納米書寫技術(shù)的問世和應(yīng)用

納米書寫技術(shù)的問世
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，中國清華大學(xué)和丹麥理工大學(xué)科學(xué)家合作，演示了一種簡單而有效的方法：用電子束有選擇地打破石墨烯單分子層的碳原子鍵，可實(shí)現(xiàn)在納米尺度上書寫。這種納米書寫技術(shù)為將來以極高分辨率記錄信息，制作微型電子設(shè)備中的納米電路提供了可靠手段。相關(guān)論文發(fā)表在近期英國物理學(xué)會科學(xué)期刊《納米技術(shù)》上。 從古至今，信息記錄能力與人類的文明進(jìn)程直接相關(guān)。紙和墨水是記錄歷史的兩種基本工具。當(dāng)前，信息通訊已經(jīng)深入到前所未及的尺度。 丹麥理工大學(xué)研究人員張威說， 我們的研究證明了以位置和大小都可控的方式來操縱電子，直接在最薄材料石墨烯上書寫的可行性。
納米書寫本質(zhì)上是在納米尺度操縱事物，至今已被廣泛研究。現(xiàn)有方法可分為兩大類：一種是光刻印刷，這是把預(yù)先做好的圖案印制在底板上，但分辨率有限；另一種是自組裝，這種方法能操縱單個原子或分子，但在控制能力上還面臨很大挑戰(zhàn)。
研究人員把這兩類方法結(jié)合在一起，克服了兩方面的不足，并在石墨烯上進(jìn)行了演示。新的納米書寫技術(shù)提供了良好的可控性和高分辨率，所演示的字體大小線寬僅有2到3納米。此外，經(jīng)書寫后石墨烯還能保持不變形。
清華大學(xué)化學(xué)工程系的張強(qiáng)說，石墨烯的平整性為它作為 世界上最薄的紙 提供了絕佳條件，但要想直接在上面書寫，還必須找到合適的 墨水 。這種 墨水 必須既滿足分辨率的要求，又具有可視化功能。
投射電子顯微鏡中的高能電子是最佳選擇。石墨烯中的碳原子對許多照射效果都很敏感，一束300KeV的電子束能打斷單層石墨烯上局部的碳 碳鍵，鍵斷裂時碳原子被擊出，形成一個空懸的鍵，會吸引真空中和石墨烯表面其他形式的碳。一些新的無定形碳被吸引到懸著的鍵上，穩(wěn)定了這一邊緣，如此這般沿著電子束掃描的方向一路下來。
研究人員還表示，希望能進(jìn)一步提高這種納米書寫技術(shù)的分辨率和書寫效率。 如果用軟件預(yù)先設(shè)計(jì)好形狀，還可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的書寫。 張強(qiáng)說， 最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在原子尺度的輕松書寫和精確的電子線路設(shè)計(jì)。

納米書寫技術(shù)的應(yīng)用 現(xiàn)代科學(xué)證實(shí)，傳統(tǒng)書畫所用的墨和顏料中含有對人體有害的鉛等化學(xué)物質(zhì)，同時，在其生產(chǎn)過程中又浪費(fèi)大量珍貴的自然資源。針對這兩大弊病，我進(jìn)行了可替代傳統(tǒng)書畫用紙的新型材料的研究。  根據(jù) l～l00納米的顆粒在力學(xué)、磁學(xué)、超導(dǎo)和熱力學(xué)等方面均會發(fā)生奇特的性質(zhì)變化 這一原理，選用廉價化學(xué)原料，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)研究，篩選出可應(yīng)用于實(shí)際的金屬氧化物準(zhǔn)納米顆粒。由于其粒徑小，表面化學(xué)活性強(qiáng)，當(dāng)水分散到這些顆粒表面時，粒子的靜電親和力和水分子的表面張力使水很容易吸附在其表面而較難蒸發(fā)。加上納米粒子表面的長鍵作用，加強(qiáng)了它的光學(xué)特性，使光的反射層次更加豐富，這時，光的折射和反射會產(chǎn)生清晰的 水跡 ，起到宣紙?zhí)赜械?墨韻 效果。此外，按照熱力學(xué)原理，高度分散的納米顆粒的表面大，自由能也大，屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，本項(xiàng)目選用了合適的粘合劑和添加劑制成漿料，均勻地涂在合適的基材上，經(jīng)交聯(lián)烘干，最后制成新型書寫用 紙 。  使用本 紙 練習(xí)書畫，只需蘸取清水，筆跡便可鮮明顯現(xiàn)，用清水替代傳統(tǒng)的墨水和有機(jī)顏料作為可反復(fù)使用的書畫練習(xí)工具，無污染，有利于保護(hù)練習(xí)者的身體健康，有利于節(jié)省大量木材、水等自然資源，減少電、水、氣的能源消耗，是較為典型的綠色環(huán)保材料。另外該產(chǎn)品與毛邊紙和各等級宣紙相比，其效果好，反復(fù)使用800次仍未破損，體現(xiàn)出低成本的價格優(yōu)勢，應(yīng)用前景十分樂觀。

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