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(shì)，近日，瑞士洛桑理工學(xué)院（EPFL）又在這方面取得了新進(jìn)展 — 他們成功3D打印出了一個(gè)厚度僅有5納米的傳感器！而這種傳感器據(jù)說(shuō)可以大幅提高原子力顯微鏡的性能，具體來(lái)說(shuō)是提高靈敏度和檢測(cè)速度。

先來(lái)簡(jiǎn)單了解一下原子力顯微鏡。它是一種用來(lái)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(guò)檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏元件之間極微弱的原子間相互作用力來(lái)分析物體的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。具體操作時(shí)，將一對(duì)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(shí)它們之間就會(huì)產(chǎn)生相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時(shí)，利用傳感器檢測(cè)這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級(jí)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?yàn)檫@將減少慣性，而EPFL制造這個(gè)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(diǎn) — 它甚至可以將懸臂縮小100倍！

這個(gè)5納米厚的傳感器是EPFL通過(guò)與歌德大學(xué)（Goethe Universität）Michael Huth教授的實(shí)驗(yàn)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(huì)被量子效應(yīng)改變 — 電子會(huì)不可思議地穿過(guò)絕緣材料，瞬間從一個(gè)納米顆粒轉(zhuǎn)移到另一個(gè)納米顆粒上。于是，當(dāng)傳感器的形狀改變時(shí)，納米粒子彼此間的距離就會(huì)變大，而電子在它們之間跳躍的次數(shù)也會(huì)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(cè)物體的組成。

目前，EPFL的研究者已經(jīng)將這項(xiàng)研究寫(xiě)成了論文發(fā)表到了最新一期的《Nature Communications》雜志上，不過(guò)對(duì)于他們甚至整個(gè)科學(xué)界來(lái)說(shuō)，制造這種納米傳感器的方法才是最重要的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)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(jué)傳感器等都可以應(yīng)用，請(qǐng)關(guān)注南極熊3D打印網(wǎng)。

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編譯自 3ders