米鑿字僅用十分鐘就在一種聚合物的刻出了微型圖案。

      微型3D打印設(shè)備有700納米長(zhǎng),，但其尖端僅有10納米圖片：IBM

      由此生成的雜志封面大小為11×14微米,，肉眼無法看到,。
      “我本來的想法是做一些類似鑿石頭的東西，但只是做了這么一個(gè)納米級(jí)的小玩意兒,�,！盜BM公司科學(xué)家、機(jī)器的發(fā)明人之一Urs Duerig說,。

      在這張照片中你可以看到一塊正在進(jìn)行納米級(jí)蝕刻的硅晶片,。圖片：IBM

      IBM研究人員如何構(gòu)建納米級(jí)雜志封面
      納米級(jí)的鑿子，其尖端可加熱到1000攝氏度,，被裝一個(gè)可彎曲的懸臂上,，這個(gè)懸臂可控地掃描所述襯底材料的表面。襯底材料是加州IBM研究中心的化學(xué)家發(fā)明的聚合物,。發(fā)現(xiàn),，整個(gè)打印設(shè)備的精度可達(dá)1納米，即百萬分之一毫米,。通過施加熱和力,，尖端可以根據(jù)預(yù)定義的圖案在襯底材料上雕刻。類似于使用3D打印機(jī),，這臺(tái)設(shè)備可以通過調(diào)節(jié)力道和重新分配單個(gè)的節(jié)點(diǎn)來移動(dòng)材料,，以創(chuàng)建具有納米精度的復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)。

圖片：IBM

       這一新能力將有利于新型晶體管器件原型的開發(fā),，包括隧道場(chǎng)效應(yīng)晶體管,，以及更節(jié)能、更快速地連接云數(shù)據(jù)中心的智能手機(jī)的電子器件,。IBM希望到今年年底嘗試使用這種技術(shù)來制造基于石墨烯材料的晶體管設(shè)計(jì)原型,。
“要?jiǎng)?chuàng)建更節(jié)能的云和更快地處理大數(shù)據(jù)，我們需要新一代的技術(shù),，包括新型的晶體管,。但在我們可以把這些未來技術(shù)投入大規(guī)模生產(chǎn)之前，我們需要新的技術(shù)來制造尺寸小于30納米的產(chǎn)品原型,�,！盜BM研究中心的物理學(xué)家和發(fā)明家Armin Knoll博士說�,！半S著這項(xiàng)新技術(shù)的問世,，我們可以在制造10納米左右的物品時(shí)，以大幅降低的成本和復(fù)雜性實(shí)現(xiàn)非常高的分辨率,。特別是通過控制材料的蒸發(fā)量,，我們還可以制造一納米厚的3D浮雕圖案，這是前所未有的精度�,，F(xiàn)在這種技術(shù)的應(yīng)用的限制取決于科學(xué)家和工程師的想象力,�,！�

      IBM已經(jīng)把這項(xiàng)技術(shù)授權(quán)給一家總部設(shè)在瑞士的新公司SwissLitho。SwissLitho將以NanoFrazor的名義推向市場(chǎng)推廣這項(xiàng)技術(shù),。幾個(gè)星期前,，該公司向加拿大麥吉爾大學(xué)的納米工具微實(shí)驗(yàn)室（Nanotools Microfab）出售了第一套NanoFrazor設(shè)備。那里的科學(xué)家和學(xué)生將使用這套設(shè)備的獨(dú)特能力嘗試設(shè)計(jì)制造新穎的納米器件,。為了慶祝這套設(shè)備的到來,，麥吉爾大學(xué)造出了一幅納米級(jí)的加拿大地圖，這幅地圖只有30微米（0.030毫米）寬,。（見下圖）

       “這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛,。”SwissLitho公司的首席執(zhí)行官Felix Holzner說,�,！斑@就像一臺(tái)在微觀尺度上的3D打印機(jī)，您可以用這臺(tái)機(jī)器制作出眼前任何結(jié)構(gòu)縮小100萬倍的復(fù)制品,�,！�
      相對(duì)于電子束技術(shù)，其花費(fèi)在150萬美元到3000萬美元之間,，NanoFrazor的成本只有50萬歐元左右（691500美元）,。但NanoFrazor只能用做研究工具，而不是在生產(chǎn)行業(yè)使用,，Holzner說,。
      科學(xué)家設(shè)想這項(xiàng)技術(shù)除了制造晶體管外，還可以制造納米級(jí)的安全標(biāo)簽,，以防止像護(hù)照和無價(jià)的藝術(shù)作品的偽造,，并可以應(yīng)用于量子計(jì)算等新興領(lǐng)域。連接量子系統(tǒng)的一種方式是通過電磁輻射或光,。NanoFrazor可以創(chuàng)建高質(zhì)量的圖案以前所未有的精度來控制和操縱光,。
參與該項(xiàng)目的《國(guó)家地理兒童》雜志4月25日在華盛頓宣布其獲得了第九個(gè)吉尼斯世界紀(jì)錄的頭銜——世界最小的雜志封面