黑科技！瑞士科學(xué)家3D打印出厚度僅5納米的傳感器

研究微觀3D打印已經(jīng)成為了一種全球性的趨勢，近日，瑞士洛桑理工學(xué)院（EPFL）又在這方面取得了新進展 — 他們成功3D打印出了一個厚度僅有5納米的傳感器！而這種傳感器據(jù)說可以大幅提高原子力顯微鏡的性能，具體來說是提高靈敏度和檢測速度。

先來簡單了解一下原子力顯微鏡。它是一種用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器，原理是通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏元件之間極微弱的原子間相互作用力來分析物體的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。具體操作時，將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它們之間就會產(chǎn)生相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息。

據(jù)南極熊了解，要提高原子力顯微鏡的性能，最好的方法之一就是縮小它的懸臂，因為這將減少慣性，而EPFL制造這個5納米厚傳感器所用的納米3D打印技術(shù)剛好可以做到這一點 — 它甚至可以將懸臂縮小100倍！

這個5納米厚的傳感器是EPFL通過與歌德大學(xué)（Goethe Universität）Michael Huth教授的實驗室合作完成的，主體是高導(dǎo)電的鉑納米顆粒，外部則被絕緣的碳基體包裹。正常情況下，碳是可以阻擋住電子的，但在納米尺度上，這種情況就會被量子效應(yīng)改變 — 電子會不可思議地穿過絕緣材料，瞬間從一個納米顆粒轉(zhuǎn)移到另一個納米顆粒上。于是，當(dāng)傳感器的形狀改變時，納米粒子彼此間的距離就會變大，而電子在它們之間跳躍的次數(shù)也會隨之減少，而由此形成的電流就透露了傳感器的形變程度以及被測物體的組成。

目前，EPFL的研究者已經(jīng)將這項研究寫成了論文發(fā)表到了最新一期的《Nature Communications》雜志上，不過對于他們甚至整個科學(xué)界來說，制造這種納米傳感器的方法才是最重要的，因為通過這種方法可以精確控制目標(biāo)的結(jié)構(gòu)，而由此便可以控制它們的屬性，而且這種技術(shù)十分有用，從生物傳感器到汽車ABS傳感器再到假肢或人造皮膚上的觸覺傳感器等都可以應(yīng)用，請關(guān)注南極熊3D打印網(wǎng)。

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《德國科學(xué)家開發(fā)出可直接3D打印納米級AFM探針的技術(shù)》
《中科院理化所用納米3D打印技術(shù)造出超微型透鏡》

編譯自 3ders