用“食铁”细菌制造移动电话

通过天然细菌，英国科学家正在使微小磁铁能够以对生态更加友好的方法制造高科技设备——例如移动电话等．研究人员指出，这项研究为纳米级磁铁的应用铺平了道路，这种磁铁能够生产化学品和用能源密集型方法制造的电话和记录设备．     

基于原子力显微镜的石墨烯表面图案化摩擦调控

摩擦可调控的石墨烯作为固体润滑剂在微/纳机电系统中具有巨大的应用潜力.本文采用导电原子力显微镜对附着在Au/SiO₂/Si基底上的石墨烯进行氧化刻蚀,比较了在不同刻蚀参数下石墨烯纳米图案的摩擦性能,并且通过开尔文力显微镜分析了不同刻蚀参数对纳米图案氧化程度的影响.结果表明:施加负偏压可以在石墨烯表面制造出稳定可调的氧化点、线等纳米级图案,氧化点的直径和氧化线的宽度都随着电压的增大而增大;增加石墨烯的厚度可以提高纳米图案的连续性和均匀性.摩擦力随着针尖电压的增大而增大,这是由于电压增大了弯液面力和静电力.利用这些加工的纳米级图案可以精确地调控石墨烯表面的摩擦大小.通过导电原子力显微镜刻蚀技术实现石墨烯表面纳米摩擦特性的可控,为石墨烯在微/纳米机电系统中的摩擦行为研究和具有图案表面的纳米器件的制备提供了新的思路和方法.     

微观世界中的机械

 微型机械加工或称微型机电系统是集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体的微型器件或系统。其主要特点有:体积小(特征尺寸范围为:1μm～10mm)、重量轻、耗能低、性能稳定,惯性小、谐振频率高、响应时间短。1.微型机械的概念机械制造的精度及所加工对象的精细程度都已越过微米、亚微米级的区域,正在向纳米、亚纳米级逼近。现代超精密加工(包括微细加工)发展的前锋已经与原子物理学接壤。加工精度的进化,制造工程技术人员需要进入物理的微观世界,直接与少量的、甚至单个的分子、原子打交道。     

软X射线投影光刻技术

软 X射线投影光刻作为特征线宽小于 0 .1μm的集成电路制造技术 ,倍受日美两个集成电路制造设备生产大国重视。随着用于软 X射线投影光刻的无污染激光等离子体光源、高分辨率大视场投影光学系统、无应力光学装调工艺、深亚纳米级镜面加工和多层膜制备、低缺陷反射式掩模、表面成像光刻胶。     

21世纪纳米技术及其应用展望

 异军突起的纳米技术“纳米”是英文namometer的译名,是一种长度单位,1纳米为百万分之一毫米,即1毫微米,也就是十亿分之一米,约相当于45个原子串起来那么长。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,明显表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术。纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。从迄今为止的研究状况看,纳米技术分为三种。     

软X射线投影光刻技术

软X射线投影光刻作为特征线宽小于0.1μm的集成电路制造技术,倍受日美两个集成电路制造设备生产大国重视。近年来,在软X射线投影光刻用无污染激光等离子光源、高分辨率大视场投影光学系统、无应力光学装调工艺、深亚纳米级镜面加工和多层膜制备、低缺陷反射式掩模、表面成像光刻胶、精密扫描机构等关键技术均取得了突破。     

精确治疗眼疾的螺旋形微小机器人

<正>尽管一想到一大群微型机器人钻进眼球里就会让人心生不安,科学家相信微型可控运载工具可能是眼药未来的发展方向。现在,研究人员开发出一种微小的螺旋,可以用于成千上万的靶向药物输送。目前青光眼或糖尿病黄斑水肿的治疗是通过直接注射或滴眼液来给药。这些方法有效却不精确,往往用药物覆盖整个眼睛。所以,科学家利用纳米级3D打印技术制造出螺     

原位液相透射电子显微镜及其在 纳米粒子表征方面的应用

近年来,基于透射电子显微技术、微纳加工技术和薄膜制造技术的发展,原位液相透射电子显微技术产生,为构建多种纳米级分辨率尺度下的微实验平台,发展新型纳米表征技术和众多领域的相关研究提供了途径.本文首先介绍了应用于原位液相透射电子显微技术的液体腔设计要求,然后介绍了液体腔的发展和典型的制备工艺,最后综述了近年来液体腔透射电子显微镜在纳米粒子成核和生长方面的应用研究,并探讨了该技术前沿发展面临的机遇和挑战.本文将为提高我国先进纳米表征技术和原子精准构筑技术提供相关讨论和支持.     

