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。科學(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(wàn)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(wú)法看到。
      “我本來(lái)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(shuō)。

      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(wàn)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(lái)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(lái)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(lái)技術(shù)投入大規(guī)模生產(chǎn)之前，我們需要新的技術(shù)來(lái)制造尺寸小于30納米的產(chǎn)品原型。”IBM研究中心的物理學(xué)家和發(fā)明家Armin Knoll博士說(shuō)。“隨著這項(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(lái)，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?！盨wissLitho公司的首席執(zhí)行官Felix Holzner說(shuō)?！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(wàn)倍的復(fù)制品?！?
      相對(duì)于電子束技術(shù)，其花費(fèi)在150萬(wàn)美元到3000萬(wàn)美元之間，NanoFrazor的成本只有50萬(wàn)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(shuō)。
      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(wú)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(lái)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