一把長度僅為35微米、寬度僅為13微米的鉑金小提琴被認為是世界上最小的提琴,其尺寸僅為緩步動物的幾分之一,或相當于人類頭發(fā)的平均直徑。不過,在你興奮過度或思考如何操作如此微小的樂器之前,我們必須遺憾地告訴你,它無法被演奏。
拉夫堡大學的物理學家們創(chuàng)作了這幅微型小提琴的形象,以展示一項全新納米光刻技術的威力。顧名思義,納米光刻系統(tǒng)在納米尺度上操作,使科學家能夠在這種微觀層面上制造和研究結構。具體來說,1微米等于0.00003937英寸(0.001毫米)。1微米,也就是微米,比1納米大1000倍。
“雖然制作世界上最小的提琴看似趣味盎然,但我們在此過程中學到的很多知識實際上為我們目前正在進行的研究奠定了基礎。”拉夫堡大學物理系主任凱利·莫里森教授說道。“我們的納米光刻系統(tǒng)使我們能夠設計實驗,以不同的方式探測材料——利用光、磁或電——并觀察它們的反應。一旦我們了解了材料的行為方式,我們就可以開始運用這些知識來開發(fā)新技術,無論是提高計算效率還是尋找新的能量收集方式。”
雖然人類頭發(fā)的直徑各不相同,但小提琴仍然比最細的發(fā)絲還要小
進一步放大頭發(fā),小提琴的背景更加清晰。這些圖像由 Keyence VHX-7000N 數(shù)碼顯微鏡拍攝。
雖然“最小的提琴”聽起來像個狡猾的說法,但它確實讓這項技術進步的規(guī)模比用微米和納米來描述更加具體。納米光刻系統(tǒng)最終還有一個更實用的用途——開發(fā)新一代計算設備。
該系統(tǒng)勉強能裝進大學寬敞的實驗室,配備一臺名為 NanoFrazor 的納米雕刻機,該機器采用熱掃描探針光刻技術。本質(zhì)上,這臺機器有一個微小的針狀尖端,加熱后可以在材料上“書寫”納米級的線條和圖案。它被用來在芯片上蝕刻出微小的小提琴圖像,然后在芯片上填充一層薄薄的鉑金。
研究人員表示,成品在肉眼看來只有一粒灰塵那么大,但通過顯微鏡觀察就能看清其細節(jié)。
大規(guī)模納米光刻系統(tǒng)專門用于微觀設計和研究
除了無法演奏的小提琴之外,納米光刻技術有望在微芯片和其他計算技術的進步以及節(jié)能方面發(fā)揮關鍵作用,因為我們快速發(fā)展的數(shù)據(jù)驅(qū)動數(shù)字環(huán)境給現(xiàn)有系統(tǒng)帶來了越來越大的壓力。
但正如拉夫堡大學團隊正確推測的那樣,對于我們大多數(shù)人來說,這比想象微小水熊體內(nèi)微小的提琴要無趣得多……
莫里森表示:“我對我們通過該裝置實現(xiàn)的控制水平和可能性感到非常興奮,我期待看到自己能夠取得的成就,也期待看到其他人能夠利用該系統(tǒng)做些什么。”
莫里森還發(fā)表了一篇博客,詳細介紹了制作該樂器的方法。
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