化学气相沉积SiC材料超光滑表面纳米加工

利用传统光学加工方法,采用陶瓷磨盘和金刚石微粉对国产化学气相沉积(CVD) SiC进行了粗磨、细磨加工;然后,利用颗粒直径从4 μm到1 μm的金刚石研磨膏逐级进行抛光,发现SiC表面存在纳米级划痕;最后,改用颗粒直径为20 nm氧化铝纳米颗粒的碱性水溶液进行抛光,表面粗糙度达到0.6 nm(RMS),表面纳米级划痕得到很好改善,获得了较高表面质量的超光滑表面。     

电爆炸制备纳米铜粉及物相研究

采用电爆炸法制造纳米金属颗粒。分析了铜丝在电爆炸过程中的物态变化,即从固态、液态、气态到离子态;同时理论研究了纳米铜粉粒径大小及分布、成分组成与爆炸时的能量、铜丝的直径和铜丝长度的关系;定义了粒径均匀度,通过粒径平均大小和粒径均匀度比较,分析了纳米粒径的大小分布情况;通过X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM)对电爆炸制造出的纳米铜颗粒做了测定与定量分析。结果表明:铜粉的主要成分由氧化铜、氧化亚铜及单晶铜组成,各成分所占比例与爆炸缸内的真空度相关。纳米金属微粒的粒径平均值、粒径均匀度与铜丝长度、直径、充电电压、放电时间等因素相关。     

电爆炸制备纳米铜粉及物相研究

采用电爆炸法制造纳米金属颗粒。分析了铜丝在电爆炸过程中的物态变化,即从固态、液态、气态到离子态;同时理论研究了纳米铜粉粒径大小及分布、成分组成与爆炸时的能量、铜丝的直径和铜丝长度的关系;定义了粒径均匀度,通过粒径平均大小和粒径均匀度比较,分析了纳米粒径的大小分布情况;通过X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM)对电爆炸制造出的纳米铜颗粒做了测定与定量分析。结果表明：铜粉的主要成分由氧化铜、氧化亚铜及单晶铜组成,各成分所占比例与爆炸缸内的真空度相关。纳米金属微粒的粒径平均值、粒径均匀度与铜丝长度、直径、充电电压、放电时间等因素相关。     

纳米科技与生活

 纳米科技是当前全球都在谈论的热门话题,是80年代末、90年代初逐渐发展起来的前沿科技领域,它的迅速发展将促使21世纪的几乎所有领域产生一场革命性的变化。关注纳米就是关注我们的未来。一、何为纳米科技“纳米”(nm)为一米的10亿分之一,纳米科技中的“纳米”为10～9nm,发丝的直径约为8万纳米,原子的直径在01～03纳米之间。所谓纳米科技,是指用数千个分子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术,是指在01～100nm尺度空间,研究电子、原子和分子运动规律、特性的高新技术学科。     

纳米级金刚石超微细粉的性能参数分析

本文对用爆炸法合成的两批纳米级金刚石超细粉进行了初步研究,ＸＲＤ表明样品Ⅰ和样品Ⅱ是立方相金刚石晶体结构,粒径平均为～４０;ＦＴＩＲ光谱显示样品Ⅰ中含有较多的石英杂质;测量了纳米级金刚石超细粉的拉曼光谱,对其不同于大块金刚石拉曼峰的现象,用量子限制效应模型作出解释。     

纳米级润滑膜分子排列取向的拉曼光谱表征技术

利用激光拉曼散射技术,对剪切作用下受限于钢球与石英盘之间的纳米级液晶5 CB的分子排列取向进行研究. 结果表明,在特定的实验条件下,可以得到高信噪比的纳米级润滑膜的拉曼散射信号(20∶1). 同时发现,当激光偏振方向与剪切运动方向平行(垂直)时,所得拉曼信号强度达到最大(小)值,表明纳米级液晶5 CB分子在剪切诱导作用下,沿剪切运动方向趋于定向排列. 另外,当钢球与石英盘之间的剪切速度逐渐增大时,受限的纳米级液晶5 CB的拉曼信号强度也逐渐增大. 最后,利用根据相对光强干涉原理研制的纳米膜厚测量仪对纳米级 关键词： 薄膜润滑 分子排列取向 拉曼散射     

纳米固体——结构像气体的新型材料

 80年代中期联邦德国和美国的一些材料科学家们在实验室里首先制造出了一种新型的固体材料.它是由尺寸仅为几个纳米(10^-9米)的超细微粒压制而成的人工凝聚态固体,通常称之为纳米固体材料或纳米尺度材料.对这种材料的研究发现,它具有全新的“类气态”（gas-like）结构,性能十分奇特.如纳米固体铁的断裂应力比常规铁材料一下子提高了近12倍;纳米固体铜又比一般铜材料的热扩散增强了近一倍.更为奇怪的是,普通状态下呈脆性的陶瓷,在纳米固体材料中却能被弯曲,其塑性形变竟然高达100％.这使得长期为增强陶瓷韧性而费尽心血的科学工作者们大为振奋.纳米固体材料的一系列特性,引起了科学家们的浓厚兴趣,并积极开展了对这种材料的结构特点、制造方法、特性和应用的研究.     

