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)造了一個世界上最小的雜志封面�？茖W家們使用一個非常非常小的納米級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。
      科學家們使用一種類似3D打印的技術把上月出版的《國家地理兒童（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)紀錄的微型封面，IBM的科學家發(fā)明了一種微型的“鑿子”，這個鑿子帶有可加熱的硅尖，比削尖的鉛筆尖小10萬倍�？茖W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打印設備有700納米長，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納米級的小玩意兒�！盜BM公司科學家、機器的發(fā)明人之一Urs Duerig說。

      在這張照片中你可以看到一塊正在進行納米級蝕刻的硅晶片。圖片：IBM

      IBM研究人員如何構(gòu)建納米級雜志封面
      納米級的鑿子，其尖端可加熱到1000攝氏度，被裝一個可彎曲的懸臂上，這個懸臂可控地掃描所述襯底材料的表面。襯底材料是加州IBM研究中心的化學家發(fā)明的聚合物。發(fā)現(xiàn)，整個打印設備的精度可達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)預定義的圖案在襯底材料上雕刻。類似于使用3D打印機，這臺設備可以通過調(diào)節(jié)力道和重新分配單個的節(jié)點來移動材料，以創(chuàng)建具有納米精度的復雜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)，包括隧道場效應晶體管，以及更節(jié)能、更快速地連接云數(shù)據(jù)中心的智能手機的電子器件。IBM希望到今年年底嘗試使用這種技術來制造基于石墨烯材料的晶體管設計原型。
“要創(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，包括新型的晶體管。但在我們可以把這些未來技術投入大規(guī)模生產(chǎn)之前，我們需要新的技術來制造尺寸小于30納米的產(chǎn)品原型�！盜BM研究中心的物理學家和發(fā)明家Armin Knoll博士說�！半S著這項新技術的問世，我們可以在制造10納米左右的物品時，以大幅降低的成本和復雜性實現(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。現(xiàn)在這種技術的應用的限制取決于科學家和工程師的想象力。”

      IBM已經(jīng)把這項技術授權(quán)給一家總部設在瑞士的新公司SwissLitho。SwissLitho將以NanoFrazor的名義推向市場推廣這項技術。幾個星期前，該公司向加拿大麥吉爾大學的納米工具微實驗室（Nanotools Microfab）出售了第一套NanoFrazor設備。那里的科學家和學生將使用這套設備的獨特能力嘗試設計制造新穎的納米器件。為了慶祝這套設備的到來，麥吉爾大學造出了一幅納米級的加拿大地圖，這幅地圖只有30微米（0.030毫米）寬。（見下圖）

       “這項技術的應用范圍相當廣泛�！盨wissLitho公司的首席執(zhí)行官Felix Holzner說�！斑@就像一臺在微觀尺度上的3D打印機，您可以用這臺機器制作出眼前任何結(jié)構(gòu)縮小100萬倍的復制品�！�
      相對于電子束技術，其花費在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。
      科學家設想這項技術除了制造晶體管外，還可以制造納米級的安全標簽，以防止像護照和無價的藝術作品的偽造，并可以應用于量子計算等新興領域。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。
參與該項目的《國家地理兒童》雜志4月25日在華盛頓宣布其獲得了第九個吉尼斯世界紀錄的頭銜——世界最小的雜志封面