硅片表面纳米颗粒剥离及其成分检测方法研究

硅片表面纳米级污染颗粒的检测与去除是集成电路制造(Integrated Circuit, IC)的关键环节.本文主要对纳秒级脉冲激光作用至硅片表面后纳米颗粒的动力学过程及颗粒成分在线检测方法进行了研究.搭建了双脉冲激光测量实验系统,并通过实验对300 nm Cu颗粒进行了双脉冲激光实验观测,通过分析表征颗粒运动轨迹的击穿光谱特征,从实验上观测到了清洗激光作用后颗粒沿垂直硅片表面向上的运动轨迹.在综合考虑空气碰撞阻力、颗粒重力的影响下,建立了激光清洗后颗粒的运动模型,并与实验相结合求解了运动模型参数,计算获得了清洗激光作用后颗粒的初始速度和激光作用时间内颗粒的平均加速度.本文为激光诱导晶圆表面纳米颗粒去吸附以及激光至纳米颗粒动力学过程研究提供了一种模型方法,也为集成电路污染源在线检测提供了一种重要方法.     

DNA折纸结构介导的多尺度纳米结构精准制造

原子及近原子尺度制造在近年来一直是物质科学领域被广泛探讨的前沿问题.当制造和加工的尺度从微米、纳米逐渐走向原子级别时,材料在常规尺度下所具备的性质已无法通过经典理论进行解释,相反地,会在这一尺度下展现出一系列新奇的特性.因而对材料极限制造尺度和颠覆性物性的不断追求始终是科学界共同关注的重点领域.作为一种在纳米尺度下对结构制造单元进行精细操控的先进手段,DNA纳米技术的开发和发展为纳米制造甚至原子制造提供了新的观点和思路,而DNA折纸术作为DNA纳米技术的重要组成部分,正在凭借其在结构制造过程当中的高度可编程性成为纳米尺度下进行各类物质精准制造的独特的解决方案,并可能为不同物质不同材料更小尺度和任意形状的精准构筑带来机遇.本文首先简单概述了DNA折纸术的基本原理和发展历程,然后根据制造策略的不同对DNA折纸结构的纳米制造的相关代表性工作做了总结,并在文末提出了对于DNA折纸结构在原子制造中的可行性的思考和未来发展方向的展望.     

基于纳米红外技术的竹材细胞壁化学成分研究

为了深入认识竹材细胞壁的精细结构,揭示竹材细胞壁的独特构造,首次应用纳米红外技术(AFM-IR)研究竹材纤维细胞壁的化学成分及其分布,探讨纳米红外技术在竹材细胞壁化学物质分布的研究方法。结果表明,利用纳米红外技术可以实现原位状态下对竹材纤维细胞壁的化学组成进行分析,突破了传统红外光谱技术的衍射极限,获得纳米级的红外光谱;纳米红外技术采集的光谱与显微红外技术相比,谱峰位置基本相同,能正确反映竹材细胞壁的化学信息;纳米红外技术是竹材细胞壁化学成分纳米分布的有效研究方法。     

纳米尺度控制激光脉冲

正巴塞罗纳光子科学研究所(ICFO)的科学家们已演示了飞秒级和纳米级精度的激光脉冲控制。NicolòAccanto及其同事将宽带脉冲整形与显微镜内单个纳米粒子的二次谐波检测相结合,以控制亚衍射区内的超短光脉冲。这种通用方法可以弥补由激光脉冲在原位遭遇的相位失真,并评估纳米尺度傅里叶极限脉冲。此方案的精准性有助于研究单个分子、量子点、等离子体纳米结构和钻石色心等各种纳米级物体的超快动力学。这种方法还可能用于获得纳米     

绝缘体中金属离子注入合成纳米颗粒的理论研究

理论上提出了利用离散电子态来计算绝缘体中金属纳米颗粒Fermi能级的方法,给出了金属纳米颗粒的能级结构,并得到了依据金属纳米颗粒等离子体共振峰计算金属纳米颗粒尺寸的新公式.该理论可解释相关现象,通过实验初步验证了该理论的正确性. 关键词： 离子注入 金属纳米颗粒 绝缘体 Fermi